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磷酸铁锂:从偏安中国,到全球开战

盖世大V说 金刚新能源 2021-12-01 11:04:35

今年的动力电池市场,可谓波澜再起。故事的主角正是磷酸铁锂,伴随成本、技术和安全性等综合性能的进一步提升,磷酸铁锂实际已经成为中低端车型、中低配置车型的动力电池最佳选项之一。

这样的微妙变化,不仅让国内动力电池市场发生了翻天覆地的变化,也让全球动力电池市场蠢蠢欲动。

先是磷酸铁锂的“回归”。2017年被三元锂击败后,磷酸铁锂今年卷土重来,从7月开始,至今已经连续4个月装车量超过前者,今年累计装车量大概率也将实现反超,并一举拿下动力电池最大市场份额,成为动力电池最重要的技术路线之一。

再是磷酸铁锂的全球化。以往,磷酸铁锂更多是中国动力电池企业在玩,外国品牌基本在三元锂领域发力。如今LG新能源、SKI等电池厂商均表示将开发磷酸铁锂电池,奔驰、大众等车企也开始将磷酸铁锂作为重要电池选项。

从国内到全球,是的,一个属于磷酸铁锂的时代,已经到来。

1、成本优势凸显

今年国内动力电池圈最大的变化莫过于:磷酸铁锂电池装车量连续多月超过三元锂电池。7月,我国动力电池装车量11.3GWh,其中三元锂电池装车5.5GWh,磷酸铁锂电池装车5.8GWh。后面几个月,磷酸铁锂电池装车量接连超过三元锂电池。

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图注:数据来自锂解

这样的结果,并不难理解。

当新能源补贴殆尽,由三元锂和磷酸铁锂两种电池差异带来的续航差异,进而拿到不同的补贴,影响已经变得微乎其微。这时候,享有成本优势的磷酸铁锂电池自然再次成为车企的现实选择。

从7月到10月,磷酸铁锂电池装车量已经连续4个月超过三元锂电池装车量。1-10月,三元锂电池装车量累计54.1GWh,占总装车量50.3%,同比累计上升100.1%;磷酸铁锂电池装车量累计53.2GWh,占总装车量49.5%,同比累计上升316.4%。

所以不出意外,11月磷酸铁锂电池累计装车量将超过三元锂电池,至于今年累计装车量,前者大概率也将对后者实现反超。在时隔4年后,磷酸铁锂“重登王位”。

对于磷酸铁锂电池的回归,行业普遍认为是成本优势大,那么优势究竟有多大呢?似乎没有一个非常有说服力的数据。为此,我在中国锂电网查了下三元锂和磷酸铁锂电池材料的报价数据,看后挺受震撼。

中国锂电网的数据显示,11月29日,动力型磷酸铁锂电池材料的平均价格是8.7万/吨。为了验证这个数据,我在生意社又查了德方纳米、贝特瑞、光华科技等厂商的磷酸铁锂材料报价,也基本都在8.9万/吨。

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反观三元锂电池材料价格,中国锂电网数据显示,523型NCM三元锂电池平均价格22万/吨(为磷酸铁锂材料价格2.53倍),622型NCM三元锂电池平均价格24.45万/吨(为磷酸铁锂价格2.81倍),811型NCM三元锂电池平均价格27.15万/吨(为磷酸铁锂价格3.12倍)。

整体来看,三元锂电池材料价格是磷酸铁锂电池材料价格的2、3倍。跟我们普遍了解到的三元锂电池每Wh比磷酸铁锂电池贵几毛钱相比,这个差异带来的震撼无疑更大。

不过有意思的是,虽然磷酸铁锂电池材料较三元锂电池有不少价格优势,但从9月1日到11月30日的价格走势来看,却是持续上升的,这意味着,磷酸铁锂电池的价格优势在迅速缩窄。而这背后的原因,自然跟上游原材料价格疯涨直接相关。

