磷酸铁锂,东山再起

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被三元锂打压多年的磷酸铁锂近来有想重回王位的势头。

11月中旬,江西智锂科技有限公司的一份涨价函引起磷酸铁锂行业的波动,该公司决定从年11月19日起将磷酸铁锂材料价格每吨上涨元。

事实上,近两周以来,磷酸铁锂材料的均价已由3.3万元/吨提升至3.5万元/吨,提升幅度约元/吨。

原材料的价格上涨是推动磷酸铁锂价格上行的主要原因。市场数据显示,自9月以来,制备磷酸铁锂的原材料——碳酸锂的价格呈现持续上行趋势,当前电池级碳酸锂市场价格上涨至4.52万元/吨左右,较年中底部已有-元/吨的上涨。

材料价格的上涨的原因则是磷酸铁锂动力电池市场的持续回升,过去几个月,磷酸铁锂动力电池的装机量同比持续翻番,正在不断缩小与三元锂的占比差距。

作为目前占比排在三元锂之后的新能源汽车动力电池正极材料,磷酸铁锂从年以来由于政策的变动,被三元锂持续压制,而在如今新能源车补贴不断退坡,磷酸铁锂电池工艺不断提升的趋势下,成本优势再次显现,有望东山再起。

不过,东山再起不代表能完全击败对手,电动汽车高续航的需求仍然在,三元锂的需求会降低,但不会消失,未来两者大概率会处于分庭抗礼的状态。

曾经的王座被夺

按照技术路线不同,动力电池主要分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池等。不同的路线各有优劣势,相比之下,拥有高续航能力的三元锂电池和拥有成本优势及安全性能优势的磷酸铁锂是过去几年动力电池领域的主要玩家。

在我国大力推行新能源汽车的初期,成本优势突出的磷酸铁锂受到更多欢迎。-年,磷酸铁锂的出货量从1.2万吨升至5.6万吨,年其占到动力电池正极材料市场的64.1%,三元锂仅占22%。

不过,情况从年底开始发生变化。在新能源汽车补贴政策的大力推行下,多数企业利用磷酸铁锂的成本优势,制造续航里程仅在公里左右的微型或小型电动汽车来进行铺量,以便迅速获取补贴,占领市场。

为了让新能源汽车更全面健康的发展,年底,新能源补贴政策正式将电池能量密度纳入补贴标准。一时间,续航能力成了电动汽车的衡量标准,拥有更高能量密度的三元锂电池开始受到追捧。年,三元锂电池装机量占比迅速攀升,达到45%,磷酸铁锂开始下跌,占比下滑到49%。

-年动力电池体系占比

而在年,三元锂已经实现反超,占当年装机量的59%,磷酸铁锂下滑到39%。到了年,三元锂占比已上升到65%,磷酸铁锂占比为33%,相比年,占比已缩水一半。

这期间,对三元路线布局最早的宁德时代迅速成长为全球动力电池巨头,年-年连续占据全球动力电池装机量首位,国内市场占比超过50%,与国际国内各大主机厂都建立起电池供应合作。

而在动力电池领域入局最早的比亚迪,前期过多专注于磷酸铁锂,直到年市场份额被宁德时代反超,才反应过来布局三元锂,而且直到年7月,电池才开始正式外供,此前多供应于自家的新能源客车。

脚步的缓慢使比亚迪难以重新夺回市场,年,比亚迪动力电池国内市场份额仅为15.9%,宁德时代市场则为55.8%。

当人们都在认为三元锂将会继续称霸动力电池市场,磷酸铁锂注定被打压的时候,情况却开始发生了变化。

工艺不断优化、爆款车型加持

磷酸铁锂电池的优势是成本更低,劣势则是续航能力欠缺,而经过近几年技术和工艺的发展,其与三元锂的续航差距正在不断缩小。

过去,新能源汽车上的一个电池包是有数个电池模组拼装而成,电池模组又是有多个电芯拼装而成,电芯形成电池包的过程中,结构件、模组外壳、电池系统管理装置的加入使得整个电池系统能量密度有所下降。

动力电池系统结构组成

磷酸铁锂电池正是在通过优化电池包的工艺结构来实现能量密度的提升。不过,首先亮相的事实上是宁德时代。

年9月,在德国法兰克福国际车展上,宁德时代推出了全新的CTP方案(CellToPack),改变原有的电芯-模组-电池包结构,将电芯直接集成到电池包里面。

根据宁德时代介绍,相比于传统电池包,CTP可以使空间利用率提升15%-20%,零件数量减少40%,能量密度提升10%-15%,生产效率提升50%,大幅度降低了制造成本。

宁德时代之后,被低续航困扰已久的比亚迪也拿出的新的武器。

年3月,比亚迪发布了新的电池产品——刀片电池,其方法是将电芯大幅加长,将电芯设计成扁片长条形状,利用其在动力电池包内的整体排布,大幅提高体积利用率,最终实现在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。

刀片电池设计

相较传统的电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,单电芯能量密度为Wh/kg,续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平。同时,此种设计能够保证电芯具有足够大的散热面积,能够及时将内部的热量传导至外部,防止热量在内聚集,从而匹配较高的能量密度。

