钴的诞生钴Co，Ni熔点1,495℃，150℃

时间：2022-09-19 11:05:13来源：网络整理

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钴的诞生

Cobalt Co，一种金属元素，原子序数27。钴是一种小金属，具有略带粉红色的银白色表面，具有铁磁性。它的熔点为 1,495°C，沸点为 3,520°C，居里点为 1,150°C。其化学性质比较稳定，常温下不与水和空气发生反应。1753年，瑞典化学家G. Brandt从钴矿中分离出一种淡玫瑰色的灰色金属，因此他被认为是钴的发现者。1780 年，瑞典化学家 T. Bergman 获得了纯钴，并确定钴是一种金属元素。1789年，法国化学家拉瓦锡首次将钴列入元素周期表。

化学元素周期表中的钴

新能源行业中的钴

钴对正极材料的影响：

层状镍钴锰复合正极材料是一种很有前途的材料。Li(Ni, Co, Mn) O2晶体属于六方晶系，俗称NCM(111, 424, 523, 622, 811）@ >只是三元材料中的一种。在这类材料中， Co+3，Ni+2，Mn+4，在充放电过程中，Ni和Co被氧化，在三元材料中，为了使用三元材料作为大功率动力电池的正极，电池的比能量、热稳定性和循环性能与Ni-Co-Mn的比例有关，不同NCM比例的三元倍率性能不同，Co含量高时具有良好的倍率性能和倍率放电性能。主要受电荷转移和锂离子扩散速率的影响，当Ni含量增加时，阳离子混合会增加，这会阻碍锂离子的扩散速率，而钴的增加会降低锂离子的相变和去除率。会更好，所以111的速率表现一般比622和811要好。

三元材料的结构

苏伦德拉 K 等人。比较讨论了LiNi0.5Mn0.5O2、100mA·h·g，3C时比容量只有50mA·h·g2左右，虽然在0.C 11材料的比容量仅为170mA·h·g，但倍率性能良好，3C时比容量在1mA·h·g以上。对于442三元材料，材料在0.1C时比容量为180mA·h·g2，1C时比容量高于11mA·h·g2，比容量在80mA·h·以上g 在 3℃。可以看出，随着Co含量从0增加到0.3，倍率性能变得更好。当Ni含量从0.33增加到0.5时，0.1C倍率的比容量从170mA·h·g增加到190mA·h·g'。刘双等人。2 三元NCM523和NCM433的循环性能和倍率性能对比研究，发现NCM433比NCM523具有更好的循环性能和倍率性能，主要是因为其结构更稳定，阳离子混合更少。在充满电的电池中，正负极的比例对循环性能也有一定的影响。钴的作用是稳定材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能，但钴含量过高会降低实际容量。正负极的比例对循环性能也有一定的影响。钴的作用是稳定材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能，但钴含量过高会降低实际容量。正负极的比例对循环性能也有一定的影响。钴的作用是稳定材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能，但钴含量过高会降低实际容量。

电池对钴的需求

我们谈论的另一点是成本。近年来，由于上游材料钴价的波动，三元材料占锂电池成本的比例是多少？三元材料占锂电池成本的多少？据测算，1吨钴酸锂中锂含量仅为0.07吨，但钴含量应达到0.61吨，是锂的8倍以上。

各三元材料各元素组成比例

这里给你一个小技巧，如何根据电池的规模来计算钴的需求量。比如1GWh（100万千瓦时）的三元电池，按照200Wh/kg的能量密度计算，需要5000吨正极材料，目前量产的523电池可以计算得到1519.5金吨镍，610.5金吨钴，853.5金吨锰，359.5金吨锂。

汽车方面，假设2020年新能源汽车全球销量400万辆，中国销量200万辆。每辆车的电池容量为40Kwh，电池能量密度为200Wh/kg，三元材料在电池材料中的比例为60%。%，三元材料平均钴含量以“20%NCA、30%NCM811和50%NCM622”为平均值，则2020年全球及中国新能源汽车钴消费量为46741）0@>4吨分别为 23371）1@>2 吨。

不同三元材料对金属的需求

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钴正极材料市场预测（万吨）

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LME钴价走势

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新能源汽车市场的变化

从全球消费市场来看，电池占钴消费量的59%以上，其次是高温合金和硬质合金，分别约占15%和7%。从国内市场来看，消费主要是电池，占比高达71）5@>4%。目前，新能源汽车动力电池对钴的需求呈现快速增长态势，超合金等领域的增长保持稳定在10%左右。

据统计，2017年1月至2019年7月，国家新能源汽车监管平台累计接入新能源汽车248.9027万辆。

其中，纯电动汽车2098348辆，占总数的81）6@>3%，插电式混合动力汽车387170辆，占总数的11）7@>6%，燃料电池汽车3509辆，占总数的1）6@>3%。@0.1%。