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11月25日,上海有色网披露的数据显示,作为磷酸铁锂和三元锂重要的正极材料,碳酸锂已经连续三日报价突破20万元/吨的历史新高,较去年同期的4.35万元/吨上涨359.8%,年初至今上涨277.4%。

另一个正极材料氢氧化锂(多用于三元锂)的价格同样在猛涨。根据生意社的数据,截止11月17号这一周,氢氧化锂价格已经来到171940元/吨。而截止11月24日,上海域伦实业有限公司的电池级氢氧化锂已经报价20万元/吨。

在固态电池等其它更好的电池技术成熟前,锂电池将是新能源车最好的电池选择。而在磷酸铁锂和三元锂的对比中,前者的成本优势,将足以保证它在动力电池市场拥有一席之地。

2、性能短板得到补强

最近,一张特斯拉上海工厂每月电池装车量的图表在行业热传。

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关注点在于,在特斯拉面向国内销售的车型中,99%都搭载了宁德时代的电池,而宁德时代目前与特斯拉的合作是供货磷酸铁锂,这意味着,面向国内市场销售的特斯拉车型中,99%都搭载的是磷酸铁锂电池。

于我们这些新能源行业从业者来说,这个数据非常有穿透力,因为众所周知特斯拉之前是坚定的三元锂支持者,如今却对磷酸铁锂一边倒,这不得不引起大家的注意。

显然,磷酸铁锂电池如果只是因为成本优势,而没有技术优势,并不足以吸引特斯拉这种挑剔、对技术要求更高的品牌。这一点,我们可以从特斯拉Model 3切换电池前后的数据对比中得到答案。

2020款Model 3标准续航后驱升级版采用LG新能源的811圆柱电池,能量密度161Wh/kg,容量52kWh,整备质量1614kg,结果NEDC续航里程为445km。

切换宁德时代磷酸铁锂电池后的Model 3,电池包能量密度达到125Wh/kg,容量55kWh,整备质量1745kg,重了131kg,NEDC续航里程为468km。另外,两款车零到百公里加速时间均为5.6秒。

是的,切换磷酸铁锂电池后的Model 3标准续航后驱版,不仅没有因为整备质量的增加而加速变慢(最大扭矩增加了29牛米),同时续航里程增加了23公里,另外,还便宜了2.21万元。

从三元锂切换到磷酸铁锂,Model 3做到了“加量减价”,谁会不喜欢呢?从上文提及的特斯拉上海工厂99%产能都是磷酸铁锂电池,可看出消费者对磷酸铁锂特斯拉的无比热衷。

而在使用品质方面,磷酸铁锂特斯拉也没有让大家失望。据东北用户反馈,“磷酸铁锂Model 3冬季实际续航里程仍然可以达到380公里左右,并没有对半打骨折这种现象,所以整体是能接受的。”

另外,今年关于特斯拉自燃的报道,频次也比往年明显降低,尤其是换装宁德时代磷酸铁锂电池后的国产特斯拉,表现得相当“安全”,至今未曝出一粒自燃事故出来,“自燃销量比”非常出色。

所以,总体来说,Model 3,乃至后面的Model Y,其动力电池从LG新能源的三元锂切换到宁德时代的磷酸铁锂,这一步举措是完全成功的,甚至极大超出了预期。

磷酸铁锂特斯拉良好的技术和市场表现,让马斯克也不得不为磷酸铁锂点赞。8月下旬,针对用户咨询是选择三元锂Model 3,还是磷酸铁锂Model 3,马斯克表态“更喜欢磷酸铁锂”,他的理由是“磷酸铁锂可充电到100%,三元锂电池最好充到90%。”

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我们不知道马斯克对磷酸铁锂电池是否相见恨晚,但可以确定的是,他将重新审视特斯拉的电池技术路线,其中磷酸铁锂电池将占据一个更为重要的地位。

10月29日,有消息称,特斯拉已经向宁德时代预定了高达45GWh(约满足82万辆标续后驱Model 3装车)的磷酸铁锂电池,将用于明年的Model 3和Model Y车型。

