動力電池市場“兵分兩路” 三元VS磷酸鐵鋰誰會是最后贏家
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在“碳中和”的宏觀趨勢下，傳統(tǒng)燃油汽車退出只是一個時間問題，而新能源汽車作為接替者擔負著重要的使命。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202111/429600.htm很多投資者將新能源汽車看做是新興事物，但實際上電動汽車的發(fā)明要比燃油車早了近40年。早在1834年，美國發(fā)明家Tomas Davenport就成功用直流電驅(qū)動汽車前行。在1920年之前，電動車都比燃油車有著較強的優(yōu)勢。
然而，隨著內(nèi)燃機技術(shù)的飛躍式進步，動力弱、續(xù)航短的電動車逐漸被市場所拋棄，因為與燃油車相比，電動汽車性價比太低了。直到今日，續(xù)航里程和運行成本依然是制約新能源汽車發(fā)展的兩大痛點。行駛里程不足、價格高昂，造成消費者明知道在燃油車會被替代的情況下，依然鐘情于此。
實際上，制約新能源汽車發(fā)展的兩大痛點可以歸結(jié)為一個問題，那就是動力電池。
動力電池被看做是新能源汽車的心臟，其技術(shù)好壞將直接決定新能源汽車整體的質(zhì)量，關(guān)鍵指標能量密度將直接決定續(xù)航里程。同時，電池系統(tǒng)又是新能源汽車造價占比最高的部分，直接影響整車的最終售價。
鋰離子電池中應用最為廣泛的兩種電池
一個好的電池所能呈現(xiàn)出來的特點是一目了然的：充電速度快、使用安全、電池容量高、使用壽命長、成本低廉。這也對應著電池性能的五個關(guān)鍵指標：充放電表現(xiàn)、高低溫表現(xiàn)（物理沖撞后的安全性）、能量密度、壽命、成本。
相關(guān)測算顯示，電控系統(tǒng)的成本占新能源汽車總成本的65%，遠高于燃油車發(fā)動機的30%，僅動力電池一項成本占比就超過35%。作為新能源電動車的核心，動力電池已經(jīng)成為整車廠商較量的底牌。
除了“造車新勢力”以外，長安、大眾、上汽通用、保時捷等傳統(tǒng)車企都紛紛加入了新能源汽車的大潮之中。這也意味著對于電池的增量需求和創(chuàng)新設(shè)計與日俱增，電池的重要性也愈發(fā)凸顯。
鋰離子電池的發(fā)展雖只有40年歷史，但憑借其能量密度高，循環(huán)用用壽命次數(shù)的優(yōu)勢成為了目前電動車上最常用的電池之一。然而，在鋰離子電池中三元鋰和磷酸鐵鋰在一段時間內(nèi)都各自稱霸過一段時間，兩者存在著顯著的差異。
磷酸鐵鋰（LFP）的最大優(yōu)勢就是成本低。磷酸鐵鋰目前是比較常見的電池材料，循環(huán)性能很好，電池材質(zhì)穩(wěn)定安全性高并且耐高溫，但是在低溫環(huán)境下電池的工作性能就會下降，多用于輕型電動設(shè)備中，因為其能量密度相對有限。
最早LFP就因為出色的安全性，成為動力電池的主流路線，而研發(fā)三元材料的企業(yè)則屈指可數(shù)。在所有人都認為LFP將成為動力電池正極答案的時候，特斯拉卻用出色的電控技術(shù)向市場證明，只要技術(shù)足夠好，那么三元電池的表現(xiàn)將比LFP電池更好。
2013年，特斯拉推出了第二款量產(chǎn)車Model S，它是當時世界上續(xù)航里程最遠的純電汽車，續(xù)航里程突破480公里，而當時普通新能源車的續(xù)航普遍在100公里左右。在Model S的助力下，虧損十年的特斯拉在2013年一季度首次盈利，同時也讓世界關(guān)注到了三元電池的潛力。
三元鋰電池中三元指的是包含鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）或鋁（Al）三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極；鋰指的是電解質(zhì)主要為六氟磷酸鋰的電解液，而負極材料一般為石墨。
