王传福的刀片,劈来了磷酸铁锂的春天
卡门精选2021-06-22
行业大公司
比亚迪的刀片,马斯克的“镍”缘

本文来自微信公众号“车东西”(ID:chedongxi),作者:Juice,未来汽车日报授权发布。

电动汽车的核心部件——动力电池,正在发生新一轮的技术路线更迭。

刚刚过去的5月份,磷酸铁锂电池的产量大幅超过了三元锂电池。装车量虽然仍略低一些,但是同比增幅高达458%,按照这个节奏6月份就能超过三元锂电池。

这意味着,过去几年称霸动力电池市场的三元锂电池,即将被磷酸铁锂电池全面反超,动力电池的技术发生了重要变化。

作为磷酸铁锂电池的核心玩家,比亚迪的操盘手王传福最近更是表示,“比亚迪刀片电池以一己之力把磷酸铁锂从边缘化拉回来!”

这也从侧面说明了磷酸铁锂的发展势头之猛。那么动力电池市场当下不同产品的市场份额究竟如何?磷酸铁锂是如何实现反超的?比亚迪是否又真是头号功臣呢?

01 磷酸铁产销量暴涨,即将赶超三元锂

2021年5月份,在动力电池领域可能是一个重要的历史节点,在这个平平无奇的月份里,磷酸铁锂电池的产量几年来首次超过了三元锂电池。

中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2021年5月份,我国动力电池产量为13.8GWh,与去年同期相比增长了 165.8%,跟上个月相比也增长 6.7%。

其中三元锂电池的产量为5.0GWh,占比为36.2%,同比增长了 62.9%,但环比下降 25.4%,而磷酸铁锂电池则实现了双增长,总产量为 8.8GWh,占比为 63.6%,同比增长 317.3%,环比增长 41.6%。

▲中国汽车动力电池产业创新联盟公布动力电池产量情况

值得注意的是,即使将视线放到今年前五个月来看,磷酸铁锂电池的产量也略微占优。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,今年1~5月份,我国动力电池产量累计为 59.5GWh,同比累计增长 227.3%。

其中三元锂电池的总产量为29.5GWh,占比为49.6%,同比增长 153.4%,而磷酸铁锂电池的总产量则为29.9GWh,占比为50.3%,同比增长 360.7%。

也就是说,在5月份之前,三元锂电池和磷酸铁锂电池的产量也非常接近了,而5月份磷酸铁锂电池的爆发,让磷酸铁锂电池的产量彻底超过了三元锂电池。

那么,在产量之外,磷酸铁锂电池和三元锂电池的装车量变化如何呢?

通过中国汽车动力电池产业创新联盟数据可以看到,现阶段,磷酸铁锂电池的装车量还没有超过三元锂电池,但在数量上已经非常接近了。

数据显示,今年5月份,动力电池装车量 9.8GWh,同比上升 178.2%,环比上升 16.2%。其中三元锂电池的装车量为5.2GWh,同比上升 95.3%, 环比上升 1.0%;而磷酸铁锂电池的装车量为4.5GWh,同比上升458.6%,环比增长 40.9%。

▲中国汽车动力电池产业创新联盟公布动力电池装车量情况

今年1~5月份,我国动力电池的装车量为41.4GWh, 同比累计上升 223.9%。其中三元电池装车量累计 24.2GWh,占比为58.5%,同比累计上升 151.7%;而磷酸铁锂电池装车量为17.1GWh, 占总装车量 41.3%,同比累计上升456.6%。

从数据上来看,磷酸铁锂电池的装车量跟三元锂电池相比还有一定的差距。

但也还有一个数据非常值得关注,5月份,磷酸铁锂电池的装车量同比增长了458.6%,今年前五个月磷酸铁锂电池的装车量增长了456.6%,这说明磷酸铁锂电池今年的增长幅度非常明显,几乎增长了5倍。

而三元锂电池的装车量虽然也在同步增加,但是增长幅度跟磷酸铁锂电池相比还有不小的差距。

从数据上来看,磷酸铁锂电池的装车量短期内还没有减缓的趋势,随着时间的推进,磷酸铁锂电池的装车量也将会进一步突破。

正因为如此,有部分专家还认为,6月份,磷酸铁锂电池的装车量将会超越三元锂电池。

02 电池技术路线大转折,双雄格局奠定

如果6月份磷酸铁锂电池能够在装车量上对三元锂电池完成反超,这将会是动力电池技术路线之争上的重要时刻,毕竟此前动力电池领域一直被三元锂电池把持。

与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池的能量密度一直占据优势。此前磷酸铁锂电池单体能量密度为130~150Wh/kg,三元锂电池单体能量密度最多可以做到210~280Wh/kg。

而国家政策此前对于能量密度比较推崇。

2017年,国家正式把能量密度调整系数引入到补贴计算公式中,当时能量密度补贴的下限是90Wh/kg,120Wh/kg的能量密度就可以拿到最高1.1的补贴系数。到了2018年,能量密度的最低补贴标准提升到了105Wh/kg,能量密度的最高补贴标准提升至160瓦时/千克,补贴系数也随之提高至1.2。

