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低温性能更差、能量密度更低 为何磷酸铁锂电池实现了逆袭?

2021年06月24日 21:52:01
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来源:买车大师

在电动汽车领域,动力电池是核心,而电池主要又分以下两种:

1、三元锂电池

2、磷酸铁锂电池

两种电池各有优劣,前者能量密度更高,单位体积和重量条件下可以储存更多电能,让电动汽车的续航更持久。并且其化学性能更活泼,在北方低温状态下表现也越好,缺点就是相对不安全,磕碰后容易造成电池短路甚至起火。后者能量密度较低,对低温的耐受度相对较差,寒冷地区冬天可能会出现续航减半甚至更低的情况,优点就是相对安全,同样程度的撞击,短路起火的概率会大大降低。

追求更长续航or追求更高安全?

从个人角度而言,三元锂电池的性能更优,成本也更高,因此更多人会选择三元锂电池。一般市场上中高端的电动车也会选择三元锂电池,而中低端车型会选择磷酸铁锂电池,参考特斯拉Model S/X(三元锂电池)与Model 3(混合搭载,磷酸铁锂趋于主流)。不过今年5月份动力电池的生产数据所展示出的趋势却透露了不同信息,两者1-5月的累计产量已经趋于持平,且三元锂电池的增速大幅落后于磷酸铁锂,这也是磷酸铁锂电池最近三年来从产量上首次超越三元锂电池。

再看动力电池的装车数据,5月磷酸铁锂电池共计装车4.5GWh,同比上涨458.6%,环比增长40.9%。按照这个增速,2021年6月也就是下个月,它就会实现逆袭,成为动力电池市场的老大。仅仅凭借安全,磷酸铁锂电池就能在短时间内收获大量订单?或许事情没那么简单!

磷酸铁锂 命途多舛

2016年底,国家调整新能源汽车推广补贴政策,首次将电动汽车搭载的电池能量密度纳入补贴参考指标。当时,磷酸铁锂电池的能量密度主要集中在70Wh/kg~80Wh/kg左右,与补贴政策中“纯电动乘用车动力电池系统质量能量密度不低于90Wh/kg,对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴”这一标准存在不小差距,这就意味着使用磷酸铁锂电池的新能源车型很有可能连补贴都拿不到。于是为了巨额补贴,新能源汽车生产厂家纷纷投奔三元锂电池的怀抱,连知豆这种类似老年代步车的产品,也都装上了三元锂电池。

政策的力量巨大,如此宏观背景下,成本更低安全性更高的磷酸铁锂电池市占率终于在2018年被三元锂电池彻底反超。根据动力电池联盟数据显示,2018年国内动力电池累计产量达70.6GWh,其中三元电池占比55.5%,磷酸铁锂电池占比39.7%。同期,三元锂电池和磷酸铁锂电池装车量分别为33.1GWh和22.2GWh,分别占装车量的58.1%和39%,似乎胜负已经非常明显。

然而,2019年新能源汽车的补贴退坡幅度平均约50%。随着补贴浪潮的退去,拥有低成本和高安全性优势的磷酸铁锂电池,似乎又活过来了。由于疫情影响,2020全年国内动力电池产量累计为65.9GWh,同比下降12.9%,但磷酸铁锂却逆势增长,累计销售30.8GWh,同比增长49.2%,成为销量唯一同比增长的动力电池类型。

各大品牌 用脚投票

数据层面的涨幅,对普通消费者来说可能还不够直观。没关系,咱们看看那些知名电动汽车厂商的选择,就一目了然了。去年下旬,特斯拉在旗下国产Model 3标准续航车型上开始推广磷酸铁锂电池,初期两个版本都有,用户可以自由选择。随后凭运气,提到什么是什么。再到如今,2021款Model 3标准续航车型全部使用磷酸铁锂电池,只有性能版车型还在使用三元锂电池。

