¿Las baterías sin cobalto están estropeadas? Por qué Tesla compra 6.000 toneladas de cobalto cada año
Recientemente, según el medio extranjero CNBC citando fuentes de la industria, Tesla planea comprar materias primas de cobalto a Glencore, la minera de metales más grande del mundo. Según el acuerdo de cooperación a largo plazo entre las dos partes, Glencore suministrará a Tesla 6.000 toneladas de cobalto al año. Hay más noticias de que el cobalto se utilizará en la fábrica de Shanghai y en la fábrica de Berlín.
En febrero de este año, Reuters informó que Tesla usaría baterías sin cobalto en modelos producidos en el país. Posteriormente, Tesla respondió a los internautas en la plataforma de videos cortos de una manera "pretenciosa": "Sin cobalto sí". "No quiere decir que debe ser fosfato de hierro y litio", lo que abrió el apetito a todos. Una piedra provocó mil olas y, en ese momento, los precios de las acciones de las industrias relacionadas con el cobalto cayeron hasta el límite.
Hoy en día, los rumores de que Tesla está comprando mineral de cobalto a gran escala parecen contraproducentes. Al menos Tesla dependerá a corto plazo de baterías que contengan cobalto.
¿Qué es el cobalto?
La línea principal actual de vehículos eléctricos puros son las baterías ternarias de litio, que se dividen principalmente en dos soluciones: NCM (níquel cobalto manganeso) y NCA (níquel cobalto aluminio). Actualmente utiliza la batería 21700 desarrollada en cooperación con Panasonic. Es esencialmente una batería NCA, y la C aquí representa cobalto.
¿Por qué tiene que ser cobalto? A juzgar por la tecnología de materiales actual, el cobalto es un material indispensable en el cátodo de las baterías ternarias de litio. Desempeña principalmente un papel en la estabilización de la estructura, evitando que la batería se sobrecaliente y extendiendo su vida útil. La cuestión es que actualmente no existe una solución perfecta. sustituto del cobalto.
El cobalto metálico tiene dos características: no es renovable y es muy escaso. Según una investigación publicada en la revista "Mineral Utilization and Protection", el contenido de cobalto en la corteza terrestre es muy bajo. La abundancia promedio de cobalto en la corteza terrestre es sólo del 0,0025%, y el 90% del cobalto en la corteza terrestre es. en estado disperso. En comparación con los depósitos minerales en el fondo del océano, como los nódulos oceánicos de manganeso y las cortezas oceánicas ricas en cobalto, el contenido de cobalto en la tierra es aún menos abundante.
Cobalto metálico
En 2019, las reservas probadas de cobalto en el mundo eran de aproximadamente 7 millones de toneladas. Según el volumen minero global de 140.000 toneladas en 2019, al cobalto solo le quedan 50 años. El saldo es lamentablemente pequeño en comparación con los miles de millones o incluso decenas de miles de millones de toneladas de reservas de níquel, manganeso, aluminio y otros minerales.
Además de la escasez, la distribución de las minas de cobalto también está muy concentrada. Congo, Australia y Cuba son los principales productores de cobalto del mundo. Las reservas de cobalto de los tres países juntas representan alrededor del 70% de las reservas globales. Las reservas probadas de cobalto de China son 80.000 toneladas, lo que representa sólo el 1,14% de las reservas totales del mundo.
¿Por qué todo el mundo busca productos sin cobalto?
El primero es el costo, el segundo son las limitaciones de recursos y el tercero es el humanitarismo.
Según estadísticas de Antaike, una organización consultora de la industria de metales no ferrosos, el consumo mundial de cobalto en 2018 fue de aproximadamente 126.000 toneladas, de las cuales la industria de las baterías representó el 60,86%, alcanzando las 78.000 toneladas.
El precio del cobalto en 2014 fue de 200.000 yuanes/tonelada, y llegó a 660.000 yuanes/tonelada en 2018. Según datos de Shanghai Nonferrous Metal Network, en mayo de este año, el precio del cobalto seguía siendo tan hasta 253.000 yuanes/tonelada. En comparación, los precios del níquel, el aluminio y el manganeso en materiales catódicos son de aproximadamente 100.000 yuanes/tonelada, 13.000 yuanes/tonelada y 10.000 yuanes/tonelada, respectivamente. La diferencia de costes es visible a simple vista.
