磷酸鐵鋰電池“翻身把歌唱”?

7月29日,寧德時代第一代鈉離子電池及鋰鈉混搭電池包面世,低成本、高安全的優勢讓這一技術路線備受關注。值得一提的是,鈉電池雖然在應用場景上具備優勢,但其能量密度不足的缺陷卻成爲市場化發展的最大制約。也正是因爲如此,在談到鈉離子電池大規模商業化的時間節點時,寧德時代保守地定在了2023年。

鈉電池大規模落地爲時尚早,動力電池的技術路線依然以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池爲主。

在過去,三元鋰電池憑藉着能量密度高、續航里程長等優勢,產量與裝機量一直高於磷酸鐵鋰電池。但這種狀況在今年上半年發生了轉變,憑藉着技術的不斷迭代,磷酸鐵鋰電池已經開始了快速追趕。

磷酸鐵鋰增勢喜人

在寧德時代發佈鈉電池的兩天前,特斯拉在2021年第二季度財報電話會議上宣佈,未來特斯拉將使用2/3的磷酸鐵鋰電池和1/3的鎳電池,而基於鎳的電池中僅使用2%的鈷。這意味着特斯拉將全面轉向磷酸鐵鋰的應用。

不只是特斯拉,今年上半年,其他車企搭載磷酸鐵鋰電池的車型也在不斷增多。中金公司在研報中指出,特斯拉Model 3/Model Y、比亞迪·漢、五菱MINI EVi等爆款車型帶動磷酸鐵鋰乘用車迅速回暖,預計2021年磷酸鐵鋰電池裝機量佔比將有望提升至45%-50%。

與磷酸鐵鋰電池車型增多相對應的,是磷酸鐵鋰電池產量的上升。中國汽車動力電池產業創新聯盟數據顯示,磷酸鐵鋰電池產量已經以微弱優勢超過了三元鋰電池:今年上半年,動力電池總產量累計74.7GWh,其中,三元電池產量累計36.9GWh,佔總產量49.3%,同比增長149.2%;磷酸鐵鋰電池產量累計37.7GWh,佔總產量50.5%,同比增長334.4%。

在裝車量方面,雖然磷酸鐵鋰電池依然落後於三元鋰電池,但較以往依然取得了較大的增幅:今年上半年,三元鋰電池裝車量累計30.2GWh,同比上升139.0%,佔總裝車量57.5%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計22.2GWh,同比累計上升368.5%,佔總裝車量42.3%。

與此同時,磷酸鐵鋰電池投產項目也正持續增多。據悉,比亞迪、國軒高科等頭部電池企業都在着力擴大磷酸鐵鋰電池產能。今年1月,磷酸鐵鋰龍頭德方納米與寧德時代和江安縣人民政府簽署項目協議,投資建設年產8萬噸磷酸鐵鋰項目,項目總投資約18億元;一直深耕磷酸鐵鋰電池技術的比亞迪更不用多說,去年發佈的刀片電池已經得到了市場驗證;國軒高科也已經對其LFP電池產品進行了技術升級,推出了210Wh/Kg磷酸鐵鋰軟包電芯和JTM技術。

據上海證券報統計,今年上半年,新啓動的磷酸鐵鋰正極材料項目產能約150萬噸,總投資規模超過400億元。2020年我國磷酸鐵鋰正極材料出貨量爲12.4萬噸,今年上半年出貨約17.58萬噸。

電池頭部企業對磷酸鐵鋰電池的加速佈局,有力佐證了這一電池技術路線未來還將擁有更大的發展空間。

逆襲的秘密

衆所周知,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池目前是電動汽車市場的兩大主流技術路線。相對於三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池具備安全性好、成本低等優勢,但爲何直到今年,磷酸鐵鋰電池的產量才得以大幅提升?

能量密度難以滿足市場需求是首要原因。過去相當長一段時間內,磷酸鐵鋰電池能量密度不足90Wh/kg,而三元鋰電池的能量密度在120Wh/kg以上,這意味着同樣的續航里程,磷酸鐵鋰電池佔用空間更大。

直到去年,伴隨着比亞迪刀片電池的推出,這一情況出現了轉機。資料顯示,比亞迪刀片電池通過縮小電池排列間距提升了單位空間下的電池能量密度,目前,比亞迪刀片電池的能量密度已經上升到140Wh/kg,超過之前的三元鋰電池。而根據比亞迪規劃,預計到2025年,刀片電池的能量密度還將繼續上升到180Wh/kg。

在能量密度大幅提升的同時,磷酸鐵鋰電池依然延續着高安全性的優點。受自身材料影響,三元鋰電池的熱失控效率較高,當週圍溫度達到300℃時就開始溶解。在針刺瞬間,三元鋰電池表面溫度會迅速超過500℃並開始劇烈燃燒。

相比之下,磷酸鐵鋰電池在周圍溫度達到600℃時纔開始溶解,針刺後無明火,表面溫度達到了200℃-400℃。根據比亞迪表述,刀片電池的安全性更強,針刺後電池表面溫度僅有30℃。出色的熱穩定性讓磷酸鐵鋰電池的安全性遠遠高於三元鋰電池。

磷酸鐵鋰電池在成本方面的優勢也在逐步增強。磷酸鐵鋰電池以磷酸鐵鋰爲正極材料,與三元鋰電池相比,不含鈷等貴重元素,原材料的廣泛和容易獲取,讓磷酸鐵鋰電池成本遠低於三元鋰電池。

華安證券測算,磷酸鐵鋰的使用成本約爲0.08元/Wh,相比三元正極材料可以節省0.15元至0.21元/Wh,對應降低成本65%至72%。在現行補貼政策下,帶電量55kWh、續航405公里的三元電池替換爲磷酸鐵鋰電池,成本可下降4600元至5600元。

要知道,目前的電動車市場,純電車型價格居高不下,電池成本昂貴是最重要的原因。只要能有效降低電池成本,就將對市場銷量起到極大的提振作用。

以比亞迪爲例:今年7月,比亞迪乘用車全系銷售56,975輛,同比增長89.4%,其中新能源汽車銷量再創新高,達50,057輛,佔當月總體銷量的87.95%。有行業專家認爲,比亞迪新能源車型銷量持續增長的背後,刀片電池的成功搭載功不可沒。

從長遠來看,磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的拉鋸戰並不會輕易叫停。最新消息顯示,廣汽埃安的彈匣電池系統採用的正是三元鋰電池,其創新性封裝技術讓三元鋰電池起火的可能性大大降低。這意味着,困擾三元鋰電池許久的安全性問題正在迎來新的解決方案。

基於此,有業內人士認爲,伴隨着新能源汽車市場的迅猛增長,與之配套的電池技術也在飛速進步,不同技術路線之間你爭我奪、互不相讓,多種技術路線長期並存或將成爲可能。

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