而今年3月,特斯拉CEO埃隆·马斯克则在社交网站上表示,由于缺乏镍元素,三元锂电池供应困难,将有更多特斯拉车型使用磷酸铁锂电池。随后就有消息传出,特斯拉旗下另一款重磅车型Model Y即将使用磷酸铁锂电池。

接着再看小鹏,今年3月3日,小鹏汽车推出小鹏P7后驱标准续航车型,新车完全使用磷酸铁锂电池,其供应商为宁德时代。而比亚迪汉EV、上汽荣威ei5、北汽EU5等等数款走量车型也均投入磷酸铁锂电池的怀抱,甚至连宇通等客车品牌也都采用磷酸铁锂电池作为其新能源客车的储能部件。可以说,磷酸铁锂电池的阵营正在迅速壮大。

相比三元锂电池,磷酸铁锂电池确实拥有成本更低的优势,然而其大受欢迎也并非只有成本原因。三元锂电池在达到一定循环寿命后,其电池容量会进一步衰减,而磷酸铁锂电池的衰减曲线则明显缓慢很多。基于此特性,磷酸铁锂电池在容量衰减至70%左右时,虽然不能继续为电动汽车服务,但可以拆下放置于商用储能站,继续发挥余热。而三元锂电池则只能进行拆解,并对电池中的金属进行回收,利用率不高,且回收成本不低。

虽然目前针对新能源汽车动力电池回收强制性的政策尚未普及,执行要求也并不严格,但大概率行业会根据不断增加的新能源汽车数量,进一步升级加码。因此各大厂商也在为此而筹划准备,毕竟磷酸铁锂电池的处理难度和成本都要比三元锂电池低很多。

电池背后 巨头推进

目前,国内乃至全球范围内,动力电池的主要供应商为宁德时代、比亚迪、LG化学、中航锂电和国轩高科。从上述表格中不难看出,宁德时代凭借单月4.28GWh的装车辆和43.9%的占比,稳居第一,而比亚迪位居第二,两家市占率合计超过60%的巨头,其实都是磷酸铁锂电池的核心供应商。这就意味着,在磷酸铁锂电池产品的推广层面,已经形成了明显的头部效应。

不仅如此,据华安证券的一份调研报告显示,极限测算情况下,磷酸铁锂电池较三元锂电池在正极和电芯层面分别有55%和22%的成本优势。在现行补贴政策下,带电量55kWh、续航405km的三元锂电池替换为磷酸铁锂电池,成本可下降0.46万元至0.56万元。换而言之,在补贴退坡的大背景下,两家动力电池巨头完全可以通过更低的成本进一步扩大市场占有率,这对众多新能源汽车厂商和消费者来说显得格外有诱惑力。

针对磷酸铁锂电池明显的成本优势,巨头们也在纷纷加码,类似宁德时代在四川宜宾投资18亿元建设的“年产8万吨磷酸铁锂电池”项目也会越来越多,甚至连LG化学等专注高端动力电池生产的厂商也纷纷跟进,为市场加码。如今,磷酸铁锂电池已经呈现出一片火热的新气象。

大师观察

虽然前景一片光明,但并不意味着磷酸铁锂电池就一定能在未来与三元锂电池的竞争中占据绝对优势,其性能方面的劣势也十分明显。首先就是受制于结构特性,磷酸铁锂电池在北方低温状态下的性能严重衰减问题几乎无解;其次,由于化学特性,磷酸铁锂电池的能量密度接近极限,提升空间有限,难以出现革命性提升;最后,理论上三元锂电池的成本可以做到不高于磷酸铁锂电池,但由于最近大宗商品价格暴涨,才导致三元锂电池的成本居高不下,等市场平稳后,两者在成本方面的竞争还将继续。

因此,目前的市场行情只能体现出暂时的三元锂电池下行周期和磷酸铁锂电池上行周期,用逆袭来形容磷酸铁锂电池,为时尚早。

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