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        磷酸鐵鋰電池市場份額反超三元鋰電池,真的要逆襲成功了?

        作者:陳玲麗 時間:2022-11-29 來源:電子產品世界 收藏

        (NCM/NCA)和(LFP)是現階段電動汽車動力領域最主流的兩種技術路線。隨著電池原材料價格不斷上漲,具有成本優勢的電池開始被更多車企采用。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/202211/441024.htm

        2022年第一季度,電池的裝機量已全面反超電池,逐步提升。TrendForce在一份報告中預測,從2024年開始,磷酸鐵鋰電池的將超過電池。

        特斯拉是最早大規模采用磷酸鐵鋰電池的車企,該公司2022年第一季度生產的電動汽車中近50%采用了磷酸鐵鋰電池;福特汽車也計劃推出搭載磷酸鐵鋰電池的電動車型,大眾集團、小鵬汽車等公司也在推進搭載磷酸鐵鋰的電池車型;還有一些電動汽車制造商為部分車型增加了磷酸鐵鋰電池版本,Rivian此前宣布推出R1T皮卡、R1S SUV和EDV廂式貨車的磷酸鐵鋰電池版本。

        磷酸鐵鋰電池“翻紅”

        隨著新能源汽車市場的不斷升溫,作為核心部件的動力電池也備受關注。在動力電池行業發展過程中,產業鏈不斷追求一個三角,那就是 —— 更優越的性能、更低的成本、更好的安全性。

        目前,動力電池的基本上被磷酸鐵鋰電池以及三元鋰電池所包攬,二者的競爭格局也一直在變化。三元鋰電池是“性能派”代表,其能量密度更高、低溫續航能力更好,但其安全性較差、成本更高;相反,“性價比派”磷酸鋰電池能量密度較低、低溫續航較差,但成本更低、更安全、循環壽命更高。

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        早期,磷酸鐵鋰電池在國內一度占比過半,但隨著中國將發展新能源汽車上升至戰略高度,為了引導電動汽車行業持續突破瓶頸,2018年國家新能源車補貼加入了電池能量密度這項考核標準,能量密度的門檻不斷提高。受限于電化學特性,磷酸鐵鋰電池能量密度只有120Wh/kg左右,同樣的重量下電池容量比高鎳三元鋰電池少了33.3%。

        補貼政策和用戶對能量密度、續航的需求高居不下,三元鋰電池逐漸成為了更加主流的選擇。當然,得益于政策的傾斜,在這幾年里三元鋰電池也得到了高速的發展。

        當2019年乘用車領域取消地方補貼,總體的退坡幅度約為60%-67%,磷酸鐵鋰電池又重回行業焦點。當然磷酸鐵鋰這些年也取得了極大進步,當初磷酸鐵鋰的電動車續航都超不過200km,而現在磷酸鐵鋰具代表性的比亞迪刀片電池首發車型續航已經達到605km。

        2021年5月,我國磷酸鐵鋰電池月產量首次超過了三元電池;今年9月,磷酸鐵鋰電池裝車量20.4GWh,占總裝車量64.5%,同比增長113.8%,環比增長18.5%,裝車量已經連續16個月超越三元鋰電池,且二者占比差距呈現持續擴大。

        為何磷酸鐵鋰電池能實現

        近年來,隨著磷酸鐵鋰產業技術不斷突破,能量密度不斷提升、安全性更高、成本更低,不含鎳、鈷等稀少金屬,代表了符合產業發展方向的綠色電池。相比三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池有著更強的安全性和更好的穩定性,它的正極材料是磷酸鐵鋰,能有效避免因鎳鈷鋁不穩定的高溫結構所帶來的風險。

        除了穩定性,成本及穩定的原材料供應,是磷酸鐵鋰電池一個重要的優點,這也是很多車型選擇磷酸鐵鋰電池的重要原因。三元鋰電池正極中包含鎳、鈷、錳三種元素組成的“三元前驅體”,因此在電池能量密度方面具有性能優勢的同時,受關鍵材料價格上漲的影響也較大。

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        01 磷酸鐵鋰電池不含鎳、鈷等稀少金屬

        近年來,新能源汽車發展迅速,三元鋰電池使用大量的鎳、鈷資源整體處于供不應求的狀態,導致了原材料價格暴漲。反觀磷酸鐵鋰電池,鋰資源和磷酸鐵資源充足,所以相關成本相對較低。更穩定的原材料、更低的成本,也讓磷酸鐵鋰電池再次成為市場主流。

        全球700萬噸的鈷儲量,在新能源汽車滲透率僅保持20%的情況下,一年就使用掉全球2%的鈷資源。但實際上,新能源汽車的發展速度不會是等比例的,對鈷資源的需求在持續快速增長。

        如果實現100%新能源滲透率,即實現汽車全面電動化,電動汽車的鈷儲量就需要340萬噸,全球700萬噸鈷儲量根本不夠用。照目前新能源汽車推廣應用的加速度,如果不加以去鈷干涉,全球鈷儲量可使用時間可能不足10年。

        同時,預估到2050年,鎳年度消費量將從當前的250萬噸增至920萬噸。照此計算,全球9400萬噸鎳儲量,僅大概夠用10年時間。從可持續發展考慮,去鈷去鎳勢在必行。

        面對新能源車滲透率提升、鈷鎳原材料價格飆升、供需矛盾加劇等挑戰,越來越多的產業鏈企業加入到磷酸鐵鋰行列,要擺脫對不可再生資源的依賴,加速去鈷、去鎳,布局更安全可靠、更綠色環保的電池路線。

