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固态半固态石墨烯冲击磷酸铁锂 电池之战谁是最后赢家

2021-10-10 14:37:25 福州便民网

固态半固态石墨烯冲击磷酸铁锂 电池之战谁是最后赢家

  日前,特斯拉带着磷酸铁锂电池把Model 3的门槛降到了24.99万元。

  12月,小鹏G3磷酸铁锂电池版本车型出现在了工信部第339批《道路机动车辆生产企业及产品公告》之中。

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  2021新年伊始,关于蔚来汽车包下宁德时代一条产线,磷酸铁锂电池车型正在测试中的消息不胫而走。虽然截至发稿时,有相关媒体引述蔚来内部人士消息称“蔚来对磷酸铁锂仅做技术储备”,但“蔚来布局磷酸铁锂车型”一事仍然受到了行业内广泛关注。

  可以说,无论蔚来磷酸铁锂车型量产与否,曾被三元锂电池夺走市场的磷酸铁锂电池重获关注已是不争的事实。据乘联会统计数据,2020年磷酸铁锂电池在纯电动乘用车上的装车量占比为11%,较2019年降提升了6个百分点。而在2020年第三季度,其装车量已经达到了16%,纯电动乘用车重拾磷酸铁锂电池的趋势愈发明显。而面对此番趋势,我们也不禁畅想,磷酸铁锂的“春天”真的回来了吗?

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  不同类型电池装车量所占比例(图表来源于乘联会)

  磷酸铁锂和三元锂有何不同?

  想要看穿磷酸铁锂的命运起伏,首先需要了解其与三元锂电池的特性差异。由于磷酸铁锂是典型正交晶体,还有着键能极大的P-O共价键,既满足了锂原子的自由移动,又保证了结构的稳定性。于是,磷酸铁锂电池便拥有了良好的热稳定性以及更长的使用寿命,原材料成本也更低,而其劣势则在于低温环境下更为敏感的性能衰减以及不尽理想的电芯一致性。

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  磷酸铁锂电池工作原理示意图(图片来源于西南证券资料)

  在三元锂电池方面,其主要由镍盐、钴盐和锰盐为原材料,基于三种元素各自的特性,目前主流的产品均采用8:1:1的镍钴锰比例,实现了整体综合性能的最优化。三元锂电池的主要优势在于更高的能量密度、较好的低温性能以及良好的电芯一致性,劣势则是其不耐高温导致的安全隐患以及钴元素带来的较高成本。

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  具体应用到产品层面,当前磷酸铁锂电池多应用于对价格敏感的A00级纯电动车以及对电池使用寿命有较高要求的纯电动商用车型之中。在日常使用时,磷酸铁锂电池的低温性能衰减和较低的能量密度对于北方用户而言并不算友好,但其耐高温的特性能够很大程度上规避电动车棘手的自燃问题。

  另一方面,三元锂电池由于其续航优势多应用于主流的乘用纯电动车中,日常使用体验更加便利,虽然其冬季续航也有缩减,但还是比磷酸铁锂电池的冬季表现更为理想。不过,由于三元锂电池不耐高温,频发的自燃事件始终让用户难以安心。

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  头部车企为何重拾磷酸铁锂电池?

  基于上述对于磷酸铁锂电池和三元锂电池技术特性的理解,我们也不难猜到头部车企重拾磷酸铁锂电池的核心原因——“成本”。

  其实,早在我国新能源补贴开始退坡时,江淮、奇瑞、北汽等车企就开始在自家对售价最敏感的小/微型电动车中重拾了磷酸铁锂电池。根据当前的主流水平核算,磷酸铁锂电池的成本要比三元锂电池便宜0.1~0.2元/Wh。以该类续航200km+的车型大致所对应的25kWh电池包为例,二者在电芯层面的成本就已经相差了0.25~0.5万元,影响巨大。而对于主流搭载70kWh电池包的车型而言,其成本差异更是达到了0.7~1.4万元。

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  蔚来车型所搭载的三元锂电池

  当然,不同于廉价车型对于续航的基础需求,如果想要中高端纯电动车也采用磷酸铁锂电池,更高的能量密度始终是个绕不过去的门槛。而随着CTP技术的应用,磷酸铁锂电池的能量密度终于得到了提升。

  具体而言,CTP的全程为Cell To Pack,即“无模组技术”,其通过尽可能直接将电芯集成为电池包,降低模组等结构所占用的空间,进而提升电池包的整体能量密度。

  根据比亚迪官方信息显示,目前比亚迪刀片电池能量密度为140Wh/kg。虽然和主流三元锂电池还有差距,但刀片电池的体积利用率提升了50%。通过在同样体积内填充更多的电芯,电池包整体的容量已经能够支撑起600km级别的续航水平。而即便兼顾整体重量,采用去模组化设计的磷酸铁锂电池包也能满足主流车型400km+的续航水平。

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  比亚迪所研发的刀片电池

  中高端纯电动乘用车中,特斯拉Model 3率先通过更换磷酸铁锂电池来削减成本。作为整个车系的入门版本车型,搭载磷酸铁锂电池的Model 3售价仅为24.99万元,较此前的三元锂电池版本车型售价足足降低了2.765万元。

  近日,随着Model Y以33.99万元的起售价杀入市场,中高端纯电动车市场竞争进一步加剧,由此,造车新势力纷纷重拾磷酸铁锂电池的据动也就不足为奇了。

  可以预见的是,在未来一段时间内,国内将有更多车企跟进,在自家产品的低配版本中应用磷酸铁锂电池。一方面,此举能能够在拉低产品的售价门槛,吸引更多消费者关注。另一方面,磷酸铁锂电池版本车型也能满足一部分价格敏感型消费者的需求,从而推升销量。

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  从短期来看,市场中对于磷酸铁锂电池的需求的确将呈现出积极的上升态势,非要说“磷酸铁锂迎来‘春天’”也未尝不可。不过需要强调的是,对于当下的高续航车型而言,三元锂电池依然拥有绝对优势。

  放眼未来,随着四元材料电池在2021年内的大规模投产以及固态电池技术的推进,中长期视角下的动力电池行业依然暗流涌动。对于能量密度上限较低的磷酸铁锂电池而言,“春天”注定短暂。


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