三元系リチウム電池材料の配合は革命を遂げつつあり、コバルト使用量の削減がトレンドになりつつあり、コバルトフリーはまだ遠い見通しである。

最近、日本の電池サプライヤーであるパナソニックは、コバルトフリーの自動車用電池を開発すると発表した。電気自動車市場が活況を呈し続ける中、その中核部品である動力電池の価格も上昇している。現在主流の電池である三元系リチウム電池の需要は増加し続けています。三元系リチウム電池の正極材料の一つであるコバルトは、その希少性から戦略的な希少金属資源となっている。世界のコバルト生産量の66％は政情不安定なコンゴ民主共和国で生産されており、埋蔵量が限られて価格が高騰し、新エネルギー車の開発の制約となっている。そのため、自動車メーカーや電池会社は、三元系リチウム電池材料の配合におけるコバルトの割合を減らす方法を開発しています。コバルトフリーのバッテリーの開発を始めた企業もあります。しかし、現時点ではコバルトフリーのソリューションを実現するのは依然として難しいようです。

供給が需要を上回りコバルト価格が上昇

最近、ブルームバーグ・ニュー・エナジー・ファイナンス（BNEF）は、コバルト不足が予定より早く起こる可能性があると予測するレポートを発表した。動力電池用の最も高価なこの材料の不足は、今後 5 ～ 10 年で電気自動車業界に大きな影響を与えるでしょう。データによれば、コンゴ民主共和国のコバルト生産量は世界のコバルト鉱山の3分の2を占めており、新たな資源源の発見が緊急に必要とされている。さらに、多くの寡占的な鉱山会社が大量のコバルトを蓄えているため、コバルトの入手がさらに困難になっています。

BNEFのアナリストは「現状から判断すると、新たな鉱物資源の発見には長い時間がかかるだろう。コンゴ民主共和国のコバルト資源だけに頼るなら、2020年までにコバルト供給危機に陥る可能性が高い」と指摘した。 BMWグループは、電気自動車の導入を積極的に進めている自動車メーカーはすでに供給危機を認識していると述べた。

特筆すべきは、世界最大の新エネルギー車市場である中国の市場成長率が予想以上に速く、短期間でコバルトが不足するだろうということだ。アナリストらは、コバルトの供給を着実に増やすことができなければ、コバルトの価格が急騰し、電気自動車市場の発展に深刻な影響を与えるだろうと指摘した。データによれば、2016年初頭以来、英国ロンドン証券取引所のコバルト価格は270％上昇し、今年3月には過去最高値に達した。エレクトリック・ビークル・メタルズ・リソーシズ・グループのピート・ディニーン代表は電子メールで、コンゴ民主共和国の政治情勢がコバルトの輸出に影響を及ぼすかどうかに関わらず、現在の高価格はコバルトの不足を完全に反映していると述べた。

現在、パナソニックはコバルト市場における安定供給の確保に努めて​​いる。業界関係者は、パナソニックのコバルト消費量は2018年までに約8,000トンに達すると予測している。さらに、BMW、フォルクスワーゲン、サムスンSDI、LG化学などの企業も安定した供給源を求めている。これまで、フォルクスワーゲンとBMWはコバルト供給業者と長期契約を結ぶことを望んでいたが、進展は順調ではなかった。中国非鉄金属工業協会コバルト支部の徐艾東事務局長は、最近開催された中国（青海）リチウム産業および動力電池国際サミットフォーラムで、エンドユーザーが上流サプライヤーから資源をロックインするという問題について具体的に語った。彼女は次のように語った。「価格を固定するために、多くの企業は上流の供給業者と10年契約を結ばなければなりません。この行動はあまり合理的ではありません。コバルト市場は現在非常に活況を呈していますが、現在の価格が低いことを保証できる人は誰もいません。一方で、価格を固定することはできません。他方、多くのコバルト採掘業界は、コバルト業界で持続可能な鉱物調達を実現することを望んで、「責任あるサプライチェーン」システムに参加しています。」

ニッケルが高くコバルトが低いのが一般的な傾向である

コストの上昇に直面して、世界のバッテリーサプライヤーは三元系バッテリーのコバルト含有量を削減しようとしています。電池の正極材料の配合比を変更し、三元電池のニッケル・コバルト・マンガンまたはニッケル・コバルト・アルミニウムの比率を6:2:2から8:1:1に変更した。中国の多くの動力電池企業も、高ニッケル三元電池の開発を計画している。高ニッケルと低コバルトは、一方ではエネルギー密度を高め、他方ではコストを削減するために使用されます。

自動車メーカーも、バッテリー中のコバルト含有量をさらに削減するための先進技術の開発に力を入れている。現在、BYDは今年末までにニッケル、コバルト、マンガンの比率を8:1:1に調整する計画で、BMWも2021年にこの配合比率を採用するとみられる。2020年までに、このような低コバルト電池は電気自動車用電池全体の7％を占め、2030年までにこの割合は57％に増加し、電池原材料が電池総価格に与える影響が軽減されると予想される。

明らかに、パナソニックはより過激で、三元系電池のコバルト含有量をゼロにすることを望んでいます。パナソニックの車載用電池事業部長、田村健氏は「電池のコバルト含有量を大幅に削減した。三元系電池のコバルト含有量は3％まで低下した。現在、コバルトフリーの実現を目標としており、この技術はすでに開発中だ」と語った。パナソニックはテスラ モデル3の独占バッテリーサプライヤーとして、現在、米国ネバダ州のギガファクトリーでバッテリーを生産しています。パナソニックの自動車事業部長、伊藤嘉郎氏は、電池技術におけるコバルトの使用を最小限に抑えることに加え、原材料価格の高騰によるリスクを回避するため、長期的かつ安定した供給契約を結ぶことを目指してコバルト供給業者との交渉も積極的に行っていると述べた。

