专题

产量装机量均实现反超 磷酸铁锂电池蓄势待发

作者: 行行 来源:《动力电池》杂志 时间:2021-09-08

[摘要]虽然在产量上实现了反超,但是从装机量上来看,磷酸铁锂电池与三元电池之间还存在着差距。研究机构预测,到2025年磷酸铁锂全球市场空间或超过万亿元,国内市场空间也将达到6000亿元,磷酸铁锂电池有望在未来10年内占据市场主导地位。

根据中汽协公布的数据显示,2021年6月国内新能源汽车销量达25.6万辆,同比大幅增长139%。而在大家整理的6月份新能源车畅销车型排行榜中,排名前三的三款车型分别是五菱宏光MINIEV、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y,其中前两款车型均使用的是磷酸铁锂电池。而现如今,第三款车型也即将推出自己的磷酸铁锂版本。

刚刚过去的7月8日,特斯拉高调发布国产Model Y的标准续航版,在减免购置税及补贴后实际售价为人民币27.6万元起,预计8月开始交车。与长续航版不同,标准续航版采用磷酸铁锂电池,国标工况续航里程达到525公里。突如其来的降价,导致特斯拉官网因订单太多差点导致瘫痪,短短两天内订单已超过1.5万辆。

这也说明,不管是在中低端市场,又或是在中高端市场,新能源车使用什么类型的电池似乎并没有太多消费者关心,大家更看重的是补贴后的价格。起步价2.88万元的五菱宏光MINIEV虽然因配置简陋屡被吐槽,但是其低廉的价格却让其在上市10个月里完成了31万辆的销量。而有品牌背书的特斯拉,降价后也将更具有杀伤力。

通常低价或降价的前提源于低生产成本,那么低成本怎么来?改善生产工艺?压低原材料的价格?这些途径虽然有效,但效果有限。最快的途径就是通过使用磷酸铁锂电池对三元电池进行替代。研究表明,在现行补贴政策下,带电量55kWh、续航405km 的三元锂电池替换为磷酸铁锂电池,成本至少可下降 0.46 万元至 0.56 万元。

三元电池势微 产量连续两月被反超

当前,占据着动力电池主流地位的锂电池类型分别是磷酸铁锂电池和三元电池,从性能来看磷酸铁锂电池和三元电池各有优劣。其中三元电池因其能量密度高、低温性能好的优点近年来在动力电池市场风头正劲。而磷酸铁锂电池具有高温性能好、寿命长及安全性高、成本低等优点,自2020年补贴大幅调整之后开始逐渐崛起。

2020年5月,特斯拉、比亚迪、小鹏汽车等主流新能源车企,旗下搭载磷酸铁锂电池的车型陆续上市,包括特斯拉Model 3、比亚迪汉、小鹏P7等车型在推向市场之后反响强烈,推动着成本更低的磷酸铁锂电池开始逆袭之路。自2021年以来,磷酸铁锂电池装机量和产量开始暴涨。虽然装机量仍不敌三元电池,但产量上已占据优势。

最新的研究数据显示,今年5月份三元电池与磷酸铁锂电池产量发生逆转,这也是近三年来磷酸铁锂电池单月产量首次超过三元锂电池。据悉5月份国内磷酸铁锂电池单月产量达到8.8GWh,同比大增317.3%,占到国内动力电池总产量的63.6%,远超三元锂电池的5.0GWh。动力电池格局这番颠覆性的变化,在业界引起广泛的讨论。

而到了6月份,我国动力电池总产量15.2GWh,其中三元电池产量为7.4GWh,磷酸铁锂电池产量为7.8GWh。而根据最新的数据显示,7月国内动力电池在产量方面共计完成17.4GWh,其中三元电池产量8GWh,磷酸铁锂电池产量9.3GWh继续领跑。最值得注意的是,7月份在装机量方面磷酸铁锂电池以0.3GWh的微弱优势最终实现反超。

业内人士认为,磷酸铁锂电池装机量巅峰还未到来。伴随着磷酸铁锂电池车型在市场上的热销,越来越多车企开始改用磷酸铁锂电池。这其中就包括长城汽车、蔚来汽车等。同时希望在新能源车领域有所建树的苹果和大众,也在国内积极寻找磷酸铁锂电池合作厂商。因此,磷酸铁锂电池装机量未来还有成长空间,有望反超三元。

