动力电池变局:磷酸铁锂凭什么扳回一局

动力电池变局:磷酸铁锂凭什么扳回一局

被喻为新能源汽车“心脏”的动力电池,随着新能源汽车市场升温而备受关注。当下,由于技术不断变革, 加上原材料价格波动等因素,动力电池领域正发生新变化。

一直以来,磷酸铁锂电池(LFP)和三元锂电池(NCM,正极材料为镍钴锰三种材料)这对“冤家”斗得如火如荼。此前,磷酸铁锂电池多年稳坐国内动力电池霸主地位,但近年被三元锂电池追赶上来,并于2018年首次被三元锂电池超越,且差距逐年拉大。2020年上半年,三元锂电池高峰期在动力电池市场的占比甚至一度超过七成。

然而,市场变幻莫测。在时隔近三年之后,磷酸铁锂电池的产量在2021年5月首次反超三元锂电池。按业内人士预测,磷酸铁锂电池的装车量有望在6月也超过三元锂电池,重新夺回动力电池市场的冠军宝座。

为何磷酸铁锂电池实现逆袭

磷酸铁锂电池靠价格优势,以及改进能量密度和续航能力等技术,正在扳回一局。

近日,中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2021年5月,我国动力电池产量共计13.8GWh,同比增长165.8%。其中,磷酸铁锂电池5月产量为8.8GWh,占总产量63.6%,同比增长317.3%,环比增长41.6%;三元锂电池产量5.0GWh,占总产量36.2%,同比增长62.9%,环比下降25.4%。由于今年5月激增,磷酸铁锂电池的产量自2018年以来首次反超三元锂电池,今年1~5月累计产量为29.9GWh,占总产量50.3%;同期,三元锂电池累计产量为29.5GWh,占总产量49.6%。

动力电池变局:磷酸铁锂凭什么扳回一局

而在装车量上,磷酸铁锂电池暂时比三元锂电池还稍逊一筹。5月,磷酸铁锂电池装车量同比增长458.6%至4.5 GWh,三元电池装车量同比增长95.3%至5.2GWh。今年前5个月,我国动力电池装车量累计41.4GWh,同比增长223.9%。其中,三元锂电池装车量累计24.2GWh,同比上升151.7%,占总装车量58.5%;磷酸铁锂电池装车量累计17.1GWh,同比增长456.6%,占总装车量41.3%。不过,值得注意的是,磷酸铁锂电池目前在产量和装车量的增速上都远远超过三元锂电池。按照这样的速度,磷酸铁锂电池6月的装车量可能也超过三元锂电池。

主机厂纷纷“变心”。乘联会数据显示,今年1~5月,我国销量排在前五的新能源车型为五菱宏光(参数丨图片)MINI EV、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、比亚迪汉EV和广汽埃安Aion S。这五款车型中, 五菱宏光MINI EV、比亚迪汉EV均采用磷酸铁锂电池,特斯拉Model 3的基础版和广汽埃安Aion S的部分版本用的也是磷酸铁锂电池。这与新能源乘用车企业此前对三元锂电池趋之若鹜的情况有所不同。

今年1~5月,作为特斯拉、宝马、五菱宏光等众多车企电池供应商的宁德时代以20.3 GWh装车量遥遥领先,在我国动力电池装车量榜上位居首位,比亚迪以及LG化学分别以5.9GWh和和3.9GWh的装车量位居第二和第三。其中,宁德时代和比亚迪是采取磷酸铁锂和三元锂两条腿走路,而LG基本以三元锂为主。去年上半年,LG化学得益于成为特斯拉的三元锂电池供应商而超越宁德时代,夺走全球动力电池装车量的头把交椅。然而,今年以来情况有变,宁德时代又反超LG化学。

