担忧掣肘新能源发展，谈“钴”无须色变

担忧掣肘新能源发展，谈“钴”无须色变

看到近期的一则信息 “刚果暂停‘钴’出口，动力电池价格或大涨….”，尽管是预测性判断，但颇有谈“钴”色变的味道。其实，市场就是市场，谁也左右不了，更何况，对于锂离子电池家族，还有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池，不需要过于担忧“缺钴”的问题。借用上汽朱军总谈新能源的“焦虑与思考”一文中的精典语句：“我们是焦虑的，但是也没有恐慌的理由”。当然了，这句名言是谈新能源全局问题的。

从另一个角度看市场，其实掣肘新能源发展的稀缺资源，何止是“钴”呢，燃料电池所使用的催化剂“铂”，更是稀有元素，到目前为止，还没有找到更高效能，能替代“铂”金的材料。而且全世界铂金储量比黄金还要稀少，总储量约为1.4万吨，而且高度集在南非和俄罗斯，约占98%，更为称奇的是，在这两个国家也是在极少的地区才有这种稀有矿藏。真是天外来客呀。就算每辆车使用10g铂金，面对这样的稀缺，如果燃料电迎来快速发展，这也是一道难过的坎。

但是，人们在发展新能源的过程中，还是抱着一种技术进步的希望。对于锂离子电池来说，这种希望可能来得更快、更容易一些：例如，811锂离子电池低钴技术的加速量产、松下制定无钴锂离子电池的目标等等。

“钴”在锂离子电池中的作用到底是什么

钴在锂离子电池中作用，类似于“具有润滑剂的框架”。“钴”应用于三元体系锂离子电池的正极材料中。化学角度，其作用在于可以稳定材料的层状结构,能够让锂离子自由的移出或嵌入层间结构，保证层状的足够“通畅”。如果，层状结构损坏，锂离子将无法再次进入。从电特性角度，是提高了材料的循环和倍率性能。但是过高钴含量，会导致实际容量降低；过低钴含量，换取高镍含量，电池更容易过热，加大热失控风险。

图示：层状结构LiCoO2

人们担心的钴酸锂电池不安全，是怎么回事？

其实，单纯的钴酸锂材料是锂离子电池正极材料的鼻祖。迄今为止，在消费类电子产品市场，仍然占有非常高的份额（一种说法占比不小于90%）。但是，钴酸锂材料也存在一定的缺陷，耐过充能力弱，非常容易过压。其脱嵌原理是，在充电达到上限时，仍有大量的锂离子留在正极，在过充状态下，正极上多余的锂离子仍会向负极游动，因负极容纳锂离子数量所限，锂离子堆积在负极表面，形成析锂。由于金属锂是树枝状的晶体，被称为枝晶，枝晶一旦形成，就有刺穿隔膜造成内部短路的风险，产生更为严重的热失控。但是，过压风险，通过电池管理技术也是可控的。

如果单纯从理论的角度，正极材料稳定性、安全性排序：LFP＞LMO＞NMC＞NCA＞LCO。

这里需要强调的是，前面所述钴酸锂是单一的材料，不同于三元的镍钴锰或镍钴铝材料。但是，由“钴”遗传的不安全性，还是存在的。

透支正极材料高能量密度，三元需求加剧了对“钴”资源担忧

在迫切替代燃油汽车的浪潮中，续驶里程就成了竞赛的指标。但是，羊与长颈鹿的高度差，并不是草地和大树的问题。是需要自身慢长的进化过程。技术进步也是一样的。

中国北方车辆研究所动力电池实验室主任王子冬此前表示，三元电池并非“万金油”，他认为磷酸铁锂电池同样具有良好的发展前景。尽管我有些断章取义，理解的也不一定准确，但是，在提倡电池多元化应用的当下，现实应用中，三元电池并不是唯一的选择，目前三元材料电池更多的还是应用于乘用车平台车型。

钴资源稀缺，催生和加快了低钴或无钴电池的研发走向市场

当然了，高能量密度的使命，从“现实的未来”来看，确实需要三元的“担当”。三元材料的电池在去钴的道路上不断尝试和进步，松下汽车电池部门的负责人田村坚表示：“我们已经大大降低了钴在电池中的含量，钴在三元电池中的比例已经降到3％（tesla model3），现在我们的目标是实现无钴化，这项技术已经在研发当中。”

但是，从“未来的现实”看来，这项去钴技术，还需要时间。滑稽的是“松下宣布开发无钴电池的同时，却订购了三倍于现在数量的钴。看来，技术进步，并非想象的哪么容易，是需要时间的。

“钴”回收将成为钴资源的重要来源

“钴”回收的声音，其实一直没有停歇过。很简单，钴不仅仅是制备电池的材料，是稀有金属，多领域应用。同时，开采钴对环境造成的严重破坏，更是让新能源事业者无法忍受。另一方面，刚果资源输出占全球总量的一半以上，其实政局的不稳，势必也是推高钴价的隐患。

在供应失衡状态下，价格因素，可以催生回收的积极性，同时，也是修补新能源产业链的动力。

1、参考一下全高球钴分布状态：

2、另据USGS 对钴资源在美国市场逐年情况调查数据显示（下表中）：2017年钴价格翻了一倍。

美国大量回收钴废料:在2017年，占到钴消耗量的33%。

到2030年，如果把所有消费品中钴都得到回收，预计可达10万吨。

进口来源:金属、氧化物和盐中所含钴:挪威，16%;中国,15%;日本,11%;芬兰,9%;和其他,49%。

Recycling:In 2017, cobalt contained in purchased scraprepresented an estimated 33% of cobalt reported consumption.

Import Sources(2013-16):Cobalt contained in metal, oxide, and salts: Norway, 16%; China, 15%; Japan,11%; Finland, 9%; and other, 49%.

Recyclingcould theoretically help address supply concerns by providing 100,000 metrictons of cobalt a year by 2030, if all consumer electronics batteries areharvested. 

3、我国的格林美开采“城市矿山”资源，每年回收的钴资源也在2000吨以上，维持在很高的水平。

小结：

钴在陆地的存在，多以附生矿存在，主要伴生铁、镍、铜等矿产中。尽管在陆地上有限的，但是，海洋中潜在钴资源的总量约为23亿吨。当然，开采利用，还是需要技术进步和时间的，确实难解燃眉之急。

现在每辆EV车辆，需要5Kg~30Kg钴.我们国家钴储量只占全球的储量的1.1%，确实也是焦虑的事情。但是，多元化应用、回收体系的不断建设、结合低钴电池的应用的量产，也真得不至于让我们去恐慌。

注：文字描述中，注重了通俗易懂，很多描述和比喻从理论的角度，不一定完整和准确，不排除错误的地方，还望共同探讨和进步。