尽管这个重磅消息未被特斯拉和宁德时代双方承认,但他们也未否认。一个是最大且尤为重视技术的新能源汽车品牌,一个是最大且技术最全面的动力电池品牌,双方的合作其实早已心照不宣。

在CTP、热管理等动力电池技术的加持下,磷酸铁锂的能量密度和相对安全性再上一层楼,已经成为中低端车型,或者中低配置车型最好的电池选项之一。凭借这样的技术突破,加上固有的成本优势,磷酸铁锂电池正焕发“又一春”。

不难想象,倘若CTC技术被普及,磷酸铁锂电池的优势将被进一步放大,市场也将更为可观。

3、韩系电池觉醒

特斯拉成功应用宁德时代磷酸铁锂电池,堪称“蝴蝶效应”,不仅为特斯拉宁德时代续签45GWh超级订单埋下伏笔,同时也激起其它外国电池厂商的艳羡,并发起追逐。

首先是LG新能源,作为特斯拉宁德时代这一合作下最大的输家,它将矛头转向了磷酸铁锂。今年9月初,据韩媒THE ELEC报道,LG新能源已于去年年底在韩国大田实验室开始研发磷酸铁锂电池技术,最快有望在2022年建设一条中试线。

除了LG新能源,韩系电池厂商SKI、SDI也几乎同步宣布进军磷酸铁锂电池领域。随着韩系电池全部进入磷酸铁锂电池市场,这意味着全球TOP10的动力电池品牌里面,仅剩下日系电池独苗松下未进入磷酸铁锂电池市场,其它都进了磷酸铁锂电池市场。

松下之所以不进入磷酸铁锂电池市场,一个重要原因是他们瞄准了特斯拉下一代圆柱电池——4680电池。10 月 25 日,松下正式发布了4680原型电池。松下电池部门负责人Kazuo Tadanobu表示,“这款电池将有助于加深松下与特斯拉的商业关系。”

松下因为拒绝跟特斯拉一起进入中国市场,不仅丢掉全球动力电池第一品牌的美誉,与特斯拉的关系也变得微妙起来。松下希望通过4680电池扳回一局,也许并没有那么简单,如今特斯拉中国99%的电池都是磷酸铁锂,对4680电池的需求又会有多少呢?

关键在于,4680电池的性能提升几何,以及成本控制能力,还有安全性保障。尤其是安全性,当新能源用户开始觉醒,一个时常自燃的特斯拉是不再被容忍接受的。

十年前,因为能量密度不高所以瞧不上磷酸铁锂,如今在CTP等技术的加持下能量密度跃升进而重新拾起磷酸铁锂,日韩电池企业对磷酸铁锂电池的低估,由此折射出背后的电池战略失误。

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即便日本松下还在负隅顽抗,在中韩的坐镇下,磷酸铁锂已经攻下两个最重要的阵地。

另外,随着欧美磷酸铁锂电池专利保护相继到期,不排除欧美也会诞生一些磷酸铁锂厂家。据悉,2021年,欧洲的磷酸铁锂专利已经到期,2022年,美国的磷酸铁锂电池专利也将到期。其实,中国也曾被磷酸铁锂电池专利卡住,只是中国“不吃这一套”。

1997年,磷酸铁锂电池“三巨头”美国威能科技、加拿大魁北克水电、美国A123系统开始在全球申请磷酸铁锂专利,妄图挟专利控制全球磷酸铁锂的发展,并从中得利。2005年,威能科技和A123开始在我国设厂生产磷酸铁锂电池,磷酸铁锂正式打开了中国大门。

几年后,我国磷酸铁锂电池产业初步形成,并成为全球TOP3电池生产国。彼时,摆在中国磷酸铁锂产业最大的问题是这些专利枷锁,尤其是加拿大魁北克水电的CN 100421289C专利,这是一个典型的圈地型专利。