这就意味着电池的能量密度越高,能拿到的补贴也就越多,而高能量密度则是三元锂电池的特长,因而从2017年开始,三元锂电池的装车量就逐步上升。

▲汽车动力电池

近两年,国家改变新能源补贴政策。2019年,新政策规定,即使电池的能量密度超过了160Wh/kg补贴系数也不会超过1倍,这意味着电池能量密度方面的优势已经不能再为车企带来更多的补贴。2020年则维持了这一数据。

▲2019年补贴政策截图

更高的能量密度拿到的补贴并不会增加,因而车企和电池企业也不再过分追求电池的能量密度,这样一来磷酸铁锂电池的优势就开始显现出来了。

磷酸铁锂电池是采用了磷酸铁锂作为电池的正极材料,磷酸铁锂晶体中的P-O键难以分解,就算是在非常高的温度或者过充的时候也不会结构崩坏,当电池的温度处在500摄氏度~600摄氏度的高温时,其内部的化学成分才开始分解,而这也决定了磷酸铁锂电池的安全性更高。

而循环寿命长则是磷酸铁锂电池的另一个优点。公开数据显示,磷酸铁锂电池的在循环了3500次之后,电池的寿命才会衰减至80%即强制更换的界限,而三元锂电池在循环了2000次之后就需要更换了。

估算来看,磷酸铁锂电池的使用寿命可以达到10年以上,而三元锂电池的使用寿命在6~8年。

另外一点比较重要的是,磷酸铁锂电池的成本要低于三元锂电池。

磷酸铁锂电池是生产过程中不会使用钴这样的贵重金属。钴是一种稀缺金属,产量少且分布不均,美国地质勘探局数据显示,全球陆地钴资源的储量约为700万吨,其中刚果(金)的储量占比为52%、澳大利亚储量占比为17%,古巴的储量占比为7%,其他国家的储量则非常低。

而这也是三元锂电池成本居高不下的原因。比亚迪总裁王传福在近期的表示:“三元电池用了很多金属钴和金属镍,这些资源在中国很少,我们不可能从石油依赖进口,转变成稀有金属依赖进口,这都会有被卡脖子的风险,所以我们认为大规模使用的电池一定不能依赖稀有金属。”

▲比亚迪总裁王传福

正因为没有采用贵重金属,公开资料显示,磷酸铁锂电池的度电成本可以控制在600元内,而三元锂电池的度电成成本在1000元左右。

安全性高、循环寿命长并且成本低也让磷酸铁锂电池重新走到台前。整个动力电池格局的也因此而发生了变化,从三元锂电池为主,磷酸铁锂电池为辅,变为了齐头并进的格局。

长期看,由于成本的优势,一些中低端车型或将会标配磷酸铁锂电池,而只有一些追求续航和更多功能的高端车型才会选用三元锂电池,而磷酸铁锂电池将会因此而成为主流。

随着磷酸铁锂电池的大量装车,电动汽车的成本也将会持续下降,这对新能源汽车普及的影响将会非常大。

从电池产业上来看,目前的动力电池格局或将也会发生变化,比亚迪这样主打磷酸铁锂电池的玩家,或将会登上发展的快车。

03 热门车偏爱磷酸铁,新车积极跟进

磷酸铁锂电池能够在装车量上超过三元锂电池,最直接的原因就是热门车型的带动,以及越来越多的车企开始效仿跟进。

乘联会数据显示,今年前五个月卖的最好的车型分别为五菱宏光MINI EV、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、比亚迪汉EV、广汽Aion S。

▲乘联会公布前五个月新能源销量榜单

这五款车中,五菱宏光MINI EV、比亚迪汉EV均采用了磷酸铁锂电池,而特斯拉Model 3和广汽Aion S也都有磷酸铁锂电池版本,Model 3的销售主力——后驱长续航版就只有磷酸铁电池。

目前五菱宏光MINI EV每个月的销量都稳稳的保持在2万台以上,虽说这款车电池的容量比较小,但如此庞大的一个销售量级,也给磷酸铁锂电池贡献了不少的装车量。

特斯拉Model 3和比亚迪汉EV则是主要的装车量贡献者。特斯拉Model 3基础版采用了磷酸铁锂电池,而这款车的电池容量为55kWh,这款车每个月的销量也可以稳定在1万台左右。比亚迪汉EV的电池容量为77kWh,这款车也保持了每个月销6000余台的销量。

但除了这三款畅销车型采用了磷酸铁锂电池,也有更多的爆款车型逐步换上了磷酸铁锂电池。

在刚刚过去的5月中,新造车三强之后小鹏汽车5月份的销量出现了环比增长,而造车这一现象的功臣则是小鹏P7。

▲小鹏P7

5月份,小鹏P7的销量为3797台,是小鹏P7自去年7月份大规模交付以来最高的月交付记录。销量大增的原因也很简单,小鹏汽车在今年5月份,正式交付了磷酸铁锂电池版本的P7。

这一版本的车型搭载了60.2kwh容量的磷酸铁锂电池,NEDC综合续航里程可达480km。但车辆的价格并没有下探,而是附赠了自动驾驶辅助功能,这套功能的价格超过两万元,属于变相降价。

