鐵鋰電池再受市場關(guān)注，安全性是最大優(yōu)勢

鋰電池具有體積小、重量輕、充電快、耐用等優(yōu)點，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)相對更為成熟和安全的磷酸鐵鋰動力電池一直應(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)今動力、儲能鋰離子電池領(lǐng)域研究和生產(chǎn)開發(fā)的重點。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貼政策對于車輛的續(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，不過三元鋰電池占比仍在7成左右。

安全性是最大優(yōu)勢

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高能量密度，也帶來了高安全隱患。有不完全統(tǒng)計顯示，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、北汽、威馬等品牌都先后爆出過自燃事件。

從事故中可以看到，起火主要發(fā)生在充電過程中，或是剛結(jié)束充電后，因為電池在長時間工作會出現(xiàn)升溫。三元鋰電池在超過200°C時，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無法進(jìn)入《新能源汽車推廣應(yīng)用介紹車型目錄》。

日前長安歐尚發(fā)布的旗下兩款電動車采用了磷酸鐵鋰電池，不同于一般車企將電動化重點放在了轎車，長安歐尚發(fā)布的兩款車型是SUV和MPV。長安歐尚研究院副總經(jīng)理熊澤偉對本刊記者表示：“這標(biāo)志著經(jīng)過2年的努力，歐尚正式進(jìn)入電動時代。”

對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”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次的超長壽命電池，常溫下僅需半小時即可補充超過300公里續(xù)航里程?！皩嶋H由于制動能量回收系統(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。由此可見新能源汽車在未來的比重將會不斷提高，在此背景下，包括長安汽車在內(nèi)，傳統(tǒng)自主品牌車企都在加速布局新能源汽車市場。

鐵鋰電池再受市場關(guān)注

三元材料極高的原材料成本也會對三元鋰電池的推廣造成負(fù)面影響，其中鈷元素是動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)。

去年寧德時代發(fā)布了CTP（Cell To Pack）技術(shù)。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%，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CTP，國內(nèi)的北汽新能源（EU5）、蔚來汽車（ES6）、威馬汽車、哪吒汽車等企業(yè)，已經(jīng)表示將采用寧德時代的該技術(shù)。歐洲的巴士制造商VDL也表示會在年內(nèi)引入。

在新能源汽車補貼退坡的趨勢下，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左右的報價顯得很有優(yōu)勢，特別是在進(jìn)行技術(shù)升級后，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，因此又開始受到不少車企的重視。數(shù)據(jù)顯示，2019年7月補貼過渡期結(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。

多年來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新能源汽車補貼方案顯示，超過30萬元的非換電車型無法獲得補貼。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的“Battery Day”（電池大會）上將著重討論兩點，一是高性能電池技術(shù)，二是無鈷化電池。此消息一出，國際鈷價應(yīng)聲下跌。

還有報道稱，特斯拉及寧德時代正就低鈷或是無鈷電池合作進(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。目前寧德時代提供的可在15分鐘內(nèi)補電至80%，采用輕量化設(shè)計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。不過特斯拉方面回應(yīng)，無鈷電池不代表一定就是磷酸鐵鋰電池。

除了成本優(yōu)勢，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，實際是一種通過增大電芯的長度，將電芯扁長化設(shè)計，來進(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車型都將采用“刀片電池”技術(shù)。

近日，財政部、工信部、科技部、國家發(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)域汽車電動化進(jìn)程，磷酸鐵鋰的安全性優(yōu)勢和成本優(yōu)勢有望進(jìn)一步發(fā)揮?？梢灶A(yù)見，隨著電動化的步伐逐漸加快，電池安全與能量密度的相關(guān)技術(shù)不斷提高，未來磷酸鐵鋰電池會同三元鋰電池共存的可能性會更大，而不是誰來代替誰。

還有值得注意的是，5G基站場景中的需求也會使得磷酸鐵鋰電池需求出現(xiàn)大幅攀升達(dá)，有預(yù)測將達(dá)10GWh，而2019年我國全年磷酸鐵鋰動力電池裝機(jī)量是20.8GWh。受益于鐵鋰電池帶來的成本下降與競爭力提升，預(yù)計2020年磷酸鐵鋰市場份額會出現(xiàn)高增長。
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