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“磷酸铁锂电池”——新能源汽车产业的特效药?

对于电池价格不敏感的高端车型和需要快速打品牌的新车型来说,高端三元电池仍是其首选。特斯拉选择磷酸铁锂电池具有切实的可行性,此举或将促使全球新能源汽车、动力电池产品格局发生变化,也对提振我国新能源汽车产业具有积极意义。
发布时间:2020-02-24 10:40        来源:赛迪顾问        作者:王维

本文要点

新能源汽车产业向上,磷酸铁锂电池向下

峰回路转,磷酸铁锂进入特斯拉视野

面对热度,行业需要冷静思考

产业转向,产业链企业应该积极面对

新型冠状病毒肆虐,一种名为“磷酸氯喹”的老药在国内突然间火了起来。2月15日,科技部、国家药监局等共同组织的专家会上认定,磷酸氯喹对于新冠肺炎具有疗效,用于广泛人群治疗的安全性是可控的。三天后的2月18日,另一款以“磷酸”为开头的老产品重回汽车产业视野。近日,一则来着路透社的报道震动了新能源汽车产业。报道称,特斯拉正与宁德时代洽谈,将在中国工厂生产的相关车型上使用“无钴电池”。虽然从技术路线上来看,“无钴电池”有多重可能性,但业内普遍认为此“无钴电池”便是磷酸铁锂电池。受此影响,2月19日磷酸铁锂板块多股涨停,磷酸铁锂电池似乎成为我国新能源汽车产业再次提振的希望。

新能源汽车产业向上,磷酸铁锂电池向下

磷酸铁锂电池是一种较为成熟的锂离子电池,目前,我国是全球唯一大规模研发和商业化应用磷酸铁锂电池的国家。与三元电池相比,磷酸铁锂电池安全性更好、寿命更长,价格也更为便宜,目前被广泛应用在纯电动客车、纯电动专用车领域。但在纯电动乘用车领域,由于磷酸铁锂电池在比能量方面显著低于三元电池,不易实现满足新能源汽车长续航的需求,这与一般消费者的选择不相符,也无法满足国家政策对于动力电池能量密度的要求。因此,从2016年下半年开始,磷酸铁锂电池在纯电动乘用车领域装机占比不断降低,到2019年,磷酸铁锂电池在纯电动乘用车领域的装机量占比仅为5%,应用车型也主要为奇瑞eQ2、江淮iEV6E、北汽EC系列等低端车型。中高端车型几乎全部为三元电池。磷酸铁锂电池逐步退出纯电动乘用车领域成为我国新能源汽车产品向上发展的阶段性现象。

图1 2016-2019年我国纯电动乘用车磷酸铁锂电池装机量及占比

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数据来源:赛迪顾问,2020年2月

峰回路转,磷酸铁锂进入特斯拉视野

近些年市场份额持续下降的磷酸铁锂电池,突然能成为高端电动车特斯拉的选择,这在全行业内激发强烈的行业反应,仔细分析特斯拉的选择,主要有三方面原因。

首先,磷酸铁锂电池性能不断提升,已具备在高端纯电动乘用车领域应用的条件。磷酸铁锂电池主要短板在于比能量较低,近些年来已得到改善。赛迪顾问了解到,除国轩高科开发出比能量达到200Wh/kg的软包磷酸铁锂电池以外,国内还有部分企业已量产比能量超过190Wh/kg的方形磷酸铁锂电池。组成电池系统后,系统比能量将有望达到160Wh/kg。而特斯拉中国工厂生产的Model 3系统比能量仅为145Wh/kg和153Wh/kg,磷酸铁锂电池比能量可以满足其需求。在快充方面,磷酸铁锂电池快充难点早已得到有效克服,目前纯电动客车所用的快充磷酸铁锂电池快充倍率均在3C以上,也领先于纯电车乘用车快充水平。

第二,国产特斯拉需要继续降低成本,磷酸铁锂电池成本优势凸显。新能源汽车产业不断成熟,产品价格也在持续下降。在A00级及高端车市场,新能源汽车产品价格已经可以与传统燃油车价格相匹敌,但此级别市场总容量较小。在其它级别车型市场,新能源汽车价格劣势依然明显。特斯拉也面临着拓展市场压力。2019年下半年,特斯拉在美国国内的补贴结束后也出现了销量下滑,表明消费者对其产品价格的敏感度依然较高。因此,为打开更大的市场,选用性能优良、价格便宜的磷酸铁锂电池符合特斯拉的发展规划。

