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在乘用车领域全覆盖 磷酸铁锂欲收复失地
发布日期 : 2020-03-19        浏览数 : 13

 磷酸铁锂似乎正在打响反击战。近日来,在媒体称“特斯拉将从宁德时代采购无钴的磷酸铁锂电池”之后,业内外更是纷纷预测磷酸铁锂的春天要来了。在近些年新能源汽车发展过程中,三元锂电池因为能量密度大等优势,迅速取代磷酸铁锂占领了乘用车领域,磷酸铁锂电池则凭借安全性较好的特性主导着客车领域,三元锂电池与磷酸铁锂电池似乎已经划分好了地盘。不过,伴随着补贴的退坡、车企强烈的降成本愿望,磷酸铁锂这一两年大有在乘用车领域抬头的迹象,但也多止步于低端乘用车。

  行业显然并不满足于磷酸铁锂电池当前的表现,也在探索磷酸铁锂的高端化路线,如比亚迪推出的“刀片电池”将用于旗下“汉”车型上。有分析甚至预测,随着新技术的发展,磷酸铁锂电池性能会大幅提升,将在低端、中高端乘用车领域全面开花。不过,对此较为“激进”的预测,行业人士并不认同。中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟认为,从续驶里程、能耗和成本的角度分析,磷酸铁锂电池在经济型车上有较大的市场,高端车型仍将以三元锂电池为主。

  ■磷酸铁锂性能有明显提升

  磷酸铁锂曾风光一时。A123系统公司曾是较早的磷酸铁锂电池生产商,不仅得到美国政府大力资助,还与美国通用汽车、菲斯克,德国宝马等主流汽车厂商建立了供应合作关系。

  然而,好景不长,磷酸铁锂能量密度的天花板限制了其发展前景。记者在多个论坛听专家们谈论过磷酸铁锂电池能量密度理论极限值问题,认为三元锂电池的能量密度远超磷酸铁锂。目前,300Wh/kg的三元锂电池也已研发出来,即将大规模装车。

  能量密度的高低直接决定着车辆续驶里程的长短,而续驶里程则在很大程度上影响着消费者购车选择。也因此,随着新能源汽车的发展,磷酸铁锂的劣势尽显,在与三元锂电池的竞争中逐步退缩。

  不过,单体能量密度较高的三元锂电池本身并非没有槽点,其安全性远低于磷酸铁锂。为了加强三元锂电池的安全性,在系统集成时需要加装很多防护设施,这在很大程度上又影响了三元锂电池系统能量密度。数据显示,目前NCM811电池单体能量密度为245Wh/kg,系统能量密度则为180Wh/kg,集成效率仅为73.5%。而在磷酸铁锂领域,随着研究的不断深入,磷酸铁锂电池高安全性得到重视,宁德时代研发的CTP技术和比亚迪推出的刀片电池也都让磷酸铁锂焕发出新的活力。

  据了解,宁德时代经过协力攻关,研发出CTP技术(Cell To Pack),即无模组技术。宁德时代CTP项目组负责人告诉《中国汽车报》记者,采用无模组技术后,电池包体积利用率提高15%~20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升50%,将大幅降低动力电池的制造成本。CTP技术可以提升电池包的能量密度,传统电池包能量密度平均为180Wh/kg,而无模组电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。

  比亚迪推出的刀片电池与宁德时代的CTP异曲同工,但又有自己的特色。“刀片电池”电池包体积能量密度超过330Wh/L,较原有电池系统能量密度可提升30%以上,通过节省物料、人工费用等,电池包成本有望降低30%。由于“刀片电池”比传统方形电池更薄,因此散热效果更好。

  同时,磷酸铁锂电池因不含贵重金属,成本优势很明显。真锂研究首席分析师墨柯告诉记者,目前,整车企业采购电池包的价格稍有不同,但不会相差太大,总体来看,磷酸铁锂电池的成本大约为900元/kWh,三元锂电池NCM523的价格大约为1000~1050元/kWh,NCM622和NCM811的价格不超过1200元/kWh。

  按照一辆车搭载容量60kWh的电池包计算,磷酸铁锂电池包与NCM811电池包的成本相差1.8万元。对消费者来说,这个金额有相当大的吸引力。即使按照搭载容量40kWh的电池包计算,两者成本也相差1.2万元。

  ■补贴退坡是磷酸铁锂抬头重要原因

  磷酸铁锂卷土重来,更为重要的原因是补贴退坡。

  自从2009年推广新能源汽车以来,补贴就相伴而行。为了鼓励企业加大电池研发力度,促进技术发展,我国制定的补贴政策一直与续驶里程挂钩,并且随着补贴政策调整,续驶里程要求逐年提高。

