4月14日，工信部發(fā)布的第331批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》(以下簡(jiǎn)稱《公告》)中，進(jìn)行申報(bào)的新能源汽車共有306款(包括乘用車、客車以及專用車)，其中采用磷酸鐵鋰電池的車輛占到了78%。對(duì)比今年前幾批公告可以發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車領(lǐng)域配套車型占比呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。
三元鋰電池的多年簇?fù)碚咛厮估懻撾姵氐臒o(wú)鈷化；曾以鐵電池為標(biāo)簽的比亞迪在幾年前轉(zhuǎn)為三元鋰電池后，最近又發(fā)布了基于磷酸鐵鋰的刀片電池；長(zhǎng)安歐尚首次發(fā)布的電動(dòng)車搭載了磷酸鐵鋰電池組。。。。。。一度不被大家看好的磷酸鐵鋰電池又回到了人們視線中，業(yè)界認(rèn)為其可能又要回歸主流之列。
01
磷酸鐵鋰出現(xiàn)回升趨勢(shì)
鋰電池具有體積小、重量輕、充電快、耐用等優(yōu)點(diǎn)，小到手機(jī)電池，大到汽車電池都能看到它的身影，其中磷酸鐵鋰電池和三元材料電池是鋰電池目前的兩大分支。
出于對(duì)安全性的要求，在客車和專用車領(lǐng)域，成本更低、產(chǎn)品技術(shù)相對(duì)更為成熟和安全的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池一直應(yīng)用比率較高。具有更高電池比能量的三元鋰電池則大量應(yīng)用在乘用車領(lǐng)域。新一批的《公告》中，磷酸鐵鋰電池在乘用車領(lǐng)域的配套從之前的不到2成占比上升至3成左右。
磷酸鐵鋰(LiFePO4)是常用的鋰離子正極材料之一，在全充電狀態(tài)下具有良好的熱穩(wěn)定性、較小的吸濕性和優(yōu)良的充放電循環(huán)性能，是當(dāng)今動(dòng)力、儲(chǔ)能鋰離子電池領(lǐng)域研究和生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。但由于其本身結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池導(dǎo)電率差、鋰離子擴(kuò)散速率慢，在低溫條件下放電性能較差。這就造成了早期搭載磷酸鐵鋰電池的車輛續(xù)航里程低，特別是在低溫工況下里程打折情況嚴(yán)重。
為尋求續(xù)航里程突破，特別是新能源汽車補(bǔ)貼政策對(duì)于車輛的續(xù)航里程、能量密度、能耗等方面提出更高要求之后，雖然磷酸鐵鋰電池占有市場(chǎng)較早，但能量密度更高的三元鋰電池還是逐漸成為新能源乘用車市場(chǎng)中的主流。從最新的《公告》可以看到，雖然在乘用車領(lǐng)域磷酸鐵鋰電池占比出現(xiàn)回升，不過(guò)三元鋰電池占比仍在7成左右。
02
安全性是最大優(yōu)勢(shì)
三元鋰電池正極材料一般采用鎳鈷鋁或鎳鈷錳組合，但材料的高活性除了帶來(lái)高能量密度，也帶來(lái)了高安全隱患。有不完全統(tǒng)計(jì)顯示，2019年新能源汽車自燃事故被提及次數(shù)較2018年增加14倍，特斯拉、蔚來(lái)、北汽、威馬等品牌都先后爆出過(guò)自燃事件。
從事故中可以看到，起火主要發(fā)生在充電過(guò)程中，或是剛結(jié)束充電后，因?yàn)殡姵卦陂L(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)出現(xiàn)升溫。三元鋰電池在超過(guò)200°C時(shí)，正極材料便容易發(fā)生分解，出現(xiàn)氧化反應(yīng)導(dǎo)致快速熱失控從而劇烈燃燒。磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)帶來(lái)的是高溫穩(wěn)定性，其熱失控溫度達(dá)800°C，且產(chǎn)氣較少，因此相對(duì)更安全。這也是為什么基于安全性考慮，新能源客車普遍采用磷酸鐵鋰電池，而采用三元鋰電池的新能源客車暫時(shí)無(wú)法進(jìn)入《新能源汽車推廣應(yīng)用介紹車型目錄》。