第三,新能源汽车安全性仍是社会关注焦点,磷酸铁锂电池将有效提高新能源汽车整体安全。此前消费端过度关注新能源汽车续航里程,为新能源汽车发展埋下了隐患。2019年新能源汽车着火事故多发,2019年4月特斯拉、蔚来相继出现车辆静止状态下自燃事故,再次引爆国内对新能源汽车安全性的争论,动力电池自燃成为新能源汽车独特的、无法忽视的风险点。提升新能源汽车动力电池系统安全,除了加强BMS设计、增添电池系统内安全防护设计以外,最根本是要选择安全性更好的电芯。因此,安全性更好的磷酸铁锂电池成为特斯拉国产车型理想的选择。

综合以上分析,选择磷酸铁锂电池不仅可以满足特斯拉对电池性能的需求,又能提升特斯拉新能源汽车产品安全性能、降低生产成本。这对特斯拉快速打开中国市场、扩大全球影响力具有积极作用。而特斯拉选用磷酸铁锂也将对中国新能源汽车产业形成示范效应,消费者对磷酸铁锂电池的偏见或将消除,磷酸铁锂电池或将重回纯电动乘用车领域。磷酸铁锂电池带来的生产成本降低、安全性能提升,也将助力新能源汽车实现更好的推广应用。

面对热度,行业需要冷静思考

但正如磷酸氯喹仍不能被认定为新冠肺炎特效药一样,磷酸铁锂也并非新能源汽车产业发展的“特效药”,并不能成为支持我国新能源汽车产业突破瓶颈期的决定性力量,纯电动乘用车短时间内也不会大范围的转向磷酸铁锂电池。

首先,高端磷酸铁锂电池技术掌握在少数几家企业手中,短期内无法成为行业通用技术,相关产品上车验证、推广应用速度较慢。随着自主电池装备企业的高速发展,三元电池生产技术在我国得以全面推广,高镍三元材料、硅碳负极材料应用难度大幅降低,电池企业可以较为容易的制造出性能良好、品质优良的三元电池产品。与三元电池不同,高端磷酸铁锂电池更依赖产品结构设计。自2017年三元电池快速发展以来,许多企业中断了对磷酸铁锂电池的进一步开发,导致高端磷酸铁锂电池技术仅掌握在少数几家企业手中。而参与者较少,也将减慢高端磷酸铁锂电池上车验证、推广应用进程,无法重现2016底至2017年初新车大规模更换三元电池的“盛况”。因此,依靠磷酸铁锂电池快速全面降低新能源汽车生产成本并非短期内能实现的易事。

第二,磷酸铁锂电池应用对全面降低新能源汽车产业链成本的效果有待考量。新能源汽车与燃油车成本相差的关键所在便是电池成本,电池回收再利用也一直被认为是降低新能源汽车成本的关键所在,退役动力电池也成为整车企业、动力电池企业关键的资源。目前产业链各方普遍认为,由于三元电池含有大量贵重金属材料,应在电池从新能源汽车上退役后直接进行材料回收,而磷酸铁锂电池所含材料回收价值较低,应先进行梯次利用,然后再进行材料回收。然而从当前动力电池梯次利用发展情况来看,除通信基站后备电源以外,尚无安全、有效的动力电池梯次利用场景。而随着普通磷酸铁锂电池价格一再下降、新型铅酸电池性能不断提升,退役动力电池梯次利用的价值也在减少。近些年三元电池装机量仍处于上升趋势,目前三元电池仍未形成闭环。待未来产业发展稳定后,三元电池材料回收或将降低产业链10%-30%的成本。因此,综合考虑原料价格、生产成本、回收价值等因素,在市场范围最大的个人乘用车领域,未来三元电池全生命周期的成本或将与磷酸铁锂电池持平,甚至更低。磷酸铁锂电池是否能全面降低成本,相关企业、社会团体会细致考量,进而也会影响磷酸铁锂电池的推广进程。