  梳理历年补贴政策可以看到,最低的续驶里程门槛是150公里,后提高到了250公里,最近一次的补贴政策调整,更突出了长续驶里程车型的优势,续驶里程在250公里到400公里之间的纯电动乘用车,可享受补贴1.8万元;续驶里程400公里以上的纯电动新能源乘用车,可享受补贴2.5万元。

  按照补贴政策规定,续驶里程越长的电动汽车,补贴金额越高,在政策的引导下,市场上新推出的电动汽车续驶里程普遍在400公里以上,以往能超过400公里续驶里程的电动汽车仅寥寥几款车型。

  前文提出,按照一辆车搭载容量60kWh的电池包来计算,磷酸铁锂与三元锂电池的成本差约为1.8万元,但续驶里程为250公里到400公里之间的车辆补贴也为1.8万元,在成本上已经抹平了两者之间的差距。超过400公里后的车辆补贴更多,磷酸铁锂电池的成本优势就更体现不出来了。

  在补贴和利益的驱动下,整车企业纷纷选择三元锂电池。高工产业研究院(GGII)数据显示,2014年至2019年,磷酸铁锂装机量在2016年达到4GWh的顶峰,此后连续3年下滑,2019年装机量仅1.74GWh,三元锂电池的装机量从2014年的0.15GWh增长到2019年的37.51GWh,两者相差超过21.55倍。

  不过,这几年补贴大幅退坡,按照既有规划,2020年新能源汽车补贴进一步退坡。在补贴退坡的情况下,三元锂电池与磷酸铁锂的成本差距显露无疑。这也是有些企业开始考虑磷酸铁锂的重要原因。

  中国市场学会营销专家委员会秘书长、北京大学经济学院副教授薛旭告诉记者,大多数消费者对价格比较敏感,尤其是中低端车型消费者更敏感。我国新能源汽车大多数集中于中低端,价格低是一项有力的竞争武器。

  ■高端三元、低端铁锂趋势难改变

  磷酸铁锂因为能量密度低,在乘用车领域,近年来多应用于A00级、A0级车,这给了消费者低端动力电池的印象。不过,行业在磷酸铁锂上的不断探索,再加上特斯拉与宁德时代洽谈使用无钴磷酸铁锂电池的传言,以及比亚迪研发刀片电池等,似乎证明,磷酸铁锂大有走高端化路线的可能性。那么,在乘用车领域,磷酸铁锂是否会全面开花?

  肖成伟告诉记者,磷酸铁锂与三元锂电池各有自己的优势,今后的趋势仍然会是高端车型采用三元锂电池,低端车型装配磷酸铁锂。

  分析特斯拉,其一直走的是高端路线,并有良好的市场口碑,但也正因此,特斯拉的消费群体太过小众,无法给特斯拉提供足够的利润。纵观全球著名的汽车企业,都少不了亲民车型,特斯拉显然也想开发出亲民车型,于是把希望寄托在Model 3上。亲民车型的价格必须具有竞争力,特斯拉与宁德时代的合作,正是希望利用磷酸铁锂的低成本让Model 3车型显出亲民特性。但也必须认识到,Model 3车型与之前推出的Model S、Model Y车型相比,显然定位于低端。

  广汽新能源技术中心副部长刘太刚曾对记者表示,对于磷酸铁锂电池,此前主要担心的问题是消费者的产品认知问题,如果特斯拉也采用的话,可能对市场会有带动作用。不过,在肖成伟看来,宁德时代的CTP技术、比亚迪的刀片电池等能否取得成功,还要经受市场的考验。

  事实上,在业内人士看来,无论是CTP技术还是刀片电池,都是在技术应用上的突破,并不是电池材料本身发生根本性变化。记者也从多位企业专家对刀片电池进行的讨论中了解到,与原有的电池相比,刀片电池是把两头出极耳的电池进行加长,加长之后,会带来很多好处,但也有问题需要克服。比如,安全隔舱变大之后,发生热失控时起火速度加快;电池串加长之后,振动、冲击、疲劳的挑战更突出;电池固定更多依赖粘接,以后拆解和梯次利用更麻烦;没有纵横支撑梁,在某些方向上要求外框具有更高的强度等。

  还有企业专家担心,刀片电池在尺寸大幅增加的情况下,电芯内叠片尺寸也会大幅增大,叠片尺寸增大之后,在生产与今后的使用过程中,难免会发生错位。

  总体来看,动力电池向低钴、无钴方向迈进已成为趋势,磷酸铁锂不含贵金属与行业发展趋势也相吻合,但在乘用车领域能否全面开花,还得看技术本身能不能经受得住考验。  


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