小鹏汽车方面也表示,“P7磷酸铁锂版本自今年3月推出以来,市场需求强劲。”不出意外的话,6月份小鹏P7的销量还会继续增长。

另外,逐步杀入新造车第一梯队的哪吒汽车和零跑汽车主销车型也都搭载了磷酸铁锂电池。哪吒汽车5月份的销量为4508台,其中哪吒V的占比超过了90%,这款车采用的正是磷酸铁锂电池。

▲哪吒V

零跑汽车目前的主销车型为T03,这款车在今年5月份共计售出了3147辆,而这款车也采用了磷酸铁锂电池。

从上面这些例子也不难看出,目前销量最好的电动汽车和最有热度的电动汽车都推出了磷酸铁锂电池版本,也正是这些车型才让磷酸铁锂电池装车量逐步上升。

04 装配工艺改进电池性能,非比亚迪独家

磷酸铁锂电池能够对三元锂电池完成反超,表面上看是热门车型的带动,其实最核心的是技术进步的推动。

对于磷酸铁锂电池来说,最大的问题就是能量密度不足,目前多个电池企业已经拿出了应对措施。

比亚迪刀片电池直接将电池拉长,固定在结构件上,取消了模组和梁的设计,空间利用率达到了60%,比原来的电池提升了50%,更大的空间利用率也保证了电池空间能量密度。

公开数据显示,比亚迪的刀片电池包的能量密度达到了140Wh/kg,已经追上了部分三元锂电池的能量密度。

▲比亚迪刀片电池

在推出了刀片电池之后,比亚迪就开始扩大产能,并且将自己旗下的所有车型都更换上了磷酸铁锂电池,而首款搭载刀片电池的比亚迪汉EV也取得了不错的市场表现。

更重要的是,比亚迪的刀片电池改变了其此前的自产自销的模式,比亚迪打算向其他车企供货。比亚迪方面一直对外表示,几乎所有车企都在与比亚迪洽谈关于刀片电池的合作事宜,其中不乏国际知名品牌。

宁德时代的CTP技术主要是把原来的多模组方式改成了两个大模组的方式,省去了电池模组组装环节,可以减少包括线束、侧板、底板等在内约40%的零部件,与传统电池包相比,CTP电池包体积利用率提高了15%~20%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%-15%,另外还能大量节省成本。

正因如此,特斯拉开始从宁德时代处购买磷酸铁锂电池,让特斯拉Model 3的入门车型——标准续航升级版售价从27.1万降至24.9万元,降幅2.2万元。

▲特斯拉Model 3入门车型进一步降价

在降价了之后,在去年最后的两个月内,特斯拉的销量均突破了2万辆,正是这样的良好表现,也让更多的车企开始认真思考采用磷酸铁锂电池。

目前小鹏汽车也选用了宁德时代的磷酸铁锂电池,哪吒汽车的电池则采用了宁德时代、捷威动力等多家电池企业的电池。

不过,需要注意的是,磷酸铁锂电池也还存在一个无法缓解的问题——冬季续航缩水严重。

去年冬季,多个购买了特斯拉磷酸铁锂版Model 3和比亚迪汉EV的车主都在网上反映电池的续航能力打了折扣,有用户甚至表示续航直接打5折。

北京高压科学研究中心研究员高翔此前曾向车东西介绍称,与三元锂电池(正极材料为三元锂)相比,磷酸铁电池的正极材料导电性比较弱,在低温下这一弱点就会变得更加突出。

蜂巢能源的技术支持总监林育民也表示:“磷酸铁锂正极材料橄榄石晶体结构存在固定的缺陷,在低温情况下,容量与工作电压表现较差。”

高翔还向车东西介绍了另外一个可能存在的因素,即液态电解质在低温的时候,流动性比较差,锂离子在电解质中的扩散速率比较慢。而液态电解质在冬季低温下很容易降低流动性,所以目前液态电解质体系下的动力电池都会受到低温的影响。

而出现断崖性掉电的原因则主要跟车辆对电池的监测有关,这也是磷酸铁锂电池领域存在的一个难题。林育民告诉车东西,磷酸铁锂电池的放电电压很平,监控电量比较难,在实际使用过程中电流又忽高忽低,也监控不准。由于车辆系统监测存在一定的时延,这就导致了车辆表显里程会出现大幅下滑的情况。

但瑕不掩瑜,这些问题主要集中在北方用户身上,在中部和南方城市并不明显。

05 结语:动力电池领域仍处在激荡中

新能源汽车作为一个新兴的领域,其发展还没有最终定型,比如未来的电动汽车究竟是什么样子,现在还没有定论。而电动汽车的核心动力来源动力电池的最理想状态也还没有确认。

在三元锂电池大举进攻之前,磷酸铁锂电池一直是行业的王者,但在政策和能量密度的双重打击之下,三元锂电池迅速占领市场。而去年以来,磷酸铁锂电池又开始逐步在市场中占据一定的位置。

但就整个电池行业来说,目前所采用的几款电池都有不同的缺点,电池企业和车企的研究还一直没有停下来,总的来看,整个行业还将处在不停的变革之中

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