什么是磷酸鐵鋰電池，淺談電動汽車磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢與略勢
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-26 15:39
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自鋰電池問世以來，圍繞它的研究、開發(fā)工作一直在不斷地進行著。鋰離子電池正極材料一直是一個爭論的焦點話題，今天我們就來來聊一聊以磷酸鐵鋰(LiFePO4)為正極材料的磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰電池的全名應(yīng)是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應(yīng)用，則在名稱中加入”動力”兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為”鋰鐵(LiFe)動力電池”。
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目前用作鋰離子電池的正極材料主要有：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。這些組成電池正極材料的金屬元素中，鈷(Co)最貴，并且存儲量不多，鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜，而鐵(Fe)最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。
磷酸鐵鋰電池作為新能源汽車動力的優(yōu)勢與略勢
優(yōu)勢是安全性更好；更長的使用壽命；不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)；無記憶效應(yīng)；耐高溫；可以輕松通過針刺實驗。
略勢是磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度低；低溫性能較差；電池容量較?。煌瑯拥碾姵厝萘?，磷酸鐵鋰電池的重量更重體積更大；嚴重影響了電動車的續(xù)航。另外，磷酸鐵鋰電池報廢后基本上不能回收再利用，沒有可回收價值。
為何中國車企青睞磷酸鐵鋰電池
中國新能源汽車動力鋰電池的發(fā)展一直存在方向性爭議---錳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰之爭始終沒有平息。但為何目前國內(nèi)主流新能源車企使用的基本都是磷酸鐵鋰電池，仔細分析原因有三個。
一、中國新能源汽車的發(fā)展，必須保證使用安全可靠、性能穩(wěn)定和成本低廉的動力電池。其中，安全可靠是首位的，沒有安全就不會有新能源汽車產(chǎn)業(yè)的未來；特斯拉采用了三元鋰電中最好的松下電池，也避免不了五周之內(nèi)三次著火。
萬幸的是，特斯拉先進的整車安全設(shè)計才沒有引發(fā)人身傷亡，而中國新能源汽車企業(yè)在整車安全設(shè)計方面，又有幾家能達到特斯拉的水平？而磷酸鐵鋰電池在安全性上有著先天的優(yōu)勢。
二、目前，錳酸鋰和三元鋰的核心技術(shù)，都掌握在日韓企業(yè)手中。尤其是三元鋰，無論是技術(shù)、工藝還是設(shè)備，日韓行業(yè)龍頭都已達到非常成熟穩(wěn)定階段。如果我們在新能源汽車動力電池上堅持三元路線，恐怕我們還在追趕路上，就已經(jīng)被國際巨頭給扼殺了，更無從談什么彎道超車。磷酸鐵鋰電池則不同。日韓企業(yè)基本沒有涉足，國際主要競爭對手來自美國。