新能源汽车统计

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短短三两年时间，新能源汽车产业在全球范围内如雨后春笋般涌现。中国更加繁荣。在补贴、政策、市场和资本的多重推动下，新能源汽车产销两旺，新能源汽车增速是市场平均增速的10倍。2017年，四部委联合印发了《促进汽车动力电池产业发展行动计划》。到2020年，新型锂离子动力电池比能量超过300wh/kg；系统比能量力争达到260wh/kg，成本降至1元/wh以下，使用环境达到-30℃至55℃，可具备3C充电能力。到 2025 年，新系统动力电池技术取得突破，单节比能量达到500wh/kg。目前改进后的磷酸铁锂能量密度可以达到160Wh/kg；锰酸锂的能量密度约为150Wh/kg；在镍钴锰三元材料NCM中，随着镍含量的增加，能量密度也显着增加。国内主流NCM仍为NCM523/622系统，正在快速切换到NCM811系统，能量密度可达210Wh/kg；镍钴铝三元材料NCA的能量密度为220-280Wh/kg，松下供应特斯拉的NCA能量密度能量达到300Wh/kg是国内企业追赶的目标。因此，在目前的技术条件下，

2018-2020年，三元动力电池增速将超过60%。2018年，三元动力电池无论从增速还是总量上都将超越磷酸铁锂，成为业内名副其实的“一哥”。从国际市场来看，海外车企主要集中在乘用车领域，以三元动力电池为主。海外新能源汽车产销量与国能持平，达到200万辆，动力电池增速在60%以上。

新能源乘用车电池占比

新能源汽车电池占比

截至2018年7月，纯电动汽车电池累计装机量1）1@>77GWh，平均三元比71）7@>6%，磷酸铁锂平均装机量18. 0%。新能源汽车正从政策驱动转向市场驱动，自行车充电电量快速增长，动力电池需求快速增长。在动力电池领域，国内以NCM523/622为主，国外以混合三元、NCA为主。随着新能源汽车的发展，高镍三元材料的研发和产业化不断向前推进，三元材料迅速向NCM811和NCA演进。此外，由于正极材料能量密度的提高，其他材料的用量可以相应减少。高端正极材料技术成熟、产量扩大后氧化钴标准，高镍动力电池成本将大幅下降。

钴矿资源

这里提到的时期是MB。作为全球定价商品，钴的定价机制值得特别关注。MB 报价是钴的核心定价机制。MB报价是独立报价机构Metal Bulletin（简称MB）在询价贸易商和供应商的基础上给出的金属和矿业的价格基准。MB 将每周两次报价。这种定价机制不是很透明，容易受到市场操纵。

钴（高品位、低品位）价格由MB报价确定后，原钴精矿价格也随之确定。原理是这样的，钴精矿价格=定价系数*MB钴价格。定价系数由钴矿品位、市场行情和供应商议价能力等因素综合确定，通常在0到1之间变化。但估值系数的变化并不频繁，往往在一段时间内保持不变. 或者即使有变化，也会有变化前的规则。一般来说，钴价越高，定价因素越高，对钴生产商越有利。定价系数确定后，中游钴冶炼厂的加工利润基本确定。钴加工企业加工利润=MB钴报价*（1-原料定价系数）-加工成本。目前，钴矿石的估值因子在 0.75 和 0.8 之间。如果购买刚果（金）手持矿，由于手持矿主要由普通刚果（金）平民开采，议价能力较弱，定价系数会相应降低。

为什么会这样？由于钴与石油资源一样太稀缺，据美国地质调查局统计，全球已探明的钴资源储量为700万吨，其中刚果（金）储量为340万吨，占比高达49%；澳大利亚和古巴也是钴储量。资源丰富的国家，这三个国家加起来占了70%。我国钴储量仅为8万吨，占比1）1@>1%。因此，钴精矿和粗氢氧化钴通常被运回中国进行冶炼加工。主要企业有华友钴业、格林美和金川集团。等待。钴产业链包括勘探、开采、粗冶加工、精炼和深加工。下游产品包括：钴粉，用于硬质合金；电解钴，用于高温合金、磁性材料和催化剂；钴盐、用于3C消费电池的四氧化钴、用于能源汽车三元动力电池的硫酸钴等在陶瓷、橡胶等领域的应用。