据了解,加拿大魁北克水电依托专利壁垒,提出了不少被当时业内企业认为是相当无理的要求,包括:国内磷酸铁锂生产厂家需经由他们授权,入门费用1000万美元,每生产一吨磷酸铁锂至少需要支付2500美元专利使用费。

“他们的做法就是漫天撒网,跑马圈地,如果放任他们,中国的电池工业发展空间将受到极大的限制,甚至没法发展。”河南环宇集团董事长李中东在接受中国知识产权报采访时表示。

彼时,为了维护中国电池产业的持续健康发展,以及让未来新能源汽车产业避免受制于人,2009年,中国电池工业协会对加拿大魁北克水电公司的磷酸铁锂相关专利提出无效请求,国家知识产权局专利复审委员会经审理宣告其专利无效。

不管是技术突破、市场需求,还是专利壁垒打破,都在往磷酸铁锂利好的方向发展。磷酸铁锂,从偏安中国,到全球开战。

4、三元锂还有市场吗?

看到特斯拉在磷酸铁锂电池上吃到甜头,其它车企也开始重新审视磷酸铁锂电池。今年,现代-起亚、大众和奔驰等跨国车企纷纷宣布将磷酸铁锂电池作为旗下新能源产品的动力电池选项之一。

除了认识到磷酸铁锂电池的价值,对主要电池供应商LG新能源的三元锂电池所引起的一系列自燃,也是这些跨国车企转头选择磷酸铁锂电池的原因。现代电动车累计十多起自燃,通用电动车召回又召回……已然成为跨国车企的梦魇。

当磷酸铁锂电池的价值得到全球各车企的认可,一个老生常谈的问题相信已经成为各位心中的疑惑:三元锂还有未来吗?答案是肯定的。

大家对三元锂最大的疑惑是安全性相对磷酸铁锂较差,这样的常识再说并无意义。我们想说的是,电池之所以有安全隐患,核心在于热失控,这意味着,只要控制好热失控,不论什么电池,它都是相对安全的。

大家普遍提及磷酸铁锂电池更安全,因为它的热失控温度在500摄氏度以上,而三元锂电池普遍在300摄氏度以下。按照上述原理来看,以热失控温度高低来判定电池安全高低,这本就是谬论。

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那么如何控制好电池热失控?关键在于电池包技术。

去年11月6日,蔚来重磅发布100kWh电池包,这块电池包采用了宁德时代的“无热蔓延安全设计”技术,它能让电池包“只冒烟、不着火”,这也是全球首个不自燃的三元锂电池包。

李斌强调,我们不妄谈“永不起火”,凡事都要讲概率,我们已经把“起火”概率降到非常非常低。李斌让人喜欢,大抵是因为这般实诚。

除了宁德时代,其它企业也在这个方向持续努力,比如比亚迪推出了刀片电池,广汽埃安推出了弹匣电池,长城推出了大禹电池,岚图也推出了琥珀电池……

从结果来看,改善明显。尽管比亚迪刀片电池仍然发生了几起自燃,但相较之前的数量少了不少。另外,广汽埃安去年发生多起自燃,但今年至今却未见一例自燃,立竿见影。至于长城大禹和岚图琥珀电池,我们也可以期待下。

在安全问题被解决后,三元锂基本可以敞开飞翔,尤其是在对轻成本、重性能的中高端市场。近日,奔驰首席运营官马库斯·谢弗透露了奔驰Vision EQXX将于明年1月3日发布,这是一款紧凑型车,但是续航却里程高达1000公里。

宁德时代董事长曾毓群在今年4月就曾预测称,“在动力电池市场,磷酸铁锂的市场占有率会逐渐增加,三元电池的占比将减少,但还是会有很多高端车型对续航长度和高能量密度有需求,因此三元电池仍然会有市场空间。”

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图注:数据来自锂解

所以不难预测,在更好的动力电池出现前,锂电池(磷酸铁锂和三元锂)仍是车企最现实的动力电池选择。至于磷酸铁锂和三元锂两种电池的市场份额比例分配,孰高孰低都不意外,主要是两者为共生关系,而非对立关系。