寧德時代、比亞迪與國軒高科齊上陣，磷酸鐵鋰電池強勢回歸？
來源：亞洲新能源汽車網
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發布日期：2020-04-14
4 月 1 日，工信部公示了一批符合財政補貼標準的新能源車型。其中有三款乘用車搭載了磷酸鐵鋰電池，分別是：比亞迪漢、北汽 EU5、上汽榮威 Ei5。顯然，這打破磷酸鐵鋰電池通常用于客車和專用車的慣例，意味著磷酸鐵鋰電池將開始進軍乘用車市場。此前，特斯拉與寧德時代合作磷酸鐵鋰電池的消息不脛而走。比亞迪在發布刀片時也透露，不少車企正在與比亞迪溝通合作事宜。曾經在技術之爭中落敗的磷酸鐵鋰電池，如今正在上演一場回歸之戰。主導這場戰役的電池供應商，則是寧德時代、比亞迪和國軒高科。電池單體主要由正極材料、負極材料、隔膜和電解液構成。充電過程中，磷酸亞鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經電解質傳遞到負極，嵌入負極碳材料；放電過程中，鋰離子自負極脫出，經電解質到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外部提供能量。由于不含重金屬或稀有金屬，磷酸鐵鋰電池的成本較低。此外，磷酸鐵鋰還具有天然的熱穩定性，因此在新能源車發展初期被廣泛應用。因此，在乘用車市場對續航要求不斷高漲的形勢下，磷酸鐵鋰電池最終被能夠滿足這一需求的三元電池趕超，前者后期主要被應用在了對續航要求相對較低的客車和專用車上面。國內動力電池的前三強寧德時代、比亞迪和國軒高科給出了自己的答案。2019 年 3 月，國軒高科研發的圓柱型磷酸鐵鋰電池開始在江淮 iEV7L 裝車。這款有著「國軒造」之稱的電池單體能量密度達到 190Wh/kg，配套乘用車的電池系統能量密度為 140.24Wh/kg，可以滿足新能源汽車 400 公里以上的續航里程。此外，通過在正極材料制備過程中加入特殊添加劑，以及對 PACK 工藝和電池包設計進行優化，國軒高科宣稱可以實現磷酸鐵鋰電池單體能量密度在實驗階段突破 200Wh/kg。與國軒高科側重單體能量密度提升有所不同的是，寧德時代和比亞迪采用了改進電池包封裝工藝的方法。2019 年 9 月，寧德時代推出 CTP（Cell to Pack）技術，將電芯直接集成到電池包，使電池包整體利用率提高了 15%-20%，零部件數量減少 40%。寧德時代當時稱，CTP 電池包的能量密度可以達到 200Wh/kg。2020 年 3 月，比亞迪發布刀片電池技術，將刀片形狀的長電芯直接組裝成電池包，將電池包的空間利用率提升了 50%。比亞迪的刀片電池將首次搭載在漢 EV 上，電池系統能量密度為 140Wh/kg。從現有車型看，只有比亞迪達到了可以對標三元電池的續航水平。對比工信部收錄的三款乘用車數據，比亞迪漢的電池系統能量密度最大。在電池容量尚未公布的情況下，比亞迪漢的續航里程達到了三元電池常見的 500 公里續航水平，單電機版的比亞迪漢還可以實現 NEDC 續航 605 公里。實際上，三款車型的動力電池分別來自 3 家供應商：北汽 EU5 由寧德時代提供，上汽榮威 Ei5 由國軒高科供應，比亞迪漢由弗迪提供，弗迪正是從比亞迪拆分出來獨立運營的電池公司，第一款產品是刀片電池。從 2019 年動力電池裝機量看，寧德時代、比亞迪和高軒高科是排名前三的公司。