尽管已有预期，但蜂巢能源先于电池技术巨头宁德时代和特斯拉，率先量产无钴电池，还是震动了业界。
这真是无钴电池？蜂巢能源如何做到NCM（镍钴锰酸锂电池）在没有Co（钴）的情况下，继续保持原先三元锂电池性能的稳定、提升安全性及降低成本？
在未来，蜂巢能源无钴电池产能布局有何规划？
H系列：无钴115Ah量产装车
8月29日，蜂巢能源官宣由其开发的全球首款无钴电池包115Ah（H系列），正式搭载长城欧拉首款SUV车型樱桃猫，实现量产装车。
这款115Ah无钴电池包（以下若无特别说明，均指H系列115Ah无钴电池），实际路测结果怎样？
据蜂巢能源CEO杨红新称，自2020年搭载欧拉样车路测开始，蜂巢能源无钴电池包通过涉水实验、强化路试、整车充放电性能、急加速、减速电池性能、全车电池包绝缘检查等多项整车性能测试，累积测试里程80万公里，测试数据表现优异。
蜂巢能源无钴电池产品之前装车路试结果显示，产品通过150℃热箱测试和过充测试，循环与日历寿命高于目前量产811型三元锂电池水平，已具备在长里程车上替代三元高镍的性能水平以及成本竞争力。
8月31日，蜂巢能源无钴电池材料技术负责人向华尔街见闻透露，此次量产装车的115Ah无钴电池包，材料成本比811型NCM（镍钴锰酸锂）电池降低8%-10%，能量密度提升5%，电芯循环超过3000次（三元锂电池充放电循环约1500次）。
这位负责人说，“以工薪族私家车日常行驶情况看，115Ah无钴电芯使用寿命约为10年。”2020年9月28日，杨红新曾对外称115Ah无钴电芯相比同级高镍NCM电池，使用寿命延长50%。
目前，蜂巢能源无钴电池共规划四款量产产品，分别是无钴H 系列115Ah电芯、155Ah电芯，H Plus系列157Ah电芯和无钴E系列115Ah电芯，覆盖中里程至超长里程（300km-800km）、从微型车到全尺寸的全系车型。
其中，无钴H系列115Ah电芯和155Ah电芯能量密度为240Wh/kg，115Ah产品即此次实现量产装车的无钴电池包。
华尔街见闻了解到，搭载在长城紧凑级SUV车型樱桃猫上，115Ah无钴电池包常温工况下续航里程超过600公里；5秒内可实现整车百公里加速；防水性能达到IP67；低温情况下，能量保持率高，加热速度快。
H系列与E系列产品的区别在于采用的材料和技术不同，因而主打里程数也不同：H系列无钴电池主打超长里程，而E系列为中里程技术方向。值得一提的是，就性能来说，H系列无钴电芯可替换同级高镍三元锂电池，而E系列则能取代磷酸铁锂电池。
E系列电芯材料主要采用高浓度阳离子掺杂和纳米网络化包覆、微观粒径控制、嵌锂路径优化，计划在2021年将容量做到160mAh/g，2023年提升至170mAh/g。
H系列电芯材料则以纳米网络包覆技术，采用单晶化技术和阳离子掺杂的氧八面结构，2022年将电池容量从180mAh/g提升到185mAh/g。
钴不可或缺但正遭摒弃
蜂巢能源前身是长城汽车动力电池事业部，2018年从长城汽车剥离并独立为蜂巢能源科技有限公司。蜂巢能源主要从事电池材料、电芯、模组、电池系统和BMS（Battery Management System：电池管理系统）的研发与产品制造。
“无钴电池，业界有很多概念。有公司曾推出的无钴电池，后来被证明，实际上是磷酸铁锂电池，并非是采用层状结构镍锰酸锂的无Co（钴）电池。
事实上，包括宁德时代、比亚迪和特斯拉等在内的新能源电池上下游公司，均先后都提出过无钴电池的研发消息，但至今仍未有进一步进展，更没有量产消息。
Co在锂电池中的作用是什么？为何在技术上难以取得无Co突破？
要明了Co的作用，首先要知道三元锂电池的材料结构和Co元素对三元锂电池材料动力学的作用。
三元锂电池主要由正负极、隔膜和电解液构成。
其中，正极材料为锂氧化物，如NCM（镍钴锰酸锂）和NCA（镍钴铝酸锂），负极材料为石墨，正负极之间以多孔材质的隔膜做隔离。通过隔膜空隙，锂离子在正负极之间游走，进而产生电流，实现电池充放电循环。
当电池充电时，锂离子由正极通过隔膜移动到负极，但正极原先由锂离子所在的位置就会被镍离子占据。
此时，若有放电，锂离子就从负极回到正极。但因其原有位置为镍离子所占，故锂离子就会去填补镍离子所在位置，如此则形成“镍锂混排”，从而导致电池寿命缩短，电池容量下降或发生其他危险。