提升的工艺放在产品里才知道效果。今年10月,搭载宁德时代磷酸铁锂电池的国产Model3已经下线,电池能量达到55kWh,续航里程为公里。

公里似乎在目前来说和三元锂电池公里以上的续航有点差距,但相比早期磷酸铁锂电池不足公里的续航已大幅提升,且已完全能够满足日常出行需求。

最重要的是,成本优势在继续显现,推出磷酸铁锂版的Model3时,特斯拉将售价再次下调,目前已在25万元以下,相比此前降了2万元以上,已相当具有竞争力。

而首款搭载刀片电池的比亚迪“汉”已于今年6月上市,电池能量达到76.9kWh,续航达到公里,已经高于多数三元锂电池的续航能力。

10月份,特斯拉Model3国内的销量为辆,其中磷酸铁锂版本占比超过四成。纯电比亚迪汉(汉也有混合动力版本)销量达到辆,排在销量榜的第四位。

而8月份刚刚上市的宏光MINI也似乎继承了“五菱宏光”的神车气息,10月份销量已达辆,排在首位。虽然续航只有公里,但磷酸铁锂版2.88万元的起售价成了不少人的代步工具第一选择。

爆款车型成为带动磷酸铁锂电池上升的主要动力。三季度以来,德方纳米、贝特瑞、湖南裕能、湖北万润等磷酸铁锂正极龙头企业均处于满产状态。8-10月,磷酸铁锂动力电池装机量同比分别增长.2%、.1%、.5%,连续3个月涨幅翻番。

不是碾压,而是双雄争霸

磷酸铁锂持续向好,但并不意味着三元锂的落寞,未来两个方向大概率是双雄争霸的局面。

双雄争霸主要还是指技术方向的争夺,并不是指企业层面的争夺。从技术方向看,宁德时代的发展虽然是得益于三元锂的技术抢先,但其在磷酸铁锂市场并没有落下。年,宁德时代磷酸铁锂电池的出货量占到其动力电池总出货量的三分之一,并在国内磷酸铁锂出货量中占到6成的比例。

成本优势有市场,更高续航的高端车型也有市场。目前,多数高端车型基本搭载的都是三元锂电池,且高端车型仍然有继续提升续航能力的需求。

11月初,蔚来和宁德时代就发布了电池容量达到kWh的全新电池包,使蔚来ES8、ES6等中大型SUV的续航里程也达到公里以上。同时,其无热蔓延的设计也能保证电池出现热失控时,只冒烟,不起火,增强安全性能。

同样,11月24日,马斯克也表示特斯拉正在研究公里以上续航能力的电动汽车,而磷酸铁锂电池通过结构设计已经使其续航里程达到相对的上限,更高续航的电动汽车还是要依赖于三元锂电池。

同时,无论是宁德时代的CTP方案,还是比亚迪的刀片电池,都是利用结构优化提高磷酸铁锂电池的能量密度,而结构优化也同样适合于三元锂,也能够使其成本下降。

长城汽车旗下的蜂巢能源可以算的上是一个代表

蜂巢能源的前身是长城动力电池事业部,年2月独立为蜂巢能源科技有限公司,主要研究三元锂电池的生产研发。

年4月,蜂巢能源在上海车展上发布了高速叠片方形锂离子电池系列产品。

相比方形电池传统的卷绕工艺,叠片工艺具备天然的优势。叠片式极组呈长方形,几乎可以充满方形壳体空间,而卷绕式极组呈椭圆形,会造成壳体四角的空间浪费。

叠片工艺生产的方形电池优势明显,能量密度可以相应提高5%,循环寿命提升10%-20%。同时,因为极组有更好的结构适应性,电池变形和膨胀的几率大幅下降,边缘结构更简单,电池安全性更高。

蜂巢能源的叠片电池已经在年底开始交付,目前主要用于长城旗下欧拉品牌。欧拉也是目前纯电动销量榜上排名在前3的车型。

根据动力电池产业创新联盟的数据,10月份蜂巢能源的装机量已经进入了中国动力电池出货量排名的TOP10行列。

年10月动力电池装机量排名

而年将会是长城汽车在新能源领域全面发力的一年。在客户资源上,长城与宝马合资的光束汽车项目,也将会给蜂巢能源带来客户资源上的保障。在此之前,蜂巢能源也已与法国PSA集团签署了动力电池采购合同。

这个合作大概是蜂巢在欧洲建动力电池工厂的主要理由。年11月17日,蜂巢能源CEO杨红新宣布,该公司在欧洲的第一个动力电池工厂将落户德国萨尔州。蜂巢能源将会投资20亿欧元,建设总计达24GWh的动力电池产能。

再加上其在今年5月份宣布的无钴电池的方案已处于最后的测试阶段,并将在下个月(12月份)自己的“电池日”上发布新的产品,蜂巢能源似乎有望成为动力电池的新势力。

整体来看,虽然磷酸铁锂上涨趋势明显,但在技术方向上,基于成本和续航的双向需求,磷酸铁锂和三元锂将会是双雄争霸的状态,而在电池材料尚待突破的情况下,采用新的结构设计突围,动力电池领域则有可能出现新的玩家。




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