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動(dòng)力電池市場(chǎng)“兵分兩路” 三元VS磷酸鐵鋰誰(shuí)會(huì)是最后贏家

作者:陳玲麗 時(shí)間:2021-11-11 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

在“碳中和”的宏觀趨勢(shì)下,傳統(tǒng)燃油汽車(chē)退出只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題,而新能源汽車(chē)作為接替者擔(dān)負(fù)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(chē)看做是新興事物,但實(shí)際上電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)明要比燃油車(chē)早了近40年。早在1834年,美國(guó)發(fā)明家Tomas Davenport就成功用直流電驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前行。在1920年之前,電動(dòng)車(chē)都比燃油車(chē)有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

然而,隨著內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的飛躍式進(jìn)步,動(dòng)力弱、續(xù)航短的電動(dòng)車(chē)逐漸被市場(chǎng)所拋棄,因?yàn)榕c燃油車(chē)相比,電動(dòng)汽車(chē)性?xún)r(jià)比太低了。直到今日,續(xù)航里程和運(yùn)行成本依然是制約新能源汽車(chē)發(fā)展的兩大痛點(diǎn)。行駛里程不足、價(jià)格高昂,造成消費(fèi)者明知道在燃油車(chē)會(huì)被替代的情況下,依然鐘情于此。

實(shí)際上,制約新能源汽車(chē)發(fā)展的兩大痛點(diǎn)可以歸結(jié)為一個(gè)問(wèn)題,那就是。

被看做是新能源汽車(chē)的心臟,其技術(shù)好壞將直接決定新能源汽車(chē)整體的質(zhì)量,關(guān)鍵指標(biāo)能量密度將直接決定續(xù)航里程。同時(shí),電池系統(tǒng)又是新能源汽車(chē)造價(jià)占比最高的部分,直接影響整車(chē)的最終售價(jià)。

鋰離子電池中應(yīng)用最為廣泛的兩種電池

一個(gè)好的電池所能呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)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(zhǎng)、成本低廉。這也對(duì)應(yīng)著電池性能的五個(gè)關(guān)鍵指標(biāo):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。

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相關(guān)測(cè)算顯示,電控系統(tǒng)的成本占新能源汽車(chē)總成本的65%,遠(yuǎn)高于燃油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的30%,僅一項(xiàng)成本占比就超過(guò)35%。作為新能源電動(dòng)車(chē)的核心,動(dòng)力電池已經(jīng)成為整車(chē)廠商較量的底牌。

除了“造車(chē)新勢(shì)力”以外,長(zhǎng)安、大眾、上汽通用、保時(shí)捷等傳統(tǒng)車(chē)企都紛紛加入了新能源汽車(chē)的大潮之中。這也意味著對(duì)于電池的增量需求和創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(shì)成為了目前電動(dòng)車(chē)上最常用的電池之一。然而,在鋰離子電池中鋰和在一段時(shí)間內(nèi)都各自稱(chēng)霸過(guò)一段時(shí)間,兩者存在著顯著的差異。

(LFP)的最大優(yōu)勢(shì)就是成本低。目前是比較常見(jiàn)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(huì)下降,多用于輕型電動(dòng)設(shè)備中,因?yàn)槠淠芰棵芏认鄬?duì)有限。

最早LFP就因?yàn)槌錾陌踩?,成為?dòng)力電池的主流路線,而研發(fā)材料的企業(yè)則屈指可數(shù)。在所有人都認(rèn)為L(zhǎng)FP將成為動(dòng)力電池正極答案的時(shí)候,特斯拉卻用出色的電控技術(shù)向市場(chǎng)證明,只要技術(shù)足夠好,那么電池的表現(xiàn)將比LFP電池更好。

2013年,特斯拉推出了第二款量產(chǎn)車(chē)Model S,它是當(dāng)時(shí)世界上續(xù)航里程最遠(yuǎn)的純電汽車(chē),續(xù)航里程突破480公里,而當(dāng)時(shí)普通新能源車(chē)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(shí)也讓世界關(guān)注到了三元電池的潛力。