但中國與美國的技術(shù)水平相差不大，隨著萬向集團收購了A123，事實上中國企業(yè)已經(jīng)掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術(shù)和工藝。只要加大投入固化這一優(yōu)勢，中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。
三、目前，全球鎳、鈷資源緊張，三元鋰電的材料配方，無論是鎳鈷錳酸鋰，還是鎳鈷鋁酸鋰，都離不開兩種貴金屬。其大量應(yīng)用將導致市場價格暴漲，這兩種金屬在中國都很匱乏，中國鈷的使用量90%以上都需要進口，這兩種貴金屬都有國際期貨交易，價格不僅高且波動很大。
中國新能源汽車推廣沒有達到政策預期目標的一個很大的原因，就是價格居高不下。其中，最重要的原因，就是占據(jù)新能源汽車成本近50%的動力鋰電池價格居高不下。三元路線的結(jié)果，就是新能源汽車價格更高，要求政府的補貼也要更多，永遠無法實現(xiàn)市場化推廣。
磷酸鐵鋰材料廠商面臨困境的原因，主要在于新能源汽車市場的增量已由客車切換為乘用車，補貼政策導向及乘用車本身對高能量密度的追求，使得能量密度不夠高的磷酸鐵鋰動力電池市場占比萎縮。同時，發(fā)展可期的儲能領(lǐng)域短期難以起量。
為應(yīng)對電池技術(shù)路線的切換，比亞迪、國軒高科等動力電池頭部企業(yè)進行兩手準備，提升磷酸鐵鋰性能的同時，蓄力發(fā)展三元電池。
對于三元電池原材料價格上漲，磷酸鐵鋰電池能否收復乘用車失地的問題仍存在爭議。爭論的焦點一是提高磷酸鐵鋰能量密度會否引發(fā)安全問題；二是補貼政策退出后，磷酸鐵鋰會否因為價格優(yōu)勢重新崛起。
淪為少數(shù)派
真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，2018年9月國內(nèi)電動汽車市場鋰電月裝機量高達6.01GWh，與去年9月的3.18GWh相比，增幅高達88.9%。在這6.01GWh裝機總量中，NCM三元電池為3.59GWh，占比59.8%；磷酸鐵鋰電池裝機量為2.35GWh，占比39.2%。
過去兩年，磷酸鐵鋰一直穩(wěn)居動力電池半壁江山。2016年，其在電動客車市場占據(jù)主導地位，搭載的磷酸鐵鋰電池裝機量占比高達70%以上；雖受客車補貼退坡政策影響，2017年電動客車產(chǎn)銷量下降，但磷酸鐵鋰裝機量占比仍接近一半。
今年以來，磷酸鐵鋰電池裝機量占比持續(xù)下滑。今年前三季度，電動汽車市場共實現(xiàn)鋰電裝機29.5GWh，磷酸鐵鋰電池占比下降至37.8%。三元電池裝機量占比則穩(wěn)步上行，由2016年的20%上升至2017年的44.71%；至今年前三季度穩(wěn)定在60%左右。
業(yè)界普遍認為，新能源汽車市場的增量已經(jīng)由客車切換至乘用車市場，補貼政策導向和乘用車本身對高能量密度的追求，導致能量密度不夠高的磷酸鐵鋰動力電池占比萎縮，市場需求低迷。
這使得磷酸鐵鋰材料產(chǎn)能嚴重過剩、價格不斷下跌。業(yè)內(nèi)人士向中國證券報記者透露，目前磷酸鐵鋰材料的主流價格為6萬-7萬元/噸左右，相比于今年年初的9萬-9.5萬元/噸的價格下降了30%左右。
高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料排名靠前的企業(yè)包括比亞迪、貝特瑞、湖南升華、安達科技、北大先行、斯特蘭、德方納米、重慶特瑞、國軒高科、煙臺卓能等。這10家企業(yè)市場份額占比約85%，市場集中度高。
動力電池廠方面，根據(jù)真鋰研究發(fā)布數(shù)據(jù)，2018年9月磷酸鐵鋰電池裝機量排名前三的電池廠商分別為寧德時代、比亞迪、國軒高科，占據(jù)市場份額為87.5%。
“有些電池廠或材料廠是磷酸鐵鋰和三元并行，但有些企業(yè)一直走磷酸鐵鋰路線，今年比較慘淡。”業(yè)內(nèi)人士告訴中國證券報記者。
