三元鋰電池為何成市場主流? 比亞迪或掀起磷酸鐵鋰熱潮

2020-12-07 電子發燒友

三元鋰電池為何成市場主流？ 比亞迪或掀起磷酸鐵鋰熱潮

電動大咖 發表於 2020-04-01 10:03:50

3月29日，比亞迪發布了新一代磷酸鐵鋰電池「刀片電池」。比亞迪集團副總裁兼弗迪電池董事長何龍透露：「幾乎所有汽車品牌，都在與比亞迪探討基於『刀片電池』技術的合作方案。」

更有業內人士表示，「刀片電池」就是比亞迪之刀，將重新「切割」動力電池的市場格局。

三元鋰電池為何成市場主流

在比亞迪刀片電池發布之前，三元鋰電池才是動力電池市場的主流選擇，不管是裝機量，還是市場份額，都在逐年擴大。

相關資料顯示，2016年三元鋰電池的裝機量為6．3GWh，市場份額為22．6％；至2019年，三元鋰電池的裝機量達38．5GWh，市場份額也攀升至61．7％。與此同時，磷酸鐵鋰的市場佔比卻逐漸年下滑，2016年磷酸鐵鋰的裝機量為20．3GWh，市場份額為72．7％；2019年磷酸鐵鋰的裝機量為20GWh，市場需求量變化不大，但是市場份額卻跌至32％。

造成三元鋰電池與磷酸鐵鋰的市場份額對調的關鍵因素在於，政府補貼在過去今年不斷向高續航高能量密度的車型傾向。

根據新能源汽車補貼標準，2017年，續航裡程超過100公裡的電動汽車就可以享受國家補貼；2018年，續航裡程超過150公裡的電動汽車才能享受到國家補貼；進入2019年，享受國家補貼的門檻提升至250公裡。

與此同時，乘用車上留給電池的空間終究有限，裝載的電池越多、能量密度越高，才有可能滿足政府補貼標準。在能量密度方面，磷酸鐵鋰電池單體能量密度通常在90－120Wh／kg之間，而三元鋰電池單體能量密度可以達到200Wh／kg左右，可見三元鋰電池的能量密度優勢較為明顯。同時，磷酸鐵鋰電池振實密度僅0．7－1．4g／cm3，遠低於三元材料的2．2－2．8g／cm3，導致體積比能量密度弱勢明顯。

市場方向錯了？

但是，比亞迪卻並不認可三元電池成為市場主流發展方向。在比亞迪「刀片電池」發布會上，王傳福稱：「我相信，『刀片電池』將倒逼整個新能源汽車行業做出改變，讓行業進入良性發展的快車道。」

儘管三元電池擁有能量密度高等優勢，但是在性價比、安全性等方面卻難以與磷酸鐵鋰電池相比。

在性價比方面，磷酸鐵鋰電池核心優勢則在於價格低廉，由於磷酸鐵鋰正極材料不含鈷等稀有金屬，相比三元材料成本優勢明顯，以2019年底的市場行情來算，磷酸鐵鋰正極材料價格僅4．3萬元／噸，而三元523正極價格為13．8萬元／噸，三元811正極價格高於18萬。

2015至2018年間，鈷的價格上漲了兩倍，最高時價格一度到達8萬美元／噸，是三元鋰電池中最貴的材料。歐盟聯合研究中心（JRC）報告指出，預計2030年需求缺口或將超過6．4萬噸。

在實驗條件下，磷酸鐵鋰電池循環5000次後，剩餘容量為84％，三元鋰電池循環3900次後，剩餘容量只剩下66％，相比之下，磷酸鐵鋰電池的循環壽命要遠遠大於三元鋰電池。

在安全性方面，三元鋰電池正極材料的分解溫度在200℃左右，磷酸鐵鋰電池正極材料的分解溫度在700℃左右，短路的磷酸鐵鋰電池單體，基本不會出現著火的情況，三元鋰電池則不然。

比亞迪認為，安全才是動力電池最核心的因素。王傳福表示：「刀片電池最大的特點就是安全，將引領全球動力電池技術路線重回正道，「把『自燃』這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。」

在比亞迪公布的對三種電池進行針刺實驗中，在同樣的測試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，並發生極端的熱失控——劇烈燃燒現象，；傳統塊狀磷酸鐵鋰電池在被穿刺後無明火，有煙，表面溫度達到了200℃～400℃；「刀片電池」在穿透後無明火，無煙，電池表面的溫度僅有30℃－60℃左右。

寧德時代、國軒高科再跟進

除了比亞迪，寧德時代也對電池技術進行深度開發。日前，特斯拉方面曾傳出消息，在國產Model 3上使用寧德時代CTP無模組動力電池包技術。

資料顯示，CTP，其全稱為Cell To Pack。CTP技術最直接的作用就是提升電池包的能量密度，進而提升續航能力。由於磷酸鐵鋰電池能量密度低主要受制於磷酸鐵三種材料的電化學特性，短時間是沒有辦法在技術上實現突破，所以寧德時代通過改變PACK形式來提升能量密度。

此前有消息稱，寧德時代為大眾汽車提供的CTP磷酸鐵鋰電池的電池包，能量密度已經達到了160Wh／kg。這樣的數據基本上可以滿足特斯拉國產車型標準續航升級版的續航要求，同時也能達到國家新能源補貼政策的最低標準。

當然，除了成本更低外，磷酸鐵鋰電池的另一個特性就是電池穩定性好，安全性更高，且壽命也更長。但不可忽略的劣勢除了能量密度低外，LFP電池在低溫情況下性能表現會明顯遜色於三元鋰電池。還有就是特斯拉一直強調的超充技術，目前也無法確定其是否可以在LFP電池上得以延續。

此外，國軒高科也在研發新型工藝。今年2月底，國軒高科方面表示，通過對PACK工藝技術改進以及電池包設計優化，國軒高科磷酸鐵鋰電池單體能量密度實驗階段已突破200Wh／kg
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