Teniendo en cuenta esta cuestión, Tesla ha seguido el camino de reducir el cobalto. De hecho, el contenido de cobalto en sus productos ha seguido disminuyendo del 10% en 2018 a menos del 3% en la actualidad. Pero el cobalto sigue siendo indispensable en las baterías de Tesla. Según cálculos de Benchmark, una organización de investigación de la cadena de suministro de baterías, cada Model S ahora requiere 11 kilogramos de cobalto, y cada Model 3 requiere alrededor de 4,5 kilogramos de cobalto.
Entonces, Tesla antes mencionado comprará 6.000 toneladas de cobalto cada año. ¿Cuál es el concepto?
El año pasado, la producción mundial de cobalto fue de 140.000 toneladas y las compras de Tesla representaron aproximadamente el 4,2% del total mundial. Como mayor proveedor de cobalto del mundo, Glencore produjo alrededor de 46.300 toneladas de cobalto el año pasado. Tesla le compra 6.000 toneladas cada año, lo que equivale a quitarle una séptima parte de su producción anual.
Si se calcula en base a los 4,5 kilogramos de cobalto necesarios para cada Model 3, estas 6.000 toneladas de cobalto al año podrán cubrir la demanda de cobalto de Tesla para 1,33 millones de vehículos. Imagínese cuánto coste se ahorraría si estos 1,33 millones de vehículos estuvieran libres de cobalto.
Hablemos de limitaciones de recursos. En la transformación energética del siglo XXI, el petróleo está siendo reemplazado gradualmente por la electricidad. A medida que los equipos de batería, como teléfonos inteligentes, computadoras y terminales digitales, se vuelven cada vez más populares, junto con la electrificación gradual de los automóviles, la industria de las baterías de litio se vuelve cada vez más. más importante, y los países están empezando a darse cuenta del valor del mineral de cobalto. Como mencionamos antes, Congo, Australia y Cuba son los principales productores de cobalto del mundo. Las reservas de cobalto de los tres países en conjunto representan alrededor del 70% de las reservas globales. La desventaja de la concentración de recursos es que fácilmente conduce a la competencia por los recursos.
En los años 1970 y 1980, Estados Unidos optó por aliarse con Irak para controlar el petróleo en el Golfo Pérsico, y para nacionalizar los derechos de exploración petrolera, lanzó una guerra de ocho años con Occidente. países y la guerra de Irak. Si en el futuro el cobalto sigue siendo indispensable tras la popularidad mundial de los vehículos eléctricos puros, la "guerra del cobalto" puede ser inminente.
El último es el humanitarismo.
Como muchos países africanos, aunque el Congo es rico en recursos minerales de cobre, cobalto, estaño y níquel, el Congo ha estado sufriendo la "maldición de los recursos" durante décadas. A excepción de la industria minera, el desarrollo de otras industrias del Congo se ha estancado (El. La industria minera representa alrededor del 80% de los ingresos del Congo). Sumado al bautismo de la guerra y la corrupción política, el desarrollo social casi se ha estancado.
Niños en la minería artesanal
Debido al equipo atrasado, muchas familias congoleñas participan en la minería artesanal para poder mantener a sus familias. Según estimaciones del gobierno congoleño, el 20% del cobalto que se exporta actualmente desde el país es extraído por mineros artesanales. Unos 40.000 niños trabajan en la minería (datos de 2014). Algunos niños trabajan en las minas hasta 12 horas al día y ganan sólo entre 1.000 y 2.000 francos congoleños (equivalentes a entre 4,1 y 8,2 yuanes) al día. La industria mundial de las baterías también está reduciendo su demanda de cobalto debido a preocupaciones humanitarias.
¿Qué es una batería libre de cobalto?
Basándose en las razones anteriores, los proveedores mundiales de baterías y las empresas automotrices están haciendo todo lo posible para reducir el cobalto o incluso eliminarlo durante la investigación y el desarrollo de productos de baterías. En la actualidad, entre las dos rutas tecnológicas principales de las baterías eléctricas, la batería de litio ternaria con densidad de energía superior se ha desarrollado desde NCM111, NCM523, NCM622 hasta NCM811, y la proporción de cobalto está disminuyendo gradualmente, mientras que la otra ruta de la batería de fosfato de hierro y litio; en sí no contiene cobalto. Sin embargo, existen deficiencias naturales en la densidad de energía, por lo que las empresas automotrices están tratando de compensarlas mediante innovaciones estructurales, como la batería de fosfato de hierro y litio con estructura de pala lanzada por BYD este año.