        02 解決磷酸鐵鋰電池的硬傷

        2020年三元鋰電池的發展逐漸放緩,但是磷酸鐵鋰電池則突飛猛進。能量密度低和低溫性能差,一直是磷酸鐵鋰電池的硬傷,電化學特性很難改變,但是可以用輔助技術來克服。

        2019年底,寧德時代正式發布了CTP(Cell To Pack)技術,簡單來說這個技術就是改變電池包內部的布局結構,去掉模組將電芯直接組成Pack。這種無模組的結構帶來的好處就是電池包的體積利用率上升15-20%,能量密度提升10-15%,零部件數量減少40%,生產效率提升50%。

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        結果就是磷酸鐵鋰電池系統能量密度可以超過160Wh/kg,成功摸到了補貼政策的大門。這是個很重要的前提,如果鐵鋰電池達不到補貼政策的要求,也就達不到降本的目的,那就還不如繼續用三元鋰電池。

        采用類似技術的,還有一直在磷酸鐵鋰電池領域奮斗的比亞迪。在2020年初,比亞迪正式發布了刀片電池,原理上和寧德時代的CTP技術非常相似,都是通過去掉電池模組的方式,在電池包有限的空間里放下更多的電池,以提高Pack的整體能量密度。

        另外,針對磷酸鐵鋰電池低溫性能差的痛點,寧德時代也在2019年發布了電芯自加熱技術,通過使用BMS控制算法和整車動力總成架構,可以控制電芯在短時間內進行快速充放電。讓電芯從內部發熱,實現電芯的自加熱效果。

        除了電池本身的提升以外,基礎建設的提升也是磷酸鐵鋰電池的重要推手。越來越方便的充電環境下,用戶也對續航的敏感度逐漸下降,這也是磷酸鐵鋰出現的重要契機。

        03 磷酸鐵鋰電池的價格是核心競爭力

        磷酸鐵鋰電池讓電池廠家和車企主動使用磷酸鐵鋰電池的最核心的原因是:價格。

        2020年10月,特斯拉第一次使用三元鋰以外的電池類型,正式推出了采用寧德時代磷酸鐵鋰電池版本的Model 3,標準續航版車型NEDC續航從之前的445km提升至了468km,但是售價卻從27.15萬元降低至24.99萬元,購車門檻進一步降低。

        從逐漸提高的銷量和上海超級工廠生產的Model 3出口歐洲、日本市場,可以看出特斯拉已經完全認可了來自中國的磷酸鐵鋰電池,也想依托于磷酸鐵鋰電池的價格優勢,獲得更多海外市場。

        可以看出磷酸鐵鋰的崛起,讓電動車的整體BOM成本大幅下降,也讓電動車可以以更高的性價比觸及到更多想要嘗試純電動車的消費者,而磷酸鐵鋰電池的出貨量也隨之大漲。

        未來動力電池市場格局

        政策的逐步推出,新能源汽車行業也將逐漸回到市場化的時代。消費者對電動車接受度不斷提高后,磷酸鐵鋰電池依靠更低的價格,替代三元鋰電池覆蓋了一部分價格敏感性用戶,但是偏低的電池能量密度和更弱的低溫充放電性能也是磷酸鐵鋰電池無法避開的弱電場景,對于續航敏感型的用戶三元仍然是最優選擇。

        磷酸鐵鋰和三元鋰在當今這個時代并沒有絕對的孰優孰劣,二者更像是面對這個多樣化市場互補的產品。就像燃油車時代,賣到中東地區的車型需要更大的散熱水箱,而遠東地區的車需要更大的PTC加熱組件。電池也需要更極致的價值釋放。

        值得關注的是,磷酸鐵鋰雖然市占率不斷提升,但并不意味著三元鋰電池將會一蹶不振。目前,三元高鎳路線依然占據大量市場份額,而且隨著新能源汽車市場多元化的發展路徑,不同的車型、不同的價格對于動力電池的需求注定也是不同的,兩者之間不會出現絕對的替代關系。

        采用磷酸鐵鋰電池的舉措不僅可以在原材料漲價的趨勢下保持入門車型的價格吸引力,還可以更好地將三元鋰電池產量分配給高端長續航車型,以此減緩三元鋰電池短缺帶來的供應壓力,進一步擴大電動車型整體產能。 

        在市場和技術以及補貼政策的導向之下,具有壽命、成本、安全性優勢的磷酸鐵鋰電池更多被平民車型、運營車型、商用車型所選;具有大容量、高能量密度、快充效率更高的三元鋰離子電池多為中、高端車型所選。

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        除了彼此間的較量,還有其他競爭者的出現。動力電池的技術演進分為材料迭代和結構迭代,雖然因動力電池在化學配方上突破起來成本高、開發周期長,近年結構迭代的步子更大,但是動力電池廠商并沒有放棄通過材料顛覆掌握更多行業話語權的野心。

        日前,寧德時代透露鈉電池最快于明年三季度量產。相比于鋰電池,鈉電池原材料獲取方便、價格便宜、循環壽命長。鈉電池的成本理想情況下會比鋰電池成本降低30%左右,有望實現對鉛酸、磷酸鐵鋰電池的部分替代。

        為了尋找性能更好的電池,現在有的企業還把“槍”瞄準到了“燃料電池”。近一年,國家與地方政府也不斷推出關于燃料電池的政策,想通過燃料電池實行“彎道超車”。

        而且,隨著鈉離子電池、固態電池等新型電池技術的研發布局不斷加快,未來動力電池技術路線將會開始更加激烈的市場爭奪戰。



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