以國軒高科為例，公司目前出貨電池仍以磷酸鐵鋰電池為主。真鋰研究數(shù)據(jù)顯示，前三季度國軒高科的裝機量為1.41GWh。其中，磷酸鐵鋰電池1.33GWh，占比超過90%。根據(jù)公司三季報，前三季度，國軒高科扣非凈利潤為4.01億元，同比下降22.32%。對此，招商證券分析師指出，前三季度扣非業(yè)績下滑原因之一是產(chǎn)品出貨價同比下滑較大，導致毛利率同比下滑4.1%，未來業(yè)績空間還要看三元電池的進展。
新三板企業(yè)安達科技主營業(yè)務(wù)為提供磷酸鐵鋰電池正極材料。10月15日，公司披露三季報業(yè)績預告，預計前三季度實現(xiàn)掛牌股東凈利潤為6500萬元-7100萬元，較去年同期下降52.64%-48.27%。
“今年以來，動力電池廠商洗牌加劇，不論是磷酸鐵鋰電池還是三元電池領(lǐng)域，頭部企業(yè)占比越來越高，排名靠后的企業(yè)分到市場份額越來越少。連頭部企業(yè)都出現(xiàn)利潤增速下滑，很多中小電池廠商面臨著虧損甚至破產(chǎn)的風險。”高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)院長羅煥塔告訴記者。
業(yè)內(nèi)人士認為，未來磷酸鐵鋰市場主要集中在商用車和儲能領(lǐng)域。但這兩大市場能否挽回磷酸鐵鋰的頹勢仍值得商榷。
真鋰研究首席分析師墨柯認為，電動客車銷量增速將逐步放緩。“客車市場總量穩(wěn)定在24萬輛左右。目前商用車中電動車產(chǎn)量超過10萬量，整體比例超過40%。傳統(tǒng)客車技術(shù)成熟、穩(wěn)定，而電動客車還屬于新產(chǎn)品，與傳統(tǒng)客車之間穩(wěn)定性方面存在差距。超過40%的占比實際上偏高，很大程度是補貼政策刺激產(chǎn)生的結(jié)果。未來電動客車的銷售增速將逐步放緩。”
儲能市場方面，業(yè)內(nèi)人士告訴記者，儲能市場增速很快，未來將給磷酸鐵鋰材料帶來新一波應(yīng)用機會。但由于目前儲能市場規(guī)模偏小，短期內(nèi)難以起量。
受挫乘用車市場
對磷酸鐵鋰材料廠而言，最大困境在于客車市場銷售增速放緩，而儲能領(lǐng)域難以短期上量。同時，受制于磷酸鐵鋰電池本身能量密度的短板，無法抓住乘用車這一高速增長的市場。
真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，2018年前三季度，在29.5GWh的動力電池總裝機量中，EV乘用車市場前3季度累計裝機16.1GWh，占比達54.4%，排名第一。單看今年9月的數(shù)據(jù)，電動乘用車實現(xiàn)裝機3.31GWh，比去年的總和還多，同比增長高達165.6%。
“以前是得電動客車者得天下，現(xiàn)在是得電動乘用車者得天下。”墨柯說。
今年前三季度，在電動乘用車16.06GWh的總裝機量中，13.98GWh采用三元電池，占比約為87%；而磷酸鐵鋰電池占比僅12%。“還有少數(shù)乘用車在用磷酸鐵鋰電池。比如，不追求高續(xù)航、用于城市通勤的乘用車，或者低速車。”天風證券分析師楊藻指出。
磷酸鐵鋰電池和三元電池能量密度差距有多大？“目前磷酸鐵鋰單體電芯能量密度約在140-150Wh/kg，電池系統(tǒng)能量密度約為110-120Wh/kg。而常見的三元電池單體電芯為200Wh/kg，系統(tǒng)能量密度約在140Wh/kg。”羅煥塔告訴中國證券報記者。
為何高能量密度成為電池廠、車企競逐的目標？一方面受補貼政策引導。根據(jù)2018年6月實施的補貼新政，電池系統(tǒng)能量密度補貼門檻由2017年的90Wh/kg提升105Wh/kg，105(含)-120Wh/kg的車型按0.6倍補貼，120(含)-140Wh/kg的車型按1倍補貼，140(含)-160Wh/kg的車型按1.1倍補貼，160Wh/kg及以上的車型按1.2倍補貼。換言之，搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車只能拿到0.6倍或1倍的補貼，而三元電池一般而言至少能拿到1倍以上補貼。