Además de las dos rutas anteriores, en mayo de este año, Honeycomb Energy Technology también lanzó dos baterías sin cobalto, que utilizarán una estructura de óxido de litio, níquel y manganeso. Esta tecnología en realidad tenía una base teórica hace 20 años, pero debido a problemas con el electrolito y el rendimiento del ciclo, no se ha industrializado. Honeycomb Energy ha logrado la aplicación a gran escala de este tipo de batería a través de tres tecnologías clave: tecnología de dopaje catiónico, tecnología de cristal único y recubrimiento de nanored.
De los dos productos lanzados por Honeycomb Energy este año, el primero tiene una capacidad de batería de 115 Ah y una densidad de energía de 245 Wh/kg. Puede alcanzar una garantía de 15 años y 1,2 millones de kilómetros en el lado del vehículo. y su lanzamiento está previsto para 2021. Se lanzó al mercado en junio de este año; otro modelo tiene una capacidad de batería de 225 Ah y está inspirado en un sedán clase B. La simulación midió una autonomía de crucero NEDC de hasta 880. kilómetros. Si realmente pueden lograr una industrialización a gran escala, es posible que realmente puedan reemplazar las baterías ternarias de litio que contienen cobalto.
¿Tesla está libre de cobalto o sin cobalto?
——En febrero de 2019, Tesla anunció que adquiriría Maxwell con una prima del 55% por 218 millones de dólares. La tecnología de electrodos de batería seca y la tecnología de supercondensadores de Maxwell pueden aumentar la densidad de energía de la batería y simplificar la fabricación de baterías. .
——En octubre de 2019, según el medio extranjero Electrek, Tesla adquirió en secreto Hibar Systems, una empresa canadiense de ingeniería y fabricación de baterías. Esta última es una empresa especializada en la producción de equipos de celdas de baterías, con fábricas en Estados Unidos y China.
——En mayo de 2020, Tesla firmó un pedido de máquinas de fabricación de baterías con Hanwha Group de Corea del Sur. Junto con las recientes noticias sobre la compra de cobalto, la serie de acciones de Tesla apuntan a la producción independiente de baterías.
El 22 de mayo, el CEO de Tesla, Musk, anunció en Twitter que está programado provisionalmente la celebración de un evento del "Día de la Batería Tesla" el 15 de septiembre de este año, que incluirá una visita al sistema de producción de baterías. Se informa que en este Día de la Batería, Tesla puede traer una batería nueva con una vida útil de hasta un millón de millas. Los expertos revelaron que esta batería será desarrollada conjuntamente por Tesla y CATL.
A principios de mayo, CATL dijo que estaba listo para fabricar una batería con una vida útil de hasta 1,24 millones de millas (unos 2 millones de kilómetros), o utilizar una estructura libre de cobalto, que será la vida más larga. duración de la batería de litio ternaria actual de 3 a 5 veces. Aún no está claro si esta batería es el proyecto de cooperación que se anunciará el Día de la Batería Tesla. "Musk me dijo que Tesla espera fabricar sus propias baterías", dijo Zeng Yuqun, presidente de CATL, en la sesión informativa en línea sobre desempeño anual de 2019. "Hasta donde yo sé, su ruta técnica no tendrá ningún impacto en nosotros. explorar cómo mejorar las baterías”.
Desde una perspectiva de mercado, Tesla quiere cobalto con una mano y quiere comprar cobalto con la otra. Esta es la brillantez de Musk. Toma la iniciativa en las negociaciones de un lado a otro. Probablemente Tesla no tenga posibilidades de producir sus propias baterías, pero ¿y si no estuvieran "libres de cobalto"? Sólo nos queda esperar que el Día de la Batería de Tesla en septiembre no se retrase nuevamente.
(Imágenes/Texto/Fotografía: Jiedian Tang Ke)
Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa los puntos de vista ni las posiciones de Autohome.