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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(fù)極材料一般為石墨。

三元鋰電池以續(xù)航能力見(jiàn)長(zhǎng),兼顧了能量密度高、循環(huán)性能好、耐低溫,是消費(fèi)級(jí)電動(dòng)汽車(chē)的首選,不過(guò)安全性上相對(duì)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(huì)發(fā)生自燃事故,就是因?yàn)槭褂昧四芰棵芏雀叩娜囯姵?,而放棄了一定的安全性?/p>

從電池技術(shù)本身發(fā)展趨勢(shì)來(lái)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(jìn)的技術(shù)路線仍是電池行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。

無(wú)論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,在未來(lái)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用,作為動(dòng)力和儲(chǔ)能,不僅有鋰電池,最近研發(fā)出來(lái)的鈉離子電池,更適合搭載在兩輪電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)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(bào)道稱(chēng),即將量產(chǎn)的鋰金屬電池較當(dāng)前市場(chǎng)上最好的鋰離子電池,能量密度提升40%+,未來(lái)的鋰金屬電池支持電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航達(dá)到1200km+,未來(lái),在動(dòng)力電池領(lǐng)域會(huì)有更多精彩產(chǎn)品。

是雙雄并行還是一家獨(dú)大?

如果說(shuō)特斯拉效應(yīng)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(shí)代前沿的則是產(chǎn)業(yè)政策。從2017年開(kāi)始,新能源汽車(chē)圍繞電池系統(tǒng)的續(xù)航里程、能量密度和電耗三個(gè)具體指標(biāo)提出了新的補(bǔ)貼要求。三元鋰電池在這三個(gè)指標(biāo)上具有先天的優(yōu)勢(shì),磷酸鐵鋰電池在這三個(gè)指標(biāo)中完全沒(méi)有優(yōu)勢(shì),其市占率開(kāi)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(shí)間,三元電池儼然成為新能源汽車(chē)發(fā)展的正確答案。

國(guó)家宣布補(bǔ)貼退坡后,當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)有少數(shù)人提出,磷酸鐵鋰電池可能將重回市場(chǎng)的主流,但是并未得到呼應(yīng),因?yàn)榻^大多數(shù)人認(rèn)為三元鋰電池的性能優(yōu)勢(shì)會(huì)碾壓磷酸鐵鋰電池,沒(méi)有意識(shí)成本劣勢(shì),更沒(méi)有認(rèn)識(shí)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(qiáng)勢(shì)回歸之姿,向市場(chǎng)證明自身依然是動(dòng)力電池最優(yōu)的方案之一??傮w而言,LFP電池的強(qiáng)勢(shì)回歸主要受自身、對(duì)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(shí)際應(yīng)用中,電池廠商卻可以通過(guò)異構(gòu)化的電池包來(lái)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jià)格受供需關(guān)系影響十分巨大。由于三元電池常年來(lái)的緊供應(yīng)狀態(tài),導(dǎo)致上游金屬耗材鈷的價(jià)格飆升。為了有效降低鈷給三元電池帶來(lái)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(jià)格依然遠(yuǎn)高于LFP電池,同樣發(fā)電量,兩種電池的成本價(jià)相差十倍,居高不下的成本,導(dǎo)致三元電池多被應(yīng)用在中高檔車(chē)型中。在滿(mǎn)足需求的基礎(chǔ)之上,車(chē)企更青睞使用成本更低的磷酸鐵鋰電池,甚至新能源電動(dòng)車(chē)天花板特斯拉也開(kāi)始采用LFP電池來(lái)降低成本。

最后回歸行業(yè)層面,新能源汽車(chē)補(bǔ)貼的退坡讓車(chē)企開(kāi)始更關(guān)注產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比,因此與其追求高續(xù)航的性能優(yōu)勢(shì),倒不如控制產(chǎn)品造價(jià),以此來(lái)?yè)Q取銷(xiāo)量。去年7月,五菱宏光推出了一代神車(chē)“宏光MINI”,小巧的外形加上2.88萬(wàn)元的低廉起售價(jià),滿(mǎn)足了很多中低端消費(fèi)者的新能源需求,同時(shí)也激發(fā)了LFP電池的回春。

