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動力電池變革:磷酸亞鐵鋰為什麽扳回壹局?

長期以來,磷酸鐵鋰電池(LFP)和三元鋰電池(NCM,正極材料是鎳、鈷、錳)的對抗壹直如火如荼。此前,磷酸鐵鋰電池曾多年在國內動力電池中占據主導地位,但近年來被三元鋰電池趕超,2018年首次被三元鋰電池超越,差距逐年拉大。2020年上半年,三元鋰電池在動力電池市場的占比甚至在高峰時超過了70%。

然而,市場是不可預測的。經過近三年的時間,磷酸鐵鋰電池的產量在2021年5月首次超過三元鋰電池。據業內預測,磷酸鐵鋰電池的裝載量有望在6月超越三元鋰電池,重新奪回動力電池市場的冠軍地位。

磷酸鐵鋰電池為什麽實現逆襲?

磷酸鐵鋰電池憑借價格優勢和提高能量密度和續航能力的技術正在扳回壹局。

近日,中國汽車動力電池產業創新聯盟數據顯示,2021年5月,我國動力電池產量為13.8GWh,同比增長165.8%。其中,5月磷酸鐵鋰電池產量8.8GWh,占總產量的63.6%,同比增長365,438+07.3%,環比增長465,438+0.6%;三元鋰電池產量5.0GWh,占總產量的36.2%,同比增長62.9%,環比下降25.4%。由於今年5月份激增,磷酸鐵鋰電池產量自2018以來首次超過三元鋰電池。今年6-5月累計產量29.9GWh,占總產量的50.3%。同期三元鋰電池累計產量29.5GWh,占總產量的49.6%。

在負載能力上,磷酸鐵鋰電池暫時略遜於三元鋰電池。5月份磷酸鐵鋰電池加載容量增長458.6%至4.5 GWh,三元電池加載容量增長95.3%至5.2GWh,今年前5個月全國動力電池加載容量累計41.4GWh,同比增長223.9%。其中,三元鋰電池裝載容量合計24.2GWh,同比增長1.51.7%,占整車裝載的58.5%;磷酸鐵鋰電池總裝載量為17.1GWh,同比增長456.6%,占總裝載量的41.3%。但值得註意的是,無論是產量還是負載能力,磷酸鐵鋰電池的增速都遠遠高於三元鋰電池。照這樣下去,6月份磷酸鐵鋰電池的負載量也可能超過三元鋰電池。

OEM廠商已經“改變主意”了。乘聯會數據顯示,今年6-5月,國內新能源汽車銷量前五名分別是五菱洪光MINI EV、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、比亞迪漢EV和廣汽Aion S,這五款車型中,五菱洪光MINI EV和比亞迪漢EV均采用磷酸鐵鋰電池,特斯拉Model 3基礎版和廣汽Aion S部分版本也采用磷酸鐵鋰電池。這與之前新能源乘用車企業紛紛湧向三元鋰電池的情況不同。

從5438年6月到今年5月,當代安培科技有限公司作為特斯拉、寶馬、五菱洪光等多家車企的電池供應商,以20.3 GWh的加載量遙遙領先,位列中國動力電池加載量排行榜第壹,比亞迪和LG化學分別以5.9GWh和3.9GWh的加載量位列第二和第三。其中當代Amperex科技有限公司和比亞迪兩條腿走路,磷酸亞鐵鋰和三元鋰,LG主要是三元鋰。去年上半年,LG化學通過成為特斯拉的三元鋰電池供應商,超越了當代安培科技有限公司,坐上了全球動力電池加載量的第壹把交椅。然而,今年以來情況發生了變化,當代安培科技有限公司超過了LG化學。

當代Amperex科技有限公司於去年下半年開始向特斯拉供應磷酸鐵鋰電池,這在壹定程度上滿足了特斯拉持續降低成本和整車價格的需求。隨著磷酸鐵鋰電池技術的提高和成本優勢的凸顯,小鵬、哪咤、零跑等新造車企業已在部分車型上逐步采用磷酸鐵鋰電池。

不僅是鈷,鋰離子電池的其他原材料也從去年第四季度開始大幅上漲。比如碳酸鋰的價格幾乎翻了壹倍,氫氧化鋰也漲了50%左右。此外,六氟磷酸鋰及部分溶劑和添加劑價格也有所上漲,導致鋰離子電池正極材料和電解液價格出現不同程度的上漲。近日,根據不同電池使用的正極材料量,艾維經濟研究所計算出,磷酸亞鐵鋰中正極材料的增加對磷酸鐵鋰電池的影響不大,占3.77%,而主流三元正極材料的增加對三元鋰電池的影響相對較高,占10%以上。“我們估算三元電池對材料的敏感度約為30%,磷酸鐵鋰電池對材料的敏感度約為14%。”吳輝說。

艾維經濟研究所監測數據顯示,201750 ~ 1955元/千瓦時,磷酸鐵鋰電池價格為1650~1850元/千瓦時。近年來,隨著技術進步和規模的提高,兩者的價格都迅速下降。2020年磷酸鐵鋰電池價格為531~639元/千瓦時,三元鋰電池價格為682~789元/千瓦時。目前動力電池整體價格維持在530~700元/千瓦時,處於相對穩定的狀態。主要原因是動力電池廠商在主機廠話語權較弱,但動力電池廠商壓力較大,不排除未來調整價格。動力電池占整車成本的40%左右,如果動力電池價格上漲,在補貼退坡的大背景下,主機廠的壓力也會加大。

吳輝表示,即使鈷不漲價,磷酸亞鐵鋰在成本上也比三元鋰電池有優勢。隨著新能源汽車補貼大幅下降甚至未來取消,整車廠越來越重視電池的成本。

未來誰會稱王?