为防止这种情况的发生，就需要钴元素加持。钴，化学元素符号Co，原子序数27，在化学元素周期表中位于第4周期、第Ⅷ族的金属，是电池制造中相当重要的正极原材料。
在三元锂电池的材料结构中，镍元素的作用是提升并稳定三元锂层状结构整体的能量密度，而钴元素主要功能是抑制镍离子因活性而“侵夺”锂离子在正极中的位置，防止出现“镍锂混排”，从而稳定三元锂电池的层状结构。
此外，钴元素还有提高材料电子电导率、改善倍率性能、降低材料阻抗值和降低电芯内阻等功能。
基于钴的作用如此关键，尤其是钴能减少阳离子混排，以便于材料深度放电，提高材料放电容量、循环性和倍率性能，因此三元锂电池要做到无钴，非常困难。
既然钴的作用如此明显且不可或缺，为何业界亟欲除之而后快？
因为钴不可再生，储量很少，成本很高。
多家机构统计数据表明，眼下全球钴探明的储量仅约710万吨，有超过50%的全球钴储量在刚果。但作为全球最大的新能源汽车消费市场也是最大的钴产品消费国，中国已探明的钴储量仅约8万吨，占全球总储量的1.14%。
为了在未来不因缺钴而陷入无动力电池可用的窘境，国内新能源汽车电池制造商致力于两种技术路线的研发：一种是以比亚迪为代表的刀片式磷酸铁锂技术研发方向；另一种即蜂巢能源致力的无钴电池。
真正的无钴电池如何炼成
8月29日，蜂巢能源推出H系列无钴电池包115Ah，震动业界，但业内同时仍出现质疑：主要集中在无钴电池怎么做到电池性能不变、稳定性好、寿命更长、成本还低？到底是不是真正的无钴？
据华尔街见闻从蜂巢能源无钴材料技术处了解，115Ah电芯采用无钴高镍二元材料作为正极活性物质，并在电解液中加入正极保护添加剂，以有效保证正极表面CEI膜（电解质界面）的稳定性，进而避免正极在循环过程中，容量衰减及存储过程中出现产气问题。
目前，业界使用的正极活性物质均为高镍正极，这会导致电解液在正极表面的分解加剧，因此需要正极保护添加剂来抑制电解液分解。
正极保护添加剂的作用机理大致分为两类：一是通过特殊官能团与氧化态金属离子发生络合反应，从而抑制金属和电解液的反应；另外则是添加剂自身反应，形成一层聚合物膜，覆盖在正极表面，最终抑制金属和电解液的反应。
同时，通过在正极材料中加入正极导电剂，可避免因无钴造成的材料导电性能下降及功率性能降低的问题。导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用。
在115Ah电芯正极中的正极导电剂是SUPER-P（小颗粒导电炭黑）和MWCNT（导电填料多壁碳纳米管），通过两者混合搭建导电网络，实现导电剂协同效应，弥补无钴高镍正极活性物质导电性能差的缺陷，保证正极的功率性能。
SUPER-P属于亲油碳素材料，经过双氧水处理的导电炭黑能显著降低电池循环过程中内阻变化率，因此能提高电池循环次数，原因是其改善了导电剂与正极材料间的结合状态。
看上去蜂巢能源真正致力的是做锂电池正极材料的技术突破研发。
蜂巢能源开发的H系列无钴正极材料，通过“阳离子掺杂技术”、“纳米网络包覆技术”和“单晶化技术”，实现耐压更强、结构更稳定、寿命更长、成本更低的电芯使用周期。单晶无钴电池热分解温度、热失控温度和材料可耐过充量都高于NCM 811，循环寿命比NCM 811提升50%。
115Ah无钴电芯的正极材料提升了锰元素的比例，电压约提升到了3.75V，超过普通三元材料3.6V的平台电压，更多的正4价锰离子进一步提升了材料结构的稳定性。
因此，就二元层状高镍材料来说，正极材料添加了正极保护添加剂和导电剂，并通过单晶化等三项技术处理手段，蜂巢能源研发的115Ah确实称得上无钴电池。
基于无钴材料的特点，蜂巢能源做了体系优化设计，采用高速叠片制造工艺，按照车规级AI智能制造标准，研发出这款无钴电池，并通过150℃的热箱、140% SOC的过充等系列安全测试，还获得EC62660-3/GB T31486-2015/GB 38031-2020/ UL2580等多项认证。
就未来的电池产能布局看，蜂巢能源在德国斥资20亿欧元建设欧洲工厂，国内则在长三角、华南和西南三大区域快速布局，仅 2021年上半年就在四川遂宁、浙江湖州，安徽马鞍山和南京溧水等多地投资建设生产基地和智能化工厂，预计2025年全球总产能将突破200GWh。