補(bǔ)貼退坡+A0級(jí)別汽車(chē)需求的放量,讓車(chē)企重新聚焦新能源汽車(chē)的性?xún)r(jià)比,從而帶動(dòng)了LFP電池銷(xiāo)量飆升。

目前采用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型越來(lái)越多,隨著特斯拉與寧德時(shí)代預(yù)定45GWh磷酸鐵鋰電池,奔馳宣布使用磷酸鐵鋰電池,造車(chē)企業(yè)巨頭都使用磷酸鐵鋰電池,說(shuō)明資本對(duì)磷酸鐵鋰的青睞。動(dòng)力電池格局又生變化 —— 磷酸鐵鋰電池銷(xiāo)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(gè)月度產(chǎn)量超過(guò)三元電池。今年前9月,LFP電池產(chǎn)量合計(jì)71.6GWh,同比增長(zhǎng)291.4%,而同期三元電池的產(chǎn)量為62.8GWh,僅同比增長(zhǎng)131.1%。中國(guó)汽車(chē)動(dòng)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(chē)量占比為51.2%,磷酸鐵鋰電池占比為48.7%。

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磷酸鐵鋰的裝機(jī)量和產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度越來(lái)越大,可以推測(cè)出目前的市場(chǎng)的風(fēng)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(dāng)前的市場(chǎng)占有率以肉眼可見(jiàn)的速度節(jié)節(jié)敗退。由之前市場(chǎng)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(fù)蘇并不意味著,三元鋰電池的沒(méi)落。兩種不同的技術(shù)路線都能滿(mǎn)足用戶(hù)不同的出行需求,從實(shí)際情況來(lái)看,絕大部分電池企業(yè)也都選擇兩條腿走路”。

事實(shí)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(chē)從0到1的突破關(guān)鍵,磷酸鐵鋰無(wú)疑更具優(yōu)勢(shì)。

而在電動(dòng)汽車(chē)從能用到好用的過(guò)程中,續(xù)航焦慮成為首要問(wèn)題,能量密度具有天然優(yōu)勢(shì)的三元鋰電池不斷蠶食著磷酸鐵鋰的市場(chǎng)空間。隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,新能源汽車(chē)市場(chǎng)井噴式擴(kuò)張,上游供給嚴(yán)重不足,對(duì)稀有原材料依賴(lài)度更小的磷酸鐵鋰,憑借成本優(yōu)勢(shì)又變得更受車(chē)企青睞。此消彼長(zhǎng)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(mǎn)足著差異化的出行場(chǎng)景。

每一種技術(shù)都有自身的特點(diǎn),對(duì)應(yīng)著不同的應(yīng)用場(chǎng)景,多元化才是未來(lái)技術(shù)路線的主旋律。在融合創(chuàng)新的時(shí)代,甚至還可能出現(xiàn)多種技術(shù)路線集成在同一動(dòng)力電池上的場(chǎng)景,此時(shí)磷酸鐵鋰、三元鋰電池再也不分你我,類(lèi)似于自然界的“共生”關(guān)系。

混合電池是不錯(cuò)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(shí)上,類(lèi)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(shí)代首次發(fā)布鈉離子電池時(shí),就發(fā)布了獨(dú)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(duì)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(diǎn)的新型電池,不再有明顯短板,可以滿(mǎn)足更多元的市場(chǎng)需求。

無(wú)獨(dú)有偶,在固態(tài)電池量產(chǎn)化的過(guò)程中,為了暫時(shí)避開(kāi)固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電率、內(nèi)阻、界面阻抗及相容性等技術(shù)難點(diǎn),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(yuǎn)遠(yuǎn)低于全固態(tài)電池。

未來(lái)電池技術(shù)充滿(mǎn)了想象空間,但可以確定的是,磷酸鐵鋰不會(huì)一家獨(dú)大,越來(lái)越多的電池種類(lèi)會(huì)投放在市場(chǎng)中,多元化才是電池技術(shù)永恒的主題。



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