電動車和相應鋰電池的發展使得鈷成為全球炙手可熱的稀有金屬。隨著中企控制著鈷供應鏈的各個環節,彭博社稱,鈷已成為中共爭搶電動車領域的秘密武器。那麼,中共掌控了鈷是否就能主導電動車領域呢?

分析指出,儘管中國的電動車市場和鋰離子動力電池裝配量全球居首,但其電動車領域仍面臨一些「卡脖子」難題,如高端電池隔膜材料和核心裝備仍然依賴進口,核心技術尚待解決及電池質量問題等,讓中共對鈷供應的控制優勢大打折扣。

上文敘述了鈷對電動車生產的重要性以及中共對含鈷電池供應鏈的掌控情況,還闡述了中共無法憑藉對鈷的控制主導電動車領域的三大原因的第一個原因,即電池質量問題。

本文將重點闡述其它兩大原因,即中國目前電動車生產的「卡脖子」技術難題,以及科技界在加速研發無鈷的高效穩定電池,且已富有成效。

電動車面臨眾多卡脖子難題

中共官媒「人民網」9月1日報道,在2018中國汽車產業發展(泰達)國際論壇上,科技部高新技術發展及產業化司副司長續超前坦言,中國的新能源汽車發展面臨諸多嚴峻挑戰,特別是在動力電池領域仍然欠缺原始原創性的技術突破。

羅蘭貝格8月份發佈的《2018全球電動汽車發展指數》顯示,中國雖然在市場層面,電動車行業排名第一,但在技術層面,遠不如日本、法國、美國等國家,排名僅處於第六位。「人民網」稱,中國的整車製造仍定位於低技術含量領域。

羅蘭貝格8月份發佈的《2018全球電動汽車發展指數》截圖。
羅蘭貝格8月份發佈的《2018全球電動汽車發展指數》截圖。

幾位業內專家在談到新能源汽車短板時,都談及同一個問題。

中共國家新能源汽車創新工程項目專家組組長王秉剛告訴《中國汽車報》說,在新能源汽車發展過程中,受到挑戰較大的首推動力電池。目前的難關是,中國的高品質動力電池的一些材料仍依賴進口,動力電池製造的一些核心裝備也需要進口。

中共工程院院士、北京理工大學教授孫逢春也坦言,電池四大核心材料之一的隔膜和高端製造裝備,中國現在仍需要進口,屬於動力電池「卡脖子」技術。

「從行業角度來看,美國有比較強的研發設計能力,目前仍然引領鋰電池原始創新、核心材料研發;日本作為電池材料製造大國,生產規範嚴格,能夠最先製造出新的成品電池。」南開大學新能源材料化學研究所所長周震曾說,「核心技術缺乏、隔膜等關鍵材料不給力,成了國產鋰電池難以承受之痛。」周震說。

中共官媒《科技日報》的一篇文章曝光了中國業內專家對國產鋰電池的質量持懷疑態度。報道說,6月15日,周震望著窗外駛過的一輛新能源汽車說,「也不知道這輛車的電池能堅持多久?」

報道稱,在周震等業內專家看來,作為新能源車的「心臟」,國產鋰離子電池目前「跳」得還不夠穩。

「鋰電池的基礎材料研究,我們與世界一流水平還有差距」。周震說。

除了電池材料外,孫逢春說,「大三電」(電機、電池、電控)和「小三電」(電制動、電轉向和電冷氣機)技術短板讓中國自產的電動車性能大打折扣。

他舉例說,目前電動汽車標定的續駛里程是不含冷氣機的,但在具體使用過程中,一打開冷氣機,續駛里程就下降很多。冷氣機能耗太大,很多用戶不敢使用冷氣機,影響電動汽車的駕乘舒適性。據他介紹,冷氣機製冷、製熱會使續駛里程降低三分之一,甚至更多。

科學界加緊研發無鈷電池

分析認為,中共對鈷電池供應鏈的控制優勢只會是暫時的。隨著鈷價的飆升及供應緊缺,大多數電池製造商正在研究降低電池中鈷含量的方法。加州大學伯克利分校教授西達爾(Gerbrand Ceder)正在研究如何生產不需要大量鈷的穩定電池。

美國卡內基梅隆大學教授維斯瓦納坦(Venkat Viswanathan)表示,可以利用液體電解質的化學特性來減少鈷使用量。他表示,「『離子材料』代表著一條生產低鈷陰極的路徑,但很多電池製造商正在探索液體電解質路徑,而且找到了可行的解決方案。」

《科學美國人》雜誌稱,陰極化學的最新研究進展為鈷緊缺提供了新希望。美國阿崗國家實驗室的運輸系統分析師蓋恩斯(Linda Gaines)表示,近期發展的富鎳新材料將減少對鈷的需求。研究人員也正研發不含鈷的陰極替代品,期望有朝一日能夠實現商業化應用。

今年5月末,松下電動車電池部門說,公司已經大幅減少鈷用量並開始開發相關技術,目標是做出完全無鈷的電池。而美國電動車巨頭特斯拉公司也在隨後宣佈將共同參與該計劃,以便早日突破技術瓶頸。

特斯拉在5月初表示,松下生產的Model 3鋰電池已達到最高能量密度,並且「顯著降低鈷含量」,增加鎳含量,仍然可以保持優異的熱穩定性。

2018年11月29日在洛杉磯展出的特斯拉Model 3。(FREDERIC J. BROWN/AFP/Getty Images)
2018年11月29日在洛杉磯展出的特斯拉Model 3。(FREDERIC J. BROWN/AFP/Getty Images)

特斯拉行政總裁馬斯克在6月13日發推文說,旗下車用電池的鈷用量已不到3%,預計下一代電池的鈷使用量會降至零。

除松下外,本田、寶馬、蘋果等多家公司也都有自己的「無鈷電池」計劃,或者降低各自的鈷使用量。

美通社12月6日報道,本田研究所(Honda Research Institute)的科學家與加州理工學院(Caltech)和美國太空總署噴氣推進實驗室(JPL)的研究人員合作,一起研發了氟離子電池,可比現有電池中採用的材料能量密度更高、更環保。

他們的聯合研究報告顯示,雖然氟離子電池要在150攝氏度以上的高溫下工作,但在實驗中,研究人員找到一種方法,使氟離子電池能夠在室溫下工作,為研發能夠滿足快速增長儲能需求的高能量密度電池開闢了新機會。

本田研究所首席科學家布魯克(Christopher Brooks)表示:「氟離子電池提供了一種前景廣闊的新型電池化學物質,其能量密度可達目前鋰電池的十倍。與鋰離子電池不同,氟離子電池不會因過熱而造成安全問題,而且獲得氟離子電池原料所帶來的環境影響遠小於提取鋰和鈷造成的環境影響。」

未來,氟離子電池可為電池驅動的電動汽車提供動力,該電池容量高的特性使其成為電力產品的理想選擇。