显而易见的是,磷酸铁锂电池此番逆袭,主要和低成本和高安全性相关。在2018年以前动力电池市场始终是磷酸铁锂电池占据主导,2016年出台的新能源汽车补贴政策将能量密度与补贴等级挂钩,推动着能量密度更高的三元电池迅猛发展。到2018年时三元电池无论是产量还是装车量均超过磷酸铁锂,而这一超就是三年之久。

时间进入2019年后,新能源车补贴开始正式退坡。在经过2019年和2020年两次大幅度的补贴退坡后,补贴对于新能源车的影响已是大不如前,新能源车开始由政策驱动真正转入到市场驱动。与此前政策驱动下的政府大批量采购不同,市场驱动下消费者更看重的是新能源车的价格,各大车企为了降低成本纷纷推出了磷酸铁锂车型。

而在采用磷酸铁锂电池之后,新能源车成本下降明显。如小鹏P7分别搭载磷酸铁锂电池和三元电池的后驱标准续航智享版车型和后驱长续航智享版车型相比,除续航里程有差别之外,包括外观、内饰、智能和自动驾驶等配置上并无区别,但在价格上要便宜2万元,为消费者提供更多选择。而特斯拉Model Y更换电池后更直降7万元。

其次从新能源车更为重要的安全性上来看。数据显示,在热稳定性上磷酸铁锂电池的最高分解温度可达到500℃左右,而三元锂电池的分解温度只有300℃,理论上不及磷酸铁锂电池。因此在高温情况下,磷酸铁锂电池会更加稳定,也更加安全。而在此前发生的安全事故中,搭载三元电池占比超过90%,而搭载磷酸铁锂仅有7%。

去年5月份,工信部正式组织制定三项针对亚博网址登录不上 的强制性国家标准,包括《电动汽车安全要求》、《电动客车安全要求》和《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,已于今年1月1日起开始实施。要求中特别增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

而从此前部分新能源车起火的视频中可以看到,发生事故的新能源车从电池发生热失控到剧烈燃烧,时间通常不会超过1分钟,而最快的仅需要5秒。因此要把电动汽车从热失控到起火、爆炸这个过程控制在5分钟之内,这是极其困难的,因此只能从根源上降低新能源车发生事故的概率,而这里有三个有效途径可供选择:

首先是电芯内部材料调整。即铁锂材料体系的选择、三元体系材料比例变化、各种添加剂以及电解液的改性等;其次对电芯、模组、电池包等进行综合安全设计,包括电池管理BMS和电池热管理方面的设计;再次是采用预留电池安全富余容量、电池充放电安全预警、电池防水和防撞安全设计、电池底盘一体化等措施降低电池起火风险。

彼时就有人认为,这三个技术性、法规性的新文件,将彻底改变中国电动汽车动力电池的格局和发展方向。因为相较之下,采用磷酸铁锂电池替换掉三元电池,显然要容易很多,这也成为众多车企的共同选择。自去年下半年开始,磷酸铁锂电池开始了自己的逆袭之路,随着下游车企需求持续增长,磷酸铁锂电池产量也不断攀升。

而且通过磷酸铁锂电池企业不断的技术创新,目前磷酸铁锂电池已可以使整车的续驶里程达到600公里,已能够满足绝大部分乘用车的需求。业内人士表示,磷酸铁锂电池本身在成本和安全性等方面的表现本来就优于三元锂电池,随着能量密度及续驶能力有所增强,这也给磷酸铁锂电池的翻身提供了较为可靠的基础。

随着磷酸铁锂电池市场占比增加,今年主流动力电池企业也在加大乘用车用磷酸铁锂项目的布局力度。包括亿纬锂能、国轩高科、弗迪电池、中航锂电、蜂巢能源、瑞浦能源、力神电池、鹏辉能源等多家电池生产企业都在扩大磷酸铁锂产能。而产能扩张比较激进的亿纬锂能,今年以来已投资近80亿元在磷酸铁锂电池项目上。

今年4月,宁德时代董事长曾毓群公开为磷酸铁锂电池展台。他表示,“随着新能源汽车充电桩设施越来越多,磷酸铁锂电池增长速度会非常快,在动力电池市场磷酸铁锂电池占有率会逐渐增加。”最新数据显示,今年上半年宁德时代磷酸铁锂电池装机量达11.43GWh,同比增长282.6%,市占率达到50.8%,成为此番中变局最大的赢家。

三元电池新品频出 能否收复失地?

