據(jù)外媒報道，特斯拉與寧德時代洽談采購無鈷電池，預(yù)計可能為磷酸鐵鋰，將是特斯拉首次將磷酸鐵鋰電池用于產(chǎn)品線。而近日比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池也首次露出真容，磷酸鐵鋰電池近期頻頻引發(fā)關(guān)注。
為什么是磷酸鐵鋰？
在國家補貼和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷倒逼動力電池能力密度提升背景下，過去5年鐵鋰電池在新能源乘用車領(lǐng)域的市場份額被三元材料鋰電池所替代。隨著國家補貼逐漸退出，國內(nèi)的新能源汽車整車生產(chǎn)商對于動力電池技術(shù)路線將逐步回歸以市場需求為主導(dǎo)，磷酸鐵鋰電池體現(xiàn)出的高性價比特征，在價格敏感的新能源汽車市場再次體現(xiàn)出競爭力。
不僅是動力電池，在儲能領(lǐng)域磷酸鐵鋰電池是優(yōu)選對象，大部分電化學(xué)儲能設(shè)備采購招標(biāo)都會明確指定磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰與三元鋰電池對比：
磷酸鐵鋰成本更低。當(dāng)前行業(yè)平均磷酸鐵鋰電池成本0.65元/Wh，三元電池0.85元/Wh，磷酸鐵鋰擁有更低的價格。
磷酸鐵鋰安全性更高。磷酸鐵鋰擁有更高的固有安全性，在發(fā)生事故燃燒時，磷酸鐵鋰燃燒類似于蠟燭點燃，而三元電池會發(fā)生火焰噴射，近期發(fā)生的動力電池安全事故也多以三元電池為主。
磷酸鐵鋰循環(huán)壽命更長。磷酸鐵鋰可以經(jīng)過4000次充放電后衰減為80%容量，而達(dá)到同樣容量，三元電池充放電次數(shù)只有2000次，因此磷酸鐵鋰被廣泛應(yīng)用于對循環(huán)壽命要求更高的儲能電站中。
三元電池能量密度更高。當(dāng)前行業(yè)可以實現(xiàn)磷酸鐵鋰單體能量密度190Wh/kg，而三元電池可達(dá)250Wh/kg，因此三元電池被廣泛應(yīng)用于對續(xù)航里程要求更高的中高端乘用車領(lǐng)域。
雖然能量密度低、續(xù)航能力差，但磷酸鐵鋰電池更安全，壽命更長，且成本價格低。但由于其一直沒能成為主流。磷酸鐵鋰電池不含有貴重金屬材料，因此原材料成本可以被壓縮到很低，這是它相較三元鋰的一大優(yōu)勢。
寧德時代、比亞迪亮出的殺手锏
鋰電池包含電芯、模組、PACK三個主要環(huán)節(jié)，電芯的主要成本構(gòu)成包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜四大材料以及電芯加工成本，電芯價格占電池總價維持在70%左右的水平，而剩余30%由模組、PACK環(huán)節(jié)構(gòu)成。
根據(jù)行業(yè)信息，磷酸鐵鋰正極材料除了具備一定改性空間以外，電芯結(jié)構(gòu)借鑒軟包電池工藝進行升級等，對于磷酸鐵鋰電芯能量密度、充放電性能及循環(huán)壽命等方面均有改善。
所以該電池結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，對降低動力電池成本依然有重要意義。2020年寧德時代CTP、比亞迪刀片電池技術(shù)推廣，磷酸鐵鋰成本有望再降10%左右，能量密度提升15-20%。
比亞迪
根據(jù)近日工信部官網(wǎng)發(fā)布最新一批新能源汽車推廣目錄，從中可以看到首個采用刀片電池的比亞迪漢EV的身影。刀片電池本質(zhì)還是磷酸鐵鋰電池，系統(tǒng)重量能量密度140Wh/kg。據(jù)了解，比亞迪第一代刀片電池磷酸鐵鋰電池單體能量密度165Wh/kg，PACK 達(dá)到140Wh/kg，未來規(guī)劃下一代單體能量密度提升至180Wh/kg以上，PACK提升至160Wh/kg。