中國汽車動力電池產業創新聯盟數據顯示，2019 年全年，國內動力電池裝機量累計 62.2GWh，同比增長 9.2%。其中，三元電池裝機量累計 40.5GWh，同比增長 22.5%；磷酸鐵鋰電池裝機量共計 20.2GWh，同比下降 9.0%。如果以磷酸鐵鋰電池裝機量看，寧德時代的磷酸鐵鋰電池裝機量為 11.247GWh，市場份額達到 56.0%，比亞迪的磷酸鐵鋰電池裝機量為 2.781GWh，市場份額為 13.8%，國軒高科的磷酸鐵鋰電池裝機量為 3.218GWh，市場份額為 15.1%。而這三家中，至少有兩家對磷酸鐵鋰電池研發進行了堅決投入。比亞迪公司董事長王傳福在發布刀片電池技術時表示，刀片電池是一款凝結了比亞迪在動力電池領域近二十年研發和應用經驗，集成比亞迪從電池原材料制取到動力電池包制造全產業鏈優勢的「明星產品」。此前，國軒高科在接受投資機構調研時稱，在急速追求高能量密度的道路上，具有高安全性能的鐵鋰一度因為能量密度較低而被忽視，公司在產品戰略上沒有跟風，而是堅持「沒有安全就沒有未來」的原則，將磷酸鐵鋰電池應用在乘用車上。不過，整體來看，目前無論是刀片電池還是 CTP，抑或有著「國軒造」的磷酸鐵鋰電池，真正搭載在乘用車上后，各家的電池系統能量密度均與三元電池有一定差距。未來只有真正做到了 160Wh/kg 或更高后，磷酸鐵鋰電池的續航里程追上三元電池，更大規模的上車才有可能。其實，能量密度低是磷酸鐵鋰電池的根本缺陷，解決完這個問題后，磷酸鐵鋰電池還面臨兩重考驗：一個是電壓是否足夠穩定，另一個是如何解決低溫衰減的問題。在比亞迪發布刀片電池后，理想汽車創始人李想便表示：磷酸鐵鋰電池電壓測量不穩定，對增程式電動車和插電混合動力汽車是個災難，因為會擾亂控制策略。所以刀片電池和磷酸鐵鋰電池最適合的還是中、低端的純電動車，以及南方運營車輛。對此，比亞迪汽車銷售公司副總經理李云飛回應稱：刀片電池能專場發布且量產外供，其實已經是答案，刀片電池的在低溫甚至超低溫的表現均不用擔心，涉及電壓問題的 BMS 管理系統也有成熟的應用和經驗。而為了解決低溫衰減問題，國軒高科已經研發了液冷恒溫技術，可以實現快速加熱與冷卻。國軒高科內部人士表示，「這項技術可將電池包的溫度控制在 10-35℃之間，保證電池包散熱、冷卻均衡，并極大提高電池壽命。即使在零下 30℃超低溫環境下，江淮 iEV7L 亦可正常充電、行駛。」如果能解決能量密度低、電壓穩定性差和低溫衰減等問題，從成本角度看，磷酸鐵鋰電池的優勢是十分明顯的。目前，寧德時代磷酸鐵鋰電池系統成本為每瓦時 0.8 元，三元鋰電池系統成本為每瓦時 1-1.2 元，兩款電池的成本差為 0.2-0.4 元。西南證券分析稱，刀片電池和 CTP 方案成本可降 15%。假設刀片電池體積比能量密度提升 50% 左右并且在帶電量不變的情況下，鋁殼蓋板以及 PACK 成本下降 33%；能源、人工、制造以 BMS 由于工藝優化以及零部件減少而下降 20%，則刀片電池制造總成本可以由 0.696 元/Wh 下降 15.6% 至 0.588 元/Wh。以一款電池容量 60kWh 的電動車為例，搭載磷酸鐵鋰電池將比三元鋰電池成本低 1.2 萬元—2.4 萬元，這對于車企來說極具吸引力。短期來看，三元電池仍將是純電動乘用車搭載的主流產品，但磷酸鐵鋰電池正在成為新的可能，或將真如王傳福所言終結新能源車的自燃問題，或將促使動力電池產業重新洗牌。
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