寧德時(shí)代、比亞迪與國(guó)軒高科齊上陣，磷酸鐵鋰電池強(qiáng)勢(shì)回歸？
時(shí)間:2020-04-14 10:04來源:汽車之心 作者:綜合報(bào)道
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更多搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車開始出現(xiàn)。
4月1日，工信部公示了一批符合財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)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。
這背后意味著什么？
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(jìn)軍乘用車市場(chǎng)。
此前，特斯拉與寧德時(shí)代合作磷酸鐵鋰電池的消息不脛而走。比亞迪在發(fā)布刀片時(shí)也透露，不少車企正在與比亞迪溝通合作事宜。
曾經(jīng)在技術(shù)之爭(zhēng)中落敗的磷酸鐵鋰電池，如今正在上演一場(chǎng)回歸之戰(zhàn)。主導(dǎo)這場(chǎng)戰(zhàn)役的電池供應(yīng)商，則是寧德時(shí)代、比亞迪和國(guó)軒高科。
1.解決能量密度問題
電池單體主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液構(gòu)成。
磷酸鐵鋰電池的充放電原理是：
充電過程中，磷酸亞鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負(fù)極，嵌入負(fù)極碳材料；
放電過程中，鋰離子自負(fù)極脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達(dá)正極，同時(shí)負(fù)極釋放電子，自外電路到達(dá)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(wěn)定性，因此在新能源車發(fā)展初期被廣泛應(yīng)用。
不過，磷酸鐵鋰電池的短板是，其能量密度較低。
因此，在乘用車市場(chǎng)對(duì)續(xù)航要求不斷高漲的形勢(shì)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(yīng)用在了對(duì)續(xù)航要求相對(duì)較低的客車和專用車上面。
磷酸鐵鋰的能量密度問題如何解決？
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池的前三強(qiáng)寧德時(shí)代、比亞迪和國(guó)軒高科給出了自己的答案。
2019年3月，國(guó)軒高科研發(fā)的圓柱型磷酸鐵鋰電池開始在江淮iEV7L裝車。
這款有著「國(guó)軒造」之稱的電池單體能量密度達(dá)到190Wh/kg，配套乘用車的電池系統(tǒng)能量密度為140.24Wh/kg，可以滿足新能源汽車400公里以上的續(xù)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(duì)PACK工藝和電池包設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，國(guó)軒高科宣稱可以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池單體能量密度在實(shí)驗(yàn)階段突破200Wh/kg。
與國(guó)軒高科側(cè)重單體能量密度提升有所不同的是，寧德時(shí)代和比亞迪采用了改進(jìn)電池包封裝工藝的方法。
2019年9月，寧德時(shí)代推出CTP（CelltoPack）技術(shù)，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(shù)量減少40%。
寧德時(shí)代當(dāng)時(shí)稱，CTP電池包的能量密度可以達(dá)到200Wh/kg。
2020年3月，比亞迪發(fā)布刀片電池技術(shù)，將刀片形狀的長(zhǎng)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(tǒng)能量密度為140Wh/kg。
從現(xiàn)有車型看，只有比亞迪達(dá)到了可以對(duì)標(biāo)三元電池的續(xù)航水平。
2.三巨頭對(duì)陣
對(duì)比工信部收錄的三款乘用車數(shù)據(jù)，比亞迪漢的電池系統(tǒng)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(xù)航里程達(dá)到了三元電池常見的500公里續(xù)航水平，單電機(jī)版的比亞迪漢還可以實(shí)現(xiàn)NEDC續(xù)航605公里。
實(shí)際上，三款車型的動(dòng)力電池分別來自3家供應(yīng)商：北汽EU5由寧德時(shí)代提供，上汽榮威Ei5由國(guó)軒高科供應(yīng)，比亞迪漢由弗迪提供，弗迪正是從比亞迪拆分出來獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的電池公司，第一款產(chǎn)品是刀片電池。
從2019年動(dòng)力電池裝機(jī)量看，寧德時(shí)代、比亞迪和高軒高科是排名前三的公司。
中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2019年全年，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量累計(jì)62.2GWh，同比增長(zhǎng)9.2%。