但北極星儲能網(wǎng)整理國內(nèi)各家電池企業(yè)的電池能量密度發(fā)現(xiàn)，不管是單體還是系統(tǒng)能量密度，比亞迪的產(chǎn)品在電池市場中不占有優(yōu)勢。
根據(jù)王傳福董事長介紹，“刀片電池”是新一代磷酸鐵鋰電池，在體積比能量密度上比傳統(tǒng)鐵電池提升了50%，從251Wh/L提升至332Wh/L，電池成本也可降低30%。目前磷酸鐵鋰系統(tǒng)成本報價可低至0.6元/Wh左右，若比亞迪的刀片電池在此基礎(chǔ)上把成本降低30%，預(yù)計可將電池pack成本做到0.42元/Wh。
通過公開資料發(fā)現(xiàn)，比亞迪提出的“刀片電池”的電芯結(jié)構(gòu)，較以往方形電池電芯該結(jié)構(gòu)設(shè)計增加電芯散熱面積，便于電池包熱管理，或節(jié)省空間提高電池能量密度同時，將有利于安全性能的提升。另外電芯結(jié)構(gòu)變化使得pack設(shè)計方案迭代，降低零部件使用量，從而降低電池pack成本。
寧德時代
寧德時代2019年在德國法蘭克福車展發(fā)布CTP（Cell To Pack）技術(shù)（又名無模組方案），根據(jù)寧德時代公布的數(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%。目前寧德時代量產(chǎn)最高電池組能力密度為182Wh/kg，CTP可使之達(dá)到200Wh/kg以上，大幅降低動力電池的度電成本。該解決方案對于提高電池質(zhì)量密度和體積能量密度，效用明顯，并大幅降低動力電池的制造成本。
對于能夠快速減低成本并提高電池包能量密度的解決方案，部分車企已呈現(xiàn)開放態(tài)度。國內(nèi)北汽新能源（EU5）、蔚來汽車（ES6）、威馬汽車、哪吒汽車等已官方表示2020年上市車型將采用CTP技術(shù)的電池包技術(shù)。
有分析認(rèn)為預(yù)計特斯拉寧德時代此次洽談“無鈷”電池即為超級鐵鋰方案，應(yīng)用超級鐵鋰以及碳納米管技術(shù)，通過工藝改進，能量密度可超過150wh/kg，與目前國產(chǎn)Model3系統(tǒng)能量密度相當(dāng)。成本端，目前三元成本0.8元/wh，磷酸鐵鋰0.65元/wh，相對而言成本低15%左右。若特斯拉采用鐵鋰版本，單車電池成本有望降低7-9k元，為Model3打開降價空間。
而光大證券認(rèn)為，采用CTP技術(shù)方案后，磷酸鐵鋰電池包的成本由0.66元/Wh降至0.57元/Wh。
根據(jù)行業(yè)媒體披露的電池專利圖可以看到，寧德時代CTP結(jié)構(gòu)電池包中，電芯和電池管理系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)，以及電芯與電池包殼體結(jié)構(gòu)（壓力和溫度傳感器放置）出現(xiàn)變化。此設(shè)計易于電池散熱處理，不采購模組結(jié)構(gòu)降低裝配難度提高生產(chǎn)效率，同時也便于電芯維護管理。
未來趨勢
招商證券表示，隨著磷酸鐵鋰電池補短板，其產(chǎn)品應(yīng)用面會顯著拓寬，并也將進一步提升磷酸鐵鋰電池在非車用的動力電池、儲能市場的競爭力。
此外還有觀點認(rèn)為，長期看高鎳三元+硅碳負(fù)極仍然為技術(shù)趨勢。高鎳電池具備能量密度優(yōu)勢及成本下行空間大。811電池處于技術(shù)快速提升階段，良品率不斷提升，規(guī)模化也帶來成本降低，未來811電池成本有望降至0.5元/wh，低于鐵鋰的0.6元/wh左右。
參考資料：
華創(chuàng)證券——電池包技術(shù)革命：影響全球動力電池行業(yè)格局新變量
光大證券——磷酸鐵鋰專題報告：行業(yè)邏輯生變，性價比優(yōu)勢顯現(xiàn)
申港證券——特斯拉選擇磷酸鐵鋰意味著什么？
招商證券——媒體披露特斯拉或采用無鈷電池，鐵鋰電池受關(guān)注
東吳證券——特斯拉與寧德洽談無鈷方案，鐵鋰有望復(fù)蘇
