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
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在“碳中和”的宏觀趨勢(shì)下，傳統(tǒng)燃油汽車退出只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題，而新能源汽車作為接替者擔(dān)負(fù)著重要的使命。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202111/429600.htm很多投資者將新能源汽車看做是新興事物，但實(shí)際上電動(dòng)汽車的發(fā)明要比燃油車早了近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)汽車前行。在1920年之前，電動(dòng)車都比燃油車有著較強(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)車逐漸被市場(chǎng)所拋棄，因?yàn)榕c燃油車相比，電動(dòng)汽車性價(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，制約新能源汽車發(fā)展的兩大痛點(diǎn)可以歸結(jié)為一個(gè)問(wèn)題，那就是動(dòng)力電池。
動(dòng)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(biāo)能量密度將直接決定續(xù)航里程。同時(shí)，電池系統(tǒng)又是新能源汽車造價(jià)占比最高的部分，直接影響整車的最終售價(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。
相關(guān)測(cè)算顯示，電控系統(tǒng)的成本占新能源汽車總成本的65%，遠(yuǎn)高于燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)的30%，僅動(dòng)力電池一項(xiàng)成本占比就超過(guò)35%。作為新能源電動(dòng)車的核心，動(dòng)力電池已經(jīng)成為整車廠商較量的底牌。
除了“造車新勢(shì)力”以外，長(zhǎng)安、大眾、上汽通用、保時(shí)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(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(shí)間內(nèi)都各自稱霸過(guò)一段時(shí)間，兩者存在著顯著的差異。
磷酸鐵鋰（LFP）的最大優(yōu)勢(shì)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(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)槌錾陌踩裕蔀閯?dòng)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(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(dāng)時(shí)世界上續(xù)航里程最遠(yuǎn)的純電汽車，續(xù)航里程突破480公里，而當(dāng)時(shí)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(shí)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(fù)極材料一般為石墨。
三元鋰電池以續(xù)航能力見長(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兀艞壛艘欢ǖ陌踩浴?/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，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?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(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)中完全沒有優(yōu)勢(shì)，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(shí)間，三元電池儼然成為新能源汽車發(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，沒有意識(shí)成本劣勢(shì)，更沒有認(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。總體而言，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(dòng)車天花板特斯拉也開始采用LFP電池來(lái)降低成本。
最后回歸行業(yè)層面，新能源汽車補(bǔ)貼的退坡讓車企開始更關(guān)注產(chǎn)品的性價(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(wàn)元的低廉起售價(jià)，滿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)別汽車需求的放量，讓車企重新聚焦新能源汽車的性價(jià)比，從而帶動(dòng)了LFP電池銷量飆升。
目前采用磷酸鐵鋰電池的車型越來(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，三元電池裝車量占比為51.2%，磷酸鐵鋰電池占比為48.7%。
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(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)稀有原材料依賴度更小的磷酸鐵鋰，憑借成本優(yōu)勢(shì)又變得更受車企青睞。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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