受成本驱动,相信未来推出磷酸铁锂版本车型的车企会越来越多。券商指出,包括五菱宏光MINIEV、特斯拉Model3、比亚迪汉等爆款车型的带动下,磷酸铁锂乘用车市场有望快速回暖,预期2021年磷酸铁锂电池装机量占比将有望提升至45-50%。当然面对磷酸铁锂电池的来势汹汹,三元电池肯定也不会坐以待毙,近年来也是新产品频出。

6月29日,长城汽车以“大禹治水,变堵为疏”为思路,发布能有效解决不同化学体系电芯发生热失控之后的起火、爆炸问题的大禹电池。从技术层面来看,该电池通过热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却8大全新设计理念,可保证在单个或多个电芯热失控情况下不起火、不爆炸。

在实际测试过程中,大禹电池内部发生3次多个电芯连续触发热失控现象,温度最高达到1037℃、电池包内气压最高气压达到16kPa,依然保证了不起火、不爆炸的过硬安全性能。长城汽车还表示,将免费开放大禹电池专利,在主动消除技术壁垒,实现成果共享的同时,也将通过全新的安全技术理念对行业发展起到极大导向作用。

今年3月10日,广汽埃安官方发布了弹匣电池系统安全技术。这套系统拥有4个核心技术:超高耐热稳定电芯、超强隔热电池安全舱、三维降温冷却系统、第五代电池管理系统。该技术已经通过整包针刺试验,这是三元电池行业内首次通过电池整包针刺不起火试验的。据悉,该技术可用在磷酸铁锂和三元两种材料的电池包中。

除此之外,去年12月份欣旺达公布了“只冒烟、不起火”的电池系统解决方案;去年11月份蔚来汽车正式上线100kWh电池包,该电池包搭载的是宁德时代镍55三元电芯和最新CTP成组技术,可实现无热蔓延,即宁德时代此前公布的不起火电池。由此可见在“三项强标”高压下,不起火不爆炸已成为未来电池企业推出新品的标配。

原中汽协常务副会长、秘书长董扬表示,“严格来说,大禹电池技术其实算不上是新电池技术,而是整车电池包设计的安全技术。只不过,这项新技术简单易行,可有效地防止电池热失控而造成的起火爆炸事故。”当然了,包括广汽埃安的弹匣电池系统安全技术、电池系统解决方案、宁德时代CTP技术,均与大禹电池有异曲同工之处。

而针对三元电池钴成本难降、以及供应链不稳定的问题,无钴电池被看成是解决这两大难题的有效途径,而蜂巢能源无疑是无钴电池最坚定的拥护者。7月16日,蜂巢能源在江苏举行了首款无钴电池量产下线仪式,这意味着全球首款无钴电池走出了实验室正式实现量产,蜂巢能源由此成为全球首家突破无钴电池技术难关的企业。

本次量产下线的无钴电池能量密度达到240wh/kg,具有高安全性、高能量密度、高循环寿命和低成本的核心优势。相较于同级别的高镍三元电池,该款无钴电芯循环寿命可达到3000次以上,能轻松通过150℃的热箱测试和超过140%的过充测试等。目前该电池已装车在一款名为樱桃猫的纯电车中,出现在工信部最新的车型公告里。

业内人士提到,我国新能源汽车产业在由政策驱动向市场驱动转型过程中,包括电池企业、整车企业都更加重视产品的成本、安全性等指标,从目前来看磷酸铁锂更加符合新能源车的发展需求。但是面对着磷酸铁锂电池的来势汹汹,三元电池也在不断改进和创新,成为市场竞争催生技术进步的典型,有利于新能源车行业的高质量发展。

单从装机量上来看,磷酸铁锂电池与三元电池差距已非常接近,且增速较快。研究机构预测,到2025年磷酸铁锂提供的全球市场空间或超过万亿元,国内市场空间也将达到6000亿元,磷酸铁锂电池有望在未来10年内占据市场主导地位。或正如安驰科技总经理徐小明说的那样,诸多优势加身,磷酸铁锂有望再次站到动力电池舞台中央。

 

 

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