关于磷酸铁锂和三元锂的占比,宁德时代和比亚迪方面在接受第一财经记者采访时皆回应不便透露。不过,记者了解到,这两家企业在今年以来的磷酸铁锂电池装车量增长更快。

在去年3月推出新一代磷酸铁锂电池——刀片电池之前,比亚迪新能源乘用车绝大多数采用三元锂,但现在情况大反转。比亚迪内部人士接受第一财经记者采访时谈到,每条生产线都是可以根据客户的需求灵活调产,客户要什么电池的电动车比亚迪就生产什么,目前根据车辆排产情况来说,应该是刀片电池占比较大,目前热销的汉和DM-i车型都是采用刀片电池。5月,比亚迪新能源车销量为31681辆,其中,比亚迪汉5月销量为8214辆,新车宋PLUS DM-i车型销量也在快速增长。

动力电池变局:磷酸铁锂凭什么扳回一局

宁德时代从去年下半年开始向特斯拉供应磷酸铁锂电池,在一定程度上满足特斯拉不断降本、不断降低车型售价的诉求。随着磷酸铁锂电池技术提升以及成本优势凸显,小鹏、哪吒和零跑等造车新势力企业也逐渐在一些车型上采用磷酸铁锂电池。

“今年以来,磷酸铁锂电池反弹,与动力电池的原材料价格上涨也有关。”伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉接受第一财经记者采访时如是说。

记者从生意网上查到,国内钴价在最近几个月波动较大,但整体上呈现涨姿势,截至6月22日,钴价为354666.66元/吨,与2月9日331833.34元/吨的价格相比,涨幅达到6.9%。

不仅是钴,锂离子电池其它原材料自去年第四季以来也大幅涨价,如碳酸锂的价格几乎翻了一倍,氢氧化锂也上涨了50%左右。另外,六氟磷酸锂和部分溶剂和添加剂也都涨价,从而带动锂离子电池的正极材料和电解液两大原料价格均出现不同程度的上涨。近日,伊维经济研究院按照不同电池对正极材料用量,测算出磷酸铁锂正极材料上涨对磷酸铁锂电池影响较小,影响比例为3.77%,主流三元正极材料上涨对三元锂电池影响相对较高,影响比例超过10%。“我们测算得出三元电池对材料敏感性在30%左右,磷酸铁锂电池对材料的敏感性在14%左右。” 吴辉如是说。

据伊维经济研究院监测的数据,2017年,磷酸铁锂电池的价格为1750~1955元/KWh,而三元锂电池价格为1650~1850元/KWh。近年来,随着技术进步以及规模提升,两者价格皆快速下降。2020年,磷酸铁锂电池价格为531~639元/KWh,而三元锂电池价格为682~789元/KWh。目前,动力电池整体价格维持在530~700元/KWh,处于相对稳定的状态,主要原因在于动力电池厂商对主机厂的话语权较弱,但动力电池厂商压力非常大,不排除将来调整价格。动力电池占整车成本40%左右,而如果动力电池价格上涨,在补贴退坡背景下,主机厂的压力也将增大。

吴辉称,即使钴不涨价,磷酸铁锂在成本上也比三元锂电池更有优势,随着新能源汽车补贴大幅退坡甚至未来被取消,主机厂越来越看重电池的成本。

未来谁是王者

目前,动力电池的市场份额基本被磷酸铁锂和三元锂这两大技术路线的电池包揽,其余路线的动力电池则如同星星之火。

不过,磷酸铁锂电池和三元锂电池各自存在短板。三元锂电池虽然能量密度较高,动力特性好,但安全性差些。而磷酸铁锂性能稳定,安全性较好,不受制于稀有金属,成本更低,但能量密度较低,对低温的耐受度相对较差。近年来,搭载三元电池的特斯拉、蔚来、比亚迪等车企的电动车发生过自燃,现代汽车由于LG化学提供三元电池的车型发生起火事件在今年2月发起大规模召回。而搭载磷酸铁锂电池的特斯拉Model 3和比亚迪汉等车型则因冬天在北方城市出现电池续航衰减情况受到诟病。

动力电池的技术有待进一步突破,在材料、工艺、设计等方面要继续努力。未来,哪种技术路线将会胜出?