三元鋰電池以續(xù)航能力見長，兼顧了能量密度高、循環(huán)性能好、耐低溫，是消費級電動汽車的首選，不過安全性上相對于磷酸鐵鋰稍弱，尤其是在高溫和撞擊上，容易發(fā)生事故。特斯拉初期在電池上會發(fā)生自燃事故，就是因為使用了能量密度高的三元鋰電池，而放棄了一定的安全性。
從電池技術(shù)本身發(fā)展趨勢來看，從磷酸鐵鋰到三元鋰、再到半固態(tài)/固態(tài)、鋰硫、鋰空氣、鋰金屬電池等不斷演進的技術(shù)路線仍是電池行業(yè)未來發(fā)展的方向。
無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，在未來電動車領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，作為動力和儲能，不僅有鋰電池，最近研發(fā)出來的鈉離子電池，更適合搭載在兩輪電動車和儲能領(lǐng)域。鋰離子電池也并非是行業(yè)中的天花板，有最新新聞報道稱，即將量產(chǎn)的鋰金屬電池較當前市場上最好的鋰離子電池，能量密度提升40%+，未來的鋰金屬電池支持電動汽車續(xù)航達到1200km+，未來，在動力電池領(lǐng)域會有更多精彩產(chǎn)品。
是雙雄并行還是一家獨大？
如果說特斯拉效應讓萌芽中的三元電池受到了關(guān)注，那么真正把三元電池推上時代前沿的則是產(chǎn)業(yè)政策。從2017年開始，新能源汽車圍繞電池系統(tǒng)的續(xù)航里程、能量密度和電耗三個具體指標提出了新的補貼要求。三元鋰電池在這三個指標上具有先天的優(yōu)勢，磷酸鐵鋰電池在這三個指標中完全沒有優(yōu)勢，其市占率開始急劇下滑，從2017年初到2020年上半年，出貨量一直被三元鋰電池壓制。一時間，三元電池儼然成為新能源汽車發(fā)展的正確答案。
國家宣布補貼退坡后，當時產(chǎn)業(yè)有少數(shù)人提出，磷酸鐵鋰電池可能將重回市場的主流，但是并未得到呼應，因為絕大多數(shù)人認為三元鋰電池的性能優(yōu)勢會碾壓磷酸鐵鋰電池，沒有意識成本劣勢，更沒有認識到三元鋰電池市占率提升的本質(zhì)原因是政策。
今年上半年，LFP電池用強勢回歸之姿，向市場證明自身依然是動力電池最優(yōu)的方案之一。總體而言，LFP電池的強勢回歸主要受自身、對手、需求三方面因素影響。
就自身而言，LFP雖然受制于克容量，在能量密度方面較三元電池有明顯的差距，但實際應用中，電池廠商卻可以通過異構(gòu)化的電池包來提升效率。
比亞迪的刀片電池就是最好的例子。竭力將單體電芯尺寸做大，從而在有限空間內(nèi)放置更多的電芯單體，通過壓縮多余連接件的方式，提升電池包內(nèi)電芯占比，從而最終有效降低成本，提升能量密度。數(shù)據(jù)顯示，同樣體積刀片電池的效率提升在50%以上。
而競爭對手三元鋰電池按照目前全球規(guī)劃，鈷資源可用20年，鎳資源可用30年，鋰資源可用600年。稀缺意味著昂貴，意味著價格受供需關(guān)系影響十分巨大。由于三元電池常年來的緊供應狀態(tài)，導致上游金屬耗材鈷的價格飆升。為了有效降低鈷給三元電池帶來的成本壓力，電池廠商普遍采用“提鎳去鈷”的方式，減少鈷在三元電池中的占比。
盡管電池廠商已經(jīng)竭力降低成本，但三元電池的價格依然遠高于LFP電池，同樣發(fā)電量，兩種電池的成本價相差十倍，居高不下的成本，導致三元電池多被應用在中高檔車型中。在滿足需求的基礎(chǔ)之上，車企更青睞使用成本更低的磷酸鐵鋰電池，甚至新能源電動車天花板特斯拉也開始采用LFP電池來降低成本。
最后回歸行業(yè)層面，新能源汽車補貼的退坡讓車企開始更關(guān)注產(chǎn)品的性價比，因此與其追求高續(xù)航的性能優(yōu)勢，倒不如控制產(chǎn)品造價，以此來換取銷量。去年7月，五菱宏光推出了一代神車“宏光MINI”，小巧的外形加上2.88萬元的低廉起售價，滿足了很多中低端消費者的新能源需求，同時也激發(fā)了LFP電池的回春。