全球钴资源分布

上游钴矿资源大部分以铜钴、镍钴等伴生矿物形式存在，占储量的78%，产量的85%。一小部分原材料来自回收材料。全球主要的大型钴产矿由嘉能可、中国钼业、欧亚资源、谢里特矿业、诺里尔斯克镍业等巨头控制。近年来，嘉能可和中国钼业保持稳定。2017年排名一、第二，合计占比37%。钴矿主要集中在非洲铜带、澳大利亚、加拿大等国家和地区，冶炼能力集中在中国、芬兰、比利时等国家，势必导致钴原料贸易往来更加频繁，而全球核心交易者数量相对较少且相对集中。对市场体量较小的钴产品很容易形成高度控制。

主要钴矿企业的市场份额

自有矿山基本由嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源、中国中铁等大型跨国生产商控股。特别是嘉能可除了100%控制储量大、品位好的Mutanda铜钴矿外，还控制了多个矿山，占全球钴矿产量的20%以上，拥有更大的话语权在钴市场。2016年，嘉能可、腾科（持股56%）、欧亚资源共生产1）6@>96万吨，占总产量的40.3%。2016年以来，钴价大幅上涨，加之新能源汽车的发展，长期以来一直利好钴需求。已经占据钴冶炼半壁江山的中国企业近年来也积极走出去，赴刚果（金）收购矿山、设厂，保障原材料供应。中国钼业在完成对Tenke项目56%股权的收购后，成为全球第二大生产商。

刚果钴矿

另外有人说我们可以回收电池，这样钴资源就不会那么稀缺了，那么通过电池回收钴资源的进展如何呢？目前，回收钴的主要来源是电池生产过程中合金废料、废旧电池和次品的回收。2017年全球再生钴巨头主要有优美科、格林美、邦普集团和赣州豪鹏，产量1500吨，格林美4000吨，邦普集团1200吨，赣州豪鹏300吨。未来，再生钴增幅最大的将主要来自新能源汽车动力电池。主流动力电池的设计寿命为8年或15万公里。从目前的使用场景来看，很大一部分车辆用于网约车领域。在这个领域，车辆的使用比较密集，电池的报废时间在3年左右。此外，考虑到新能源汽车的更新换代和初始电池质量的缺陷，私家车电池的报废周期至少需要5年。但是，通过这种再生方式获得的钴资源也是有限的。根据2016年的储量和开采量，钴可开采58年，静态可开采年限比铜长约20年。资源的限制带来了技术研发。，越来越多的电池制造商意识到，过度依赖钴总是会导致资源枯竭，

开发无钴电池

2018年5月30日，松下集团宣布将开发无钴汽车电池。

同一天，松下汽车电池业务的高管 Kenji Tamura 告诉分析师：“我们已经在缩减电池制造中钴的使用量；我们将在不久的将来将钴的使用量减少到零。”

松下圆柱电池

不管松下的花言巧语，我们客观的分析都是基于目前三元电池技术的发展。正极材料中镍含量最高不超过90%。如果钴含量低于10%，材料的晶体结构和电化学稳定性将得不到保证。目前，松下电池正极材料中的钴含量已降至10%，而松下的“终极目标”是无钴电池，这也让人们对松下是“低钴”还是“低钴”充满了猜测。无钴”电池确实可行。.

对于无钴技术的未来发展，有人认为10年后任何替代钴的新电池材料技术都会出现，新能源汽车的增长速度远快于无钴的研发速度技术。而且，特斯拉在技术上没有进一步降低钴含量的空间。

此外，对于无钴电池，不仅松下的国内厂商也在加速研发。2019年7月11日，长城汽车旗下蜂巢能源科技有限公司近日推出全球首款无钴材料和四元材料电池，并宣布斥资20亿欧元在欧洲建厂，到2025年实现全球电池容量约120GWh。

蜂窝能源无钴电池大会

“蜂巢能源发布的全球首款基于无钴材料的电池电芯产品，其材料性能可达到NCM811同等水平，成本降低5%~15%。” 2018年第三季度量产；据介绍，这款无钴电池的能量密度达到了265Wh/kg，略低于松下、宁德时代的NCM811电池，但在续航方面，这款无钴电池的循环性能达到2000周，是宁德时代电池寿命的两倍多（数据来自宁德时代官网）。至于电池的稳定性，还需要市场来检验，但一般来说，敢宣布已经做出来，至少在实验室层面。已经克服了各种安全问题。

结语

杉杉股份副总裁孙晓东表示：“从技术上讲，当镍钴锰比例为8:1:1时，电池的能量密度为300 Wh/kg “已经到了‘天花板’，而这个‘天花板’可能在未来氧化钴标准，10年都无法突破。” 因此，即使无钴研发成功，能否实现大规模商用也是一个问题，如果无钴电池真的到来，势必会引发一场新的技术革命。已经风起云涌的能源锂电池市场，无疑将是又一波大浪，团队经过严格的训练和考验，素质更高，这就是大浪的精髓所在。”

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