テスラは5月初旬、モデル3に搭載されているバッテリーは、ニッケル含有量を増やしながらコバルト含有量を大幅に削減し、これまでで最高のエネルギー密度と超耐熱性を実現したと発表した。最近、テスラのCEOマスク氏はソーシャルメディアで、テスラ・モデル3のバッテリーに含まれるコバルト含有量が3%未満にまで低下したと述べた。彼らは今後も技術の向上を続け、次世代のバッテリーではコバルトを完全に廃止し、「血まみれのバッテリー」という評判を変えようと努力するだろう。

短期的にはコバルトフリーは実現しそうにない

バッテリー中のコバルトの割合を減らすことに加え、コバルトのリサイクルも解決策の一つです。 BNEFの報告によると、現在のコバルトのリサイクル率はわずか25％から50％です。すべての乗用車バッテリーに含まれるコバルトをリサイクルできれば、リサイクルされるコバルトの総量は2030年までに年間10万トンに達すると予想されている。現在、サムスンSDIやBMWなどの企業が携帯電話や自動車バッテリーからのコバルトのリサイクルを積極的に検討している。しかし、電池中のコバルト含有量を減らすか、コバルトをリサイクルするかは、一時的な困難を緩和することしかできず、供給問題を真に解決することはできません。

では、コバルトフリーのバッテリーは本当に実現可能なのでしょうか?リチウム電池の重要な原料の一つであるコバルトは、リチウム電池のエネルギー密度を大幅に向上させることができます。バッテリーメーカーは、コバルトの代わりにニッケルの使用を増やして、バッテリーのエネルギー密度を向上させることがよくあります。しかし、ニッケルの使用量が増えると、対応する電極材料の構造安定性が低下し、バッテリーのサイクル寿命と安全性に影響を及ぼします。業界関係者の中には、現在、自動車メーカーや電池サプライヤーは三元系電池材料におけるコバルトの割合を減らしただけで、現時点ではコバルトを代替することはできないと考えている者もいる。

「リチウム電池技術の観点から見ると、ニッケル、コバルト、マンガンの比率が8:1:1のとき、電池のエネルギー密度は300ワット時/キログラムに達しますが、これは明らかに『天井』であり、今後10年間は​​突破されない可能性があります。」寧波杉杉有限公司の孫暁東副社長はリチウム産業と動力電池に関する国際サミットフォーラムでこう語った。また、多くの業界関係者は、多くのバッテリーサプライヤーがコバルトの使用を減らしているものの、ほとんどのメーカーはまだ8:1:1技術ルートを量産に適用することを実現していないと述べた。コバルトフリー電池が市場に出るまでにかかる時間については、さらに長くなる可能性があります。

徐愛東氏はまた、「実際のところ、8:1:1三元電池の現在の生産量は全体の10%未満である。電池企業はコスト削減と同時に安全性の問題も考慮しなければならないからだ」と述べた。彼女は、戦略的な観点から見ると、ニッケルを多く含み、コバルトを少なくすることが間違いなく発展の方向であると考えているが、短期的にはコバルトを置き換えることはできない。一方、配合比率の変更は、バッテリーのパッケージング方法に課題をもたらします。現在、リチウム電池は主に円筒形でパッケージ化されており、ソフトパックや角形技術はまだ未熟です。一方、電気自動車がコストを削減し発展を遂げるためには、前提条件として安全性と品質を確保する必要があります。 「コスト削減を追求するあまり、物事を急ぐわけにはいかない」と彼女は語った。

■コバルト価格は中長期的に安定すると予想される

良いニュースは、コバルトの価格が上がり続けることはないということだ。最新データによると、国内のコバルト価格は6月1日から下落を続けており、6月26日のコバルトの相場価格は1トンあたり54万2600元だった。 1年以上にわたり高騰を続けてきたコバルト価格が、ついに急ブレーキをかけた。徐愛東氏は、新エネルギー車や動力電池産業の発展が上流材料に大きな影響を与えていると述べた。コバルトの価格は昨年から大幅に上昇しており、市場から大きな注目を集めています。しかし、価格が一定レベルまで上昇すると、サプライチェーンの調整によって価格が安定するでしょう。

中国北方自動車研究所動力電池研究室長の王紫東氏は、中国自動車新聞の記者とのインタビューで、コバルトの価格が下がり始めており、コバルトが自動車用電池に与える影響はそれほど大きくなく、三元電池が「万能薬」ではないことを示していると語った。彼は、リン酸鉄リチウム電池にも将来性があると考えている。高工工業研究所の羅環塔所長も同様の見解を示している。同氏は次のように考えている。「第一四半期の生産から、国内の三元系電池の成長率は63％に達した。しかし、正極材料、特にコバルトの価格が上昇したため、多くの企業が三元系材料の割合の変化を遅らせたり、リン酸鉄リチウムのルートを取ったりすることを検討したり、試みたりしている。一部の企業はすでにこれを試み始めている。」

最後に徐愛東氏は、三元系リチウム電池材料の発展に伴い、コバルトの消費強度は低下するが、総消費量は依然として増加すると指摘した。リチウムやニッケルと比較すると、コバルトの消費量の伸び率は鈍化するでしょう。同時に、コバルト価格の上昇とサプライチェーンの逼迫によりニッケル含有量が増加する傾向も、コバルトの消費見通しと投資に影響を及ぼすでしょう。コバルトの価格がより穏やかなレベルに戻る限り、コバルトの消費の伸びは依然として刺激されるだろう。全体的に、彼女は、電気自動車の普及に伴い、バッテリー技術も大きな変化を遂げ、さまざまな側面の相乗効果により、バッテリー産業の安定した発展を維持できると考えています。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。