補貼退坡+A0級別汽車需求的放量，讓車企重新聚焦新能源汽車的性價比，從而帶動了LFP電池銷量飆升。
目前采用磷酸鐵鋰電池的車型越來越多，隨著特斯拉與寧德時代預定45GWh磷酸鐵鋰電池，奔馳宣布使用磷酸鐵鋰電池，造車企業(yè)巨頭都使用磷酸鐵鋰電池，說明資本對磷酸鐵鋰的青睞。動力電池格局又生變化 —— 磷酸鐵鋰電池銷量暴增，三元電池出貨量已經(jīng)漸漸被反超。
值得注意的是，9月已經(jīng)是LFP電池連續(xù)第5個月度產(chǎn)量超過三元電池。今年前9月，LFP電池產(chǎn)量合計71.6GWh，同比增長291.4%，而同期三元電池的產(chǎn)量為62.8GWh，僅同比增長131.1%。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，三元電池裝車量占比為51.2%，磷酸鐵鋰電池占比為48.7%。
磷酸鐵鋰的裝機量和產(chǎn)量的增長幅度越來越大，可以推測出目前的市場的風向更多是向著磷酸鐵鋰的方向傾斜。與磷酸鐵鋰電池相比，主打高能量密度、高性能的三元電池，當前的市場占有率以肉眼可見的速度節(jié)節(jié)敗退。由之前市場份額百分之七十縮水到現(xiàn)在的百分之四十。
需要指出的是，磷酸鐵鋰的復蘇并不意味著，三元鋰電池的沒落。兩種不同的技術(shù)路線都能滿足用戶不同的出行需求，從實際情況來看，絕大部分電池企業(yè)也都選擇兩條腿走路”。
事實上，磷酸鐵鋰與三元鋰電池的特性早有定論，只是在不同的階段，電池特性的權(quán)重不一樣。例如鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，穩(wěn)定性與循環(huán)壽命決定了新能源汽車從0到1的突破關(guān)鍵，磷酸鐵鋰無疑更具優(yōu)勢。
而在電動汽車從能用到好用的過程中，續(xù)航焦慮成為首要問題，能量密度具有天然優(yōu)勢的三元鋰電池不斷蠶食著磷酸鐵鋰的市場空間。隨著技術(shù)進一步發(fā)展，新能源汽車市場井噴式擴張，上游供給嚴重不足，對稀有原材料依賴度更小的磷酸鐵鋰，憑借成本優(yōu)勢又變得更受車企青睞。此消彼長的螺旋式發(fā)展中，磷酸鐵鋰、三元鋰電池逐漸走向成熟，也憑借不同的特色滿足著差異化的出行場景。
每一種技術(shù)都有自身的特點，對應著不同的應用場景，多元化才是未來技術(shù)路線的主旋律。在融合創(chuàng)新的時代，甚至還可能出現(xiàn)多種技術(shù)路線集成在同一動力電池上的場景，此時磷酸鐵鋰、三元鋰電池再也不分你我，類似于自然界的“共生”關(guān)系。
混合電池是不錯的技術(shù)創(chuàng)新，它既有磷酸鐵鋰的安全性和成本控制，又兼顧了三元鋰電池的能量密度。事實上，類似的多技術(shù)路線電池早已出現(xiàn)。例如2021年7月底，寧德時代首次發(fā)布鈉離子電池時，就發(fā)布了獨創(chuàng)的AB電池包模式，即電池包中即含有鈉離子電池，又含有鋰離子電池。
這對BMS系統(tǒng)（電池管理系統(tǒng)）提出了極高的要求。但效果也十分顯著，平衡了鈉離子電池和鋰離子電池優(yōu)缺點的新型電池，不再有明顯短板，可以滿足更多元的市場需求。
無獨有偶，在固態(tài)電池量產(chǎn)化的過程中，為了暫時避開固態(tài)電解質(zhì)導電率、內(nèi)阻、界面阻抗及相容性等技術(shù)難點，不少企業(yè)將產(chǎn)品方向轉(zhuǎn)為半固態(tài)電池，既有液態(tài)電解質(zhì)又有固態(tài)電解質(zhì)，其量產(chǎn)難度遠遠低于全固態(tài)電池。
未來電池技術(shù)充滿了想象空間，但可以確定的是，磷酸鐵鋰不會一家獨大，越來越多的電池種類會投放在市場中，多元化才是電池技術(shù)永恒的主題。
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