第三,在高端以及追求高性能的领域,磷酸铁锂电池仍无法取代三元电池。虽然磷酸铁锂电池比能量已大幅提升,但三元电池也取得了长足发展,高端磷酸铁锂电池与高端三元电池相比仍存在一定差距。2019年搭载系统比能量大于160Wh/kg三元电池的纯电动乘用车已逐渐成为市场主流,搭载系统比能量大于170Wh/kg的纯电动乘用车产量也已超过4.3万辆,新版帝豪GSe、小鹏GE3、广汽Aion LX等车型动力电池系统比能量更是达到了180Wh/kg。即使是特斯拉,也仅计划在国产特供车型更换磷酸铁锂,未来高端车型仍旧以三元电池为主。三元电池更高的比能量,不仅能增加新能源汽车续航里程,还能减轻车身重量、节省内部空间。我国新能源汽车产业处于产品升级、品牌向上的过程中,特别对于新企业和新产品来讲,选择高端三元电池将能更好的展示产品性能。因此,高端三元电池仍会是高端车型以及追求高性能车型的首要选择,三元电池也会在纯电动乘用车领域继续发挥优势,不会出现短时间内被磷酸铁锂取代的情况。

产业转向,产业链企业应该积极面对

此次事件对于磷酸铁锂电池来说,或许仅仅是短暂的热度。赛迪顾问预计2020年磷酸铁锂电池装机量占比仍只是缓慢恢复,从2021年开始有望快速增长。从各界的反馈来看,这无疑是为产业转向、产品多元发展开了个好头。相关企业应抓产业变动机会,觅得发展先机。赛迪顾问认为,产业链各环节企业应关注以下问题。

图2磷酸铁锂电池装机量占比走势及预测

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数据来源:赛迪顾问,2020年2月

对于锂原材料生产企业,氢氧化锂需求量仍会保持增长,无需过快将氢氧化锂产线转为碳酸锂产线。高端磷酸铁锂电池虽然达到三元电池普通水平,但距高端三元电池仍有一定差距。对于电池价格不敏感的高端车型和需要快速打品牌的新车型来说,高端三元电池仍是其首选。因此,相关上游氢氧化锂等原材料需求仍会是上涨态势。

对于钴业企业,应在窗口期内加快业务结构转向,寻找新增长点。从当前产业发展趋势来看,即便特斯拉采用的“无钴电池”并非磷酸铁锂电池,动力电池钴需求量下降也是必然趋势,“钴”的高利润时代难以重现。因此,相关钴业企业应多关注业务结构转型,利用现有资源优势开拓新业务,如发展材料再生、电池前驱体生产等。

对于电池企业,应继续加大研发力度,以“提质”实现“增效”。此次事件表明,先进技术仍是企业的核心竞争力,新技术、新材料、新工艺的开发应用将使企业获取竞争优势。另一方面,由于高端磷酸铁锂电池产品短期内不会成为核心竞争产品,因此不具备相关技术的企业也无需在此领域过度投入,以防现有发展规划被打乱。

对于整车企业来说,应积极尝试使用磷酸铁锂电池,开发适应车型,并着手以此进一步降低新能源汽车成本。此次特斯拉如最终选择磷酸铁锂电池,将扭转磷酸铁锂电池在消费者心中的形象——使用磷酸铁锂电池不再是低端车型代表。由于价格更低,A级纯电动乘用车更换成磷酸铁锂电池后将使汽车成本降低一万元左右,产品竞争力将有所提升。因此,对于其他车企来讲,或将成为降低成本、拓展市场的重要机遇。另一方面,从产品特性来看,由于磷酸铁锂循环寿命长、比能量低,更适用于中短续航车型。而从统计数据来看,续航250km-350km的新能源汽车已经可以满足绝大多数消费者的日常使用需求。因此,车企在开发相关产品时,也应当加强市场教育,使更多消费者接受价格更为便宜的中短续航A+级新能源汽车产品,以便更好的推广新能源汽车。

特斯拉和宁德时代,作为新能源汽车行业的两大领军企业,一举一动都能给产业带来震动,这次二者合作更是反响巨大。特斯拉选择磷酸铁锂电池具有切实的可行性,此举或将促使全球新能源汽车、动力电池产品格局发生变化,也对提振我国新能源汽车产业具有积极意义。但综合来看,此次事件仍只是产业多元化发展的开头,短期内磷酸铁锂电池仍只会在一定范围内发挥作用,新能源汽车产业调整并重回正轨仍需多方努力。当前产业链相关企业,应抓住关键窗口期,妥善应对产业变化,以促进自身业务发展。

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