其中，三元電池裝機(jī)量累計(jì)40.5GWh，同比增長(zhǎng)22.5%；磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量共計(jì)20.2GWh，同比下降9.0%。
如果以磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量看，寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為11.247GWh，市場(chǎng)份額達(dá)到56.0%，比亞迪的磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為2.781GWh，市場(chǎng)份額為13.8%，國(guó)軒高科的磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為3.218GWh，市場(chǎng)份額為15.1%。
市場(chǎng)的風(fēng)向，一定程度上是由這三家公司決定的。
而這三家中，至少有兩家對(duì)磷酸鐵鋰電池研發(fā)進(jìn)行了堅(jiān)決投入。
比亞迪從未放棄對(duì)磷酸鐵鋰電池的深入研發(fā)。
比亞迪公司董事長(zhǎng)王傳福在發(fā)布刀片電池技術(shù)時(shí)表示，刀片電池是一款凝結(jié)了比亞迪在動(dòng)力電池領(lǐng)域近二十年研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，集成比亞迪從電池原材料制取到動(dòng)力電池包制造全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)的「明星產(chǎn)品」。
此前，國(guó)軒高科在接受投資機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)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?yàn)槟芰棵芏容^低而被忽視，公司在產(chǎn)品戰(zhàn)略上沒有跟風(fēng)，而是堅(jiān)持「沒有安全就沒有未來」的原則，將磷酸鐵鋰電池應(yīng)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(guó)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(tǒng)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(xù)航里程追上三元電池，更大規(guī)模的上車才有可能。
3.其他考驗(yàn)
其實(shí)，能量密度低是磷酸鐵鋰電池的根本缺陷，解決完這個(gè)問題后，磷酸鐵鋰電池還面臨兩重考驗(yàn)：
一個(gè)是電壓是否足夠穩(wěn)定，另一個(gè)是如何解決低溫衰減的問題。
在比亞迪發(fā)布刀片電池后，理想汽車創(chuàng)始人李想便表示：
磷酸鐵鋰電池電壓測(cè)量不穩(wěn)定，對(duì)增程式電動(dòng)車和插電混合動(dòng)力汽車是個(gè)災(zāi)難，因?yàn)闀?huì)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(dòng)車，以及南方運(yùn)營(yíng)車輛。
對(duì)此，比亞迪汽車銷售公司副總經(jīng)理李云飛回應(yīng)稱：刀片電池能專場(chǎng)發(fā)布且量產(chǎn)外供，其實(shí)已經(jīng)是答案，刀片電池的在低溫甚至超低溫的表現(xiàn)均不用擔(dān)心，涉及電壓?jiǎn)栴}的BMS管理系統(tǒng)也有成熟的應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)。
而為了解決低溫衰減問題，國(guó)軒高科已經(jīng)研發(fā)了液冷恒溫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速加熱與冷卻。
國(guó)軒高科內(nèi)部人士表示，「這項(xiàng)技術(shù)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(huán)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(wěn)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(yōu)勢(shì)是十分明顯的。
目前，寧德時(shí)代磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)成本為每瓦時(shí)0.8元，三元鋰電池系統(tǒng)成本為每瓦時(shí)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(shè)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(yōu)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(dòng)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(duì)于車企來說極具吸引力。
短期來看，三元電池仍將是純電動(dòng)乘用車搭載的主流產(chǎn)品，但磷酸鐵鋰電池正在成為新的可能，或?qū)⒄嫒缤鮽鞲Ｋ越K結(jié)新能源車的自燃問題，或?qū)⒋偈箘?dòng)力電池產(chǎn)業(yè)重新洗牌。
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