日前長(zhǎng)安歐尚發(fā)布的旗下兩款電動(dòng)車采用了磷酸鐵鋰電池，不同于一般車企將電動(dòng)化重點(diǎn)放在了轎車，長(zhǎng)安歐尚發(fā)布的兩款車型是SUV和MPV。長(zhǎng)安歐尚研究院副總經(jīng)理熊澤偉對(duì)本刊記者表示：“這標(biāo)志著經(jīng)過(guò)2年的努力，歐尚正式進(jìn)入電動(dòng)時(shí)代。”
對(duì)于為何采用磷酸鐵鋰電池，熊澤偉表示，新能源汽車的安全性一直是用戶“痛點(diǎn)”之一，同樣也是企業(yè)最為關(guān)注的。出于這方面的考慮，新車搭載的磷酸鐵鋰電池組在中國(guó)汽車研究院，完成了高于1300°C的烈火炙烤、-20°C低溫靜置、3.5%鹽溶液靜置、11千牛外部壓力撞擊等極限測(cè)試，做到了“不怕熱、不怕冷、不怕水、不怕撞”的“四不怕”電池安全解決方案。
據(jù)介紹，長(zhǎng)安歐尚X7EV搭載最大功率150kW的永磁同步電機(jī)，續(xù)航里程超405公里，配備循環(huán)充電3000次的超長(zhǎng)壽命電池，常溫下僅需半小時(shí)即可補(bǔ)充超過(guò)300公里續(xù)航里程?！皩?shí)際由于制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的存在，在城市工況下車輛的續(xù)航能到420公里左右?！毙軡蓚パa(bǔ)充。
工信部發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見(jiàn)稿)中提出，到2025年新能源汽車新車銷量占比25%左右。由此可見(jiàn)新能源汽車在未來(lái)的比重將會(huì)不斷提高，在此背景下，包括長(zhǎng)安汽車在內(nèi)，傳統(tǒng)自主品牌車企都在加速布局新能源汽車市場(chǎng)。
03
鐵鋰電池再受市場(chǎng)關(guān)注
三元材料極高的原材料成本也會(huì)對(duì)三元鋰電池的推廣造成負(fù)面影響，其中鈷元素是動(dòng)力電池中最昂貴的金屬，在幾經(jīng)腰斬陰跌后，當(dāng)前的電解鈷平均每噸還要28萬(wàn)元左右。而磷酸鐵鋰電池的原料為資源含量豐富的磷、鐵，成本更容易控制。所以雖然三元鋰動(dòng)力電池能明顯提升新能源汽車的續(xù)航里程，出于安全和成本等方面考慮，各廠家并未放下磷酸鐵鋰電池方面的技術(shù)研發(fā)。
去年寧德時(shí)代發(fā)布了CTP(Cell To Pack)技術(shù)。根據(jù)寧德時(shí)代公布的數(shù)據(jù)，CTP可將電池包體積利用率提高15%-20%，電池包零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升50%，電池包能量密度提升10%-15%，該解決方案對(duì)于提高電池質(zhì)量密度和積能量密度效用明顯，并大幅降低動(dòng)力電池的制造成本。對(duì)于CTP，國(guó)內(nèi)的北汽新能源(EU5)、蔚來(lái)汽車(ES6)、威馬汽車、哪吒汽車等企業(yè)，已經(jīng)表示將采用寧德時(shí)代的該技術(shù)。歐洲的巴士制造商VDL也表示會(huì)在年內(nèi)引入。
在新能源汽車補(bǔ)貼退坡的趨勢(shì)下，相比成本在0.8元/wh左右的三元鋰電池系統(tǒng)，目前磷酸鐵鋰系統(tǒng)成本0.65元/wh左右的報(bào)價(jià)顯得很有優(yōu)勢(shì)，特別是在進(jìn)行技術(shù)升級(jí)后，磷酸鐵鋰電池如今也能將車輛續(xù)航里程提升至400公里左右，因此又開(kāi)始受到不少車企的重視。數(shù)據(jù)顯示，2019年7月補(bǔ)貼過(guò)渡期結(jié)束，磷酸鐵鋰裝機(jī)量當(dāng)月值占比從8月的21.2%到12月的48.8%，一路呈快速上升趨勢(shì)。