目前動力電池的市場份額基本被磷酸亞鐵鋰和鋰三元的電池包攬,其他路線的動力電池猶如星火燎原。

但是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池都有各自的缺點。三元鋰電池雖然能量密度高,動態特性好,但安全性差。而磷酸亞鐵鋰性能穩定,安全性好,不受稀有金屬限制,成本較低,但能量密度較低,耐低溫能力相對較差。近年來,特斯拉、蔚來、比亞迪等搭載三元電池的電動車都出現過自燃現象。由於LG化學提供的車型發生起火事件,現代汽車於今年2月發起大規模召回。搭載磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3和比亞迪韓,冬季在北方城市續航衰減備受詬病。

動力電池的技術需要進壹步突破,要在材料、工藝、設計等方面努力。未來,哪條技術路線會勝出?

當代安培科技有限公司和比亞迪的動力電池加在壹起,占了國內動力電池總數的壹半以上。當代安培科技有限公司在福建、江蘇、青海、四川、廣東和德國擁有動力電池生產基地。比亞迪在重慶、深圳、Xi、青海、長沙和貴陽有電池工廠,在巴西有磷酸鐵鋰電池工廠。截至2021第壹季度,當代安培科技有限公司在國內五大生產基地的計劃產能為226GWh,而比亞迪的計劃產能約為110GWh。兩條腿走路的當代Amperex科技有限公司和比亞迪,磷酸亞鐵鋰和李三原,接下來會把天平向哪條路線傾斜?這兩大電池巨頭對國內乃至國際電池路線的走向有壹定的話語權。

比亞迪董事長王傳福選擇押註磷酸鐵鋰電池。在本月舉行的2021重慶車展上,王傳福在演講中表示,汽車行業正處於變革的關鍵時期,變革需要創新的技術來解決市場的痛點。刀片電池解決了消費者最關心的安全痛點。比亞迪依靠刀片電池扭轉了動力電池的產品結構,將磷酸亞鐵鋰從非常艱難的境地拉回了行業的正軌。他強調,電池技術必須考慮產品安全和社會資源承受能力。沒有安全,就沒有辦法全面普及新能源汽車。同時,如果在動力電池中大量使用鎳、鈷等稀有金屬,在未來原材料供應無法穩定或者所有燃油車都被新能源車取代的情況下,原材料的供需矛盾將不可避免。

為了克服磷酸亞鐵鋰能量密度的缺點,比亞迪正在尋求突破。去年,刀片電池的電池組能量密度為140 Wh/kg,未來在材料本身和設計方面將進壹步提高,預計到2025年將大於180 Wh/kg。

關於三元鋰和磷酸亞鐵鋰技術路線的占比,當代Amperex科技有限公司董事長曾玉群在不久前的“問未來——新能源與新能源智能汽車創業者校友高端對話”上也表示,看好磷酸亞鐵鋰,磷酸鐵鋰電池的增速會很快,因為更便宜。他表示,隨著充電樁越來越多,消費者的裏程焦慮會得到緩解,電動車的續航裏程不會那麽長,所以磷酸亞鐵鋰的比例會逐漸增加,三元鋰的比例會減少,但壹些高端車仍然需要長續航裏程,所以高能量密度的三元鋰市場仍然存在。三元鋰電池材料的供應鏈將發生巨大變化。

不過,吳輝認為,磷酸鐵鋰電池雖然短期內有成本優勢,但在能量密度上始終有限,要達到200Wh/kg難度很大。三元鋰可超過300Wh/kg,安全性不斷提高。此外,其未來的降價空間將可能大於磷酸鐵鋰電池。根據艾維經濟研究所的測算,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池在2021和1KWh的平均價格分別為600元和700元,到2030年,兩者的價格將分別為320元和300元,他長期仍看好三元鋰電池。

目前,行業內正在逐漸興起固態電池的研發熱潮。但根據曾玉群的判斷,3~5年內,所有能使用的汽車並不都是固態電池。半固態電池或固態電池在技術和成本上的突破還需要壹段時間,但也有觀點認為,未來半固態電池或固態電池很可能會成為主流。動力電池領域日益多元化,戰火不斷升級。未來誰會是國王?變數很多。曾玉群提到,未來可能不是鋰三元或者磷酸亞鐵鋰,當代安普科技有限公司也有壹些新的東西,但是現在不方便談。

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