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固态锂电池用钴吗?

  固态电池不用钴的说法的来源:早期固态电池的电解质是聚合物电解质,以PEO(聚环氧乙烷)占绝大多数,PEO的电化学稳定窗口(氧化电位)是3.8V,无法与高电压正极材料(钴酸锂、三元材料等)相容,只能用磷酸铁锂做正极,所以不用钴的说法就流传下来了。但是磷酸铁锂电池的能量密度太低了,无法满足车用要求。例如法国博洛雷的固态电池就是PEO电解质+磷酸铁锂正极,能量密度只有170wh/kg,并且工作温度高达80度,所以没有推广开,只装了3000辆车。目前绝大多数在研究试制中的固态电池都用含钴正极,以钴酸锂和三元材料为主:固态电池的核心是电解质。



  当前聚合物电解质依然是主流方向之一,但是人们采用2种方法提高窗口电压来使用能量密度高的正极材料。一是对PEO进行改性,二是寻找新的聚合物,这两种方法都取得了突破。例如许晓雄博士把氧化物和硫化物电解质与PEO复合取得了很大的成功,制造出钴酸锂正极固态电池,密度达到260-280wh/kg,下一步就到300wh/kg;中科院青能所采用聚碳酸丙烯酯电解质,是世界首创,正极是三元622,密度达到了300wh/kg。

  所以可以肯定,在可以预见的未来,固态电池是必须用钴的,而且比例要比锂离子电池的还要高,因为磷酸铁锂锂离子电池适合大量用于电网储能。

  我国钴储量

  中国的钴的探明储量大概是8万吨,占全世界探明储量的1.8%,而且矿山分布极其分散。我国消耗了全世界钴的30%以上。全世界钴储量最多的就是洛阳钼业收购的刚果金,占全世界储量的48%,每年刚果金生产钴金属量是6万吨,占全球钴产量的60%左右,接近中国的总储量。

  三元材料占锂电池的成本

  根据估算,1吨钴酸锂中,锂的含量只有0.07吨,但钴的含量要达到0.61吨,是锂的8倍以上。然而,钴在地壳中的含量仅有锂的六分之一,年钴矿开采量仅有锂矿的一半。参考比亚迪(002594,股吧)e5舒适型,43kWh的电容量,售价23万元,可以对40kWh容量的电动车取售价20万元,参考30kWh的新能源汽车耗钴7.54kg,40kWh的车钴需求可以达到每辆10.05kg。当前新能源汽车行业的毛利率大致为25%,可估算出成本大约有15万元。当前电池成本大约为1400元/kWh,总计56000元,占到整个成本的37%,其他成本为94000元。 今年,3月底,四氧化三钴每吨39万元,4.35V钴酸锂每吨价格41.5万元;三元材料(523)每吨价格19.50万元。大家大致可以估算出锂电池中,钴的成本比例。



---------------钴常见问题解答---------------

  问:固态锂电池用钴吗
  答:固态电池不使用钴元素是可以的,早期的固态电池用磷酸铁锂做正极,用聚合物做电解质,所以电池中不含钴元素,但是固态电池的发展,使用钴元素的电池很可能会成为一种潮流。

  问:什么是四氧化三钴,它的用途是什么
  答:四氧化三钴是一种黑色略微发灰的粉末,容易吸收水分,有毒性,常常用来制作催化剂和陶瓷的颜料。

  问:固态锂电池用钴吗
  答:固态电池不使用钴元素是可以的,早期的固态电池用磷酸铁锂做正极,用聚合物做电解质,所以电池中不含钴元素,但是固态电池的发展,使用钴元素的电池很可能会成为一种潮流。


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