多年來(lái)一直采用著三元鋰電池的行業(yè)先鋒特斯拉如今也要向成本低頭。2020新能源汽車補(bǔ)貼方案顯示，超過(guò)30萬(wàn)元的非換電車型無(wú)法獲得補(bǔ)貼。這促使特斯拉考慮加快Model 3向磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線切換的進(jìn)程。近日特斯拉CEO馬斯克表示在其接下來(lái)的“Battery Day”(電池大會(huì))上將著重討論兩點(diǎn)，一是高性能電池技術(shù)，二是無(wú)鈷化電池。此消息一出，國(guó)際鈷價(jià)應(yīng)聲下跌。
還有報(bào)道稱，特斯拉及寧德時(shí)代正就低鈷或是無(wú)鈷電池合作進(jìn)行討論，磷酸鐵鋰能滿足基礎(chǔ)版Model 3的需求。工信部數(shù)據(jù)顯示，基礎(chǔ)版Model 3續(xù)航里程約為450km，電池系統(tǒng)能量密度約為140-150wh/kg，總帶電量約為52kwh。目前寧德時(shí)代提供的可在15分鐘內(nèi)補(bǔ)電至80%，采用輕量化設(shè)計(jì)電池包能量密度可達(dá)155Wh/kg，足以滿足以上要求。有分析稱，若特斯拉采用鐵鋰電池，單車電池成本有望降低7000-9000元。不過(guò)特斯拉方面回應(yīng)，無(wú)鈷電池不代表一定就是磷酸鐵鋰電池。
除了成本優(yōu)勢(shì)，一度達(dá)到了技術(shù)天花板的磷酸鐵鋰電池能量密度又出現(xiàn)了提升。今年3月末，比亞迪發(fā)布了旗下產(chǎn)品刀片電池，其表示在同等體積下能量密度比傳統(tǒng)鐵電池提升約50%。另外相比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池包，刀片電池包的成本下降20%-30%。
所謂刀片電池，實(shí)際是一種通過(guò)增大電芯的長(zhǎng)度，將電芯扁長(zhǎng)化設(shè)計(jì)，來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)電池包集成效率的技術(shù)。由于單體電芯較長(zhǎng)且呈現(xiàn)扁平化，故命名為“刀片”。據(jù)了解，今明兩年內(nèi)比亞迪旗下的新電動(dòng)車型都將采用“刀片電池”技術(shù)。
近日，財(cái)政部、工信部、科技部、國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車補(bǔ)貼政策的通知》明確要加快公共交通及特定領(lǐng)域汽車電動(dòng)化進(jìn)程，磷酸鐵鋰的安全性優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)有望進(jìn)一步發(fā)揮。可以預(yù)見(jiàn)，隨著電動(dòng)化的步伐逐漸加快，電池安全與能量密度的相關(guān)技術(shù)不斷提高，未來(lái)磷酸鐵鋰電池會(huì)同三元鋰電池共存的可能性會(huì)更大，而不是誰(shuí)來(lái)代替誰(shuí)。
還有值得注意的是，5G基站場(chǎng)景中的需求也會(huì)使得磷酸鐵鋰電池需求出現(xiàn)大幅攀升達(dá)，有預(yù)測(cè)將達(dá)10GWh，而2019年我國(guó)全年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池裝機(jī)量是20.8GWh。受益于鐵鋰電池帶來(lái)的成本下降與競(jìng)爭(zhēng)力提升，預(yù)計(jì)2020年磷酸鐵鋰市場(chǎng)份額會(huì)出現(xiàn)高增長(zhǎng)。
