动力电池市场“兵分两路” 三元VS磷酸铁锂,谁会是最后赢家
直到今日,续航里程和运行成本依然是制约新能源汽车发展的两大痛点。两大痛点可以归结为一个问题,那就是动力电池。
动力电池被看作是新能源汽车的心脏,其技术好坏将直接决定新能源汽车整体的质量,关键指标能量密度将直接决定续航里程。同时,电池系统又是新能源汽车造价占比最高的部分,直接影响整车的最终售价。
A:锂离子电池中应用最为广泛的两种电池
一个好的电池所能呈现出来的特点是一目了然的:充电速度快、使用安全、电池容量高、使用寿命长、成本低廉。这也对应着电池性能的五个关键指标:充放电表现、高低温表现(物理冲撞后的安全性)、能量密度、寿命、成本。
相关测算显示,电控系统的成本占新能源汽车总成本的65%,远高于燃油车发动机的30%,仅动力电池一项成本占比就超过35%。
锂离子电池的发展虽只有40年历史,但凭借其能量密度高,循环用用寿命次数的优势成为了目前电动车上最常用的电池之一。然而,在锂离子电池中,三元锂和磷酸铁锂在一段时间内都各自称霸过一段时间,两者存在着显著的差异。
磷酸铁锂(LFP)的最大优势就是成本低。磷酸铁锂目前是比较常见的电池材料,循环性能很好,电池材质稳定安全性高并且耐高温,但是在低温环境下电池的工作性能就会下降。
最早LFP就因为出色的安全性,成为动力电池的主流路线。在所有人都认为LFP将成为动力电池的正确答案的时候,特斯拉却用出色的电控技术向市场证明,只要技术足够好,那么三元电池的表现将比LFP电池更好。
三元锂电池以续航能力见长,兼顾了能量密度高、循环性能好、耐低温,是消费级电动汽车的首选,不过安全性上相对于磷酸铁锂稍弱,尤其是在高温和撞击上,容易发生事故。特斯拉初期在电池上会发生自燃事故,就是因为使用了能量密度高的三元锂电池,而放弃了一定的安全性。
B:是双雄并行还是一家独大?
今年上半年,LFP电池用强势回归之姿,向市场证明自身依然是动力电池最优的方案之一。总体而言,LFP电池的强势回归主要受自身、对手、需求三方面因素影响。
就自身而言,LFP虽然在能量密度方面较三元电池有明显的差距,但实际应用中,电池厂商却可以通过技术优化来提升效率。比亚迪的刀片电池就是最好的例子。竭力将单体电芯尺寸做大,从而在有限空间内放置更多的电芯单体,从而最终有效降低成本,提升能量密度。数据显示,同样体积刀片电池的效率提升在50%以上。
而竞争对手三元锂电池按照目前全球规划,钴资源可用20年,镍资源可用30年,锂资源可用600年。稀缺意味着昂贵,意味着价格受供需关系影响十分巨大。
尽管电池厂商已经竭力降低成本,但三元电池的价格依然远高于LFP电池,同样发电量,两种电池的成本价相差十倍。车企更青睐使用成本更低的磷酸铁锂电池,甚至特斯拉也开始采用LFP电池来降低成本。
目前采用磷酸铁锂电池的车型越来越多,随着特斯拉与宁德时代预定45GWh磷酸铁锂电池,奔驰宣布使用磷酸铁锂电池,造车企业巨头都使用磷酸铁锂电池,说明资本对磷酸铁锂的青睐。
值得注意的是,9月已经是LFP电池连续第5个月度产量超过三元电池。需要指出的是,磷酸铁锂的复苏并不意味着,三元锂电池的没落。两种不同的技术路线都能满足用户不同的出行需求,从实际情况来看,绝大部分电池企业也都选择两条腿走路。
事实上,磷酸铁锂与三元锂电池的特性早有定论,只是在不同的阶段,电池特性的权重不一样。例如锂电产业发展早期,稳定性与循环寿命决定了新能源汽车从0到1的突破关键,磷酸铁锂无疑更具优势。
而在电动汽车的续航焦虑成为首要问题后,能量密度具有天然优势的三元锂电池不断蚕食着磷酸铁锂的市场空间。随着新能源汽车市场井喷式扩张,上游供给严重不足,对稀有原材料依赖度更小的磷酸铁锂,凭借成本优势又变得更受车企青睐。
每一种技术都有自身的特点,对应着不同的应用场景,多元化才是未来技术路线的主旋律,甚至还可能出现多种技术路线集成在同一动力电池上的场景。此时磷酸铁锂、三元锂电池再也不分你我,类似于自然界的“共生”关系。
混合电池是不错的技术创新,它既有磷酸铁锂的安全性和成本控制,又兼顾了三元锂电池的能量密度。事实上,类似的多技术路线电池早已出现。例如2021年7月底,宁德时代首次发布钠离子电池时,就发布了独创的AB电池包模式,即电池包中即含有钠离子电池,又含有锂离子电池。
这对BMS系统(电池管理系统)提出了极高的要求。但效果也十分显著,平衡了钠离子电池和锂离子电池优缺点的新型电池,不再有明显短板,可以满足更多元的市场需求。
未来电池技术充满了想象空间,但可以确定的是,磷酸铁锂不会一家独大,越来越多的电池种类会投放在市场中,多元化才是电池技术永恒的主题。
锂离子电池(LIB)已成为现代社会生活中主要的能量存储解决方案。其中磷酸铁锂电池完美替代铅酸电池,更加是并网调峰、离网储能、光伏储能、UPS、数据中心等行业的首选。
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