宁德时代和比亚迪的动力电池加起来占国内动力电池总装车量的一半以上。宁德时代在国内的福建、江苏、青海、四川、广东以及德国都设有动力电池生产基地。而比亚迪除了在重庆、深圳、西安、青海、长沙、贵阳设有电池生产工厂外,在巴西也拥有磷酸铁锂电池工厂。截至2021年第一季度,宁德时代在国内五大生产基地的规划产能是226GWh,而比亚迪的规划产能约有110GWh。采取磷酸铁锂和三元锂两条腿走路的宁德时代和比亚迪,接下来会将天平往哪条路线倾斜?这两大电池巨头对国内甚至国际的电池路线走势具有一定话语权。

比亚迪董事长王传福选择押注磷酸铁锂电池。在本月举行的2021重庆车展上,王传福在演讲中谈到,汽车行业处于变革的关键期,变革就要有创新的技术,要能解决市场的痛点。刀片电池解决了消费者最关心的安全痛点。比亚迪依靠刀片电池的一己之力扭转了动力电池产品结构,将磷酸铁锂从很艰难的情况下拉回到行业的正道。他强调,电池技术一定要考虑产品安全性和社会资源承受度。没有安全,新能源车全面普及就无从谈起。同时,动力电池如果大量使用镍、钴等稀有金属,那么当原材料无法稳定供应或未来燃油车全部被新能源车代替时,原材料的供需矛盾将不可避免。

为了攻克磷酸铁锂能量密度的短板,比亚迪在寻求突破,去年推出刀片电池的电池包的能量密度是140Wh/kg,未来将会在电芯层面从材料本身和设计方面进一步提升,预计到2025年有望大于180Wh/kg。

关于三元锂和磷酸铁锂两条技术路线的占比问题,宁德时代董事长曾毓群前不久在上海交大“问道通未来-新能源与新能源智能汽车企业家校友高端对话”上也谈到,他近期看好磷酸铁锂,磷酸铁锂电池的增长速度会非常快,因为它比较便宜。他称,随着充电桩越来越多,消费者的里程焦虑症会缓解,电动汽车的续航里程就不需要那么长,因此磷酸铁锂比例会逐渐增加,三元锂占比会减少,但有些高端车还是需要长续航的,因此高能量密度的三元锂的市场仍然存在。三元锂电池材料的供应链会有巨大变化。

不过,吴辉认为,磷酸铁锂电池虽然在短期内占有成本优势,但从能量密度等方面看,其始终有局限性,要达到200Wh/kg已非常难。而三元锂可以突破300Wh/kg以上,并且安全性也可以不断提升,此外,其未来的降价空间将可能大于磷酸铁锂电池。据伊维经济研究院的测算,2021年,1KWh磷酸铁锂电池和三元锂电池的平均价格分别是600元和700元,而到2030年,两者的价格将分别是320元和300元,他从长远来看依然看好三元锂电池。

作为动力电池用户之一,广汽埃安今年携手电池供应商推出的弹匣电池系统安全技术囊括三元锂和磷酸铁锂两种电池路线。广汽埃安总经理古惠南接受第一财经记者采访时谈到,磷酸铁锂与三元锂在很长一段时间并行发展,从性能、价格等方面综合来看,两者各有千秋。在未来一段时间里,高端车型对续航里程要求高,三元锂主要用于长续航以及主打高性能的车型,例如强调加速性能、快充性能等车型会采用三元锂,其它则采用磷酸铁锂,各有各的市场。电池技术发展非常快,层出不穷,除了上述两大技术路线,还有石墨烯电池和氢燃料电池等,此外固态电池等多种新型电池也将会不断涌现。

目前,业内正逐渐兴起固态电池研发热潮。不过,按曾毓群判断,3~5年内,能做到车里的,都不是全固态电池。半固态电池或固态电池等电池在技术、成本等方面突破尚需要一定时间,但也有观点认为半固态电池或固态电池将可能成为未来的主流。动力电池领域日益多元化,战火正不断升级,未来谁是王者?这存在诸多变数。曾毓群提到,未来不见得是三元锂或磷酸铁锂,宁德时代有一些新东西,但是现在尚不便于对外讲。

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