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谁才是锂电池正极的最终答案?

2021-10-22 11:19:26 芯锂话

动力电池格局又生变化。磷酸铁锂(简称LFP)电池销量暴增,三元电池出货量已经渐渐被LFP电池反超。

据中国汽车动力电池创新联盟公布数据显示,今年9月份,中国动力电池销量共23.2GWh,同比增长168.9%;其中三元电池产量9.6GWh,同比增长102.6%;LFP电池产量13.5GWh,同比增长252%,远超三元电池增速。

值得注意的是,9月已经是LFP电池连续第5个月度产量超过三元电池。今年前9月,LFP电池产量合计71.6GWh,同比增长291.4%,而同期三元电池的产量为62.8GWh,仅同比增长131.1%。

显而易见,无论是电池产量还是出货增速,LFP电池都已经全面超越三元电池,若目前趋势延续下去,那么2021年LFP将重新超越三元电池成为出货量最大的动力电池品类。

LFP电池迅猛复苏,三元电池已经不再是锂电池正极的标准答案了?那么未来锂电池的发展趋势又是怎样的呢?

01 至关重要的正极材料

在“碳中和”的宏观趋势下,传统燃油汽车退出只是一个时间问题,而新能源汽车作为接替者担负着重要的使命。

很多投资者将新能源汽车看做是新兴事物,但实际上电动汽车的发明要比燃油车早了近40年。早在1834年,美国发明家Tomas Davenport就成功用直流电驱动汽车前行。在1920年之前,电动车都比燃油车有着较强的优势。

然而,随着内燃机技术的飞跃式进步,动力弱,续航短的电动车逐渐被市场所抛弃,因为与燃油车相比,电动汽车性价比太低了。

直到今日,续航里程和运行成本依然是制约新能源汽车发展的两大痛点。行驶里程不足、价格高昂,造成消费者明知道在燃油车会被替代的情况下,依然钟情于此。

实际上,制约新能源汽车发展的两大痛点可以归结为一个问题,那就是动力电池。

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 来源:平安证券

动力电池被看做是新能源汽车的心脏,其技术好坏将直接决定新能源汽车整体的质量,关键指标能量密度将直接决定续航里程。同时,电池系统又是新能源汽车造价占比最高的部分,直接影响整车的最终售价。

相关测算显示,电控系统的成本占新能源汽车总成本的65%,远高于燃油车发动机的30%,仅动力电池一项成本占比就超过35%。作为新能源电动车的核心,动力电池已经成为整车厂商较量的底牌。

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进一步聚焦,动力电池成本中,正极材料、负极材料、电解液、隔膜分别约占动力电池总成本的40%、15%、15%和30%。单正极材料一项,就几乎占据新能源整车成本的14%,几乎是整车成本中占比最高的单项材料。

动力电池决定了整车的综合性能,而正极材料又是动力电池的核心,因此正极材料就成为新能源汽车发展的关键。

02 第一次路线之争:政策驱动,三元胜出

尽管如今新能源电动车技术已经较为成熟,但对于谁是最合适的正极材料,业内依然存在着分歧。

根据使用材质的差异,主流动力电池的正极大致可以分为LFP和三元聚合物两种。总体来看,LFP正极技术更加成熟,成本较低,也更加稳定,但克容量较低,导致电池能量密度不甚理想;而三元聚合物虽然有着明显较高的克容量,但价格较贵,循环寿命显著低于LFP,安全性也存在隐患。

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从2004年进入中国市场开始,LFP就因为出色的安全性,成为中国动力电池的主流路线,而研发三元材料的企业则屈指可数。

就在所有人都认为LFP将成为动力电池正极答案的时候,特斯拉却用出色的电控技术向市场证明,只要技术足够好,那么三元电池的表现将比LFP电池更好。

2013年,特斯拉推出了第二款量产车Model S,它是当时世界上续航里程最远的纯电汽车,续航里程突破480公里,而当时普通新能源车的续航普遍在100公里左右。在Model S的助力下,亏损十年的特斯拉在2013年一季度首次盈利,同时也让世界关注到了三元电池的潜力。

特斯拉犹如黑暗中的星光,为仍处于黑暗摸索中的中国造车人指明了方向。正是看到了特斯拉的成功,曾毓群才会在宁德时代LFP电池订单不断的情况下,毅然决然的投入到三元新技术的研发之中。

如果说特斯拉效应让萌芽中的三元电池受到了关注,那么真正把三元电池推上时代前沿的则是产业政策。

在当时新能源汽车是最火热的风口,凡是人多的地方,势必会有趁机得利者,为了让补贴真正的发放到专注研发的企业,续航里程开始成为衡量新能源汽车的核心指标,补贴也与续航里程直接挂钩。

随着政策的不断升级,使得能量密度更高的三元电池成为新宠,尤其是很多高端电动车上,使用的几乎都是三元电池。同样带电量情况下,三元电池的体积、重量都要远远高于LFP电池。

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 来源:华安证券

从2017年开始,LFP电池就逐渐失去优势,市场份额开始被三元电池反超。至2019年,LFP电池的市场份额一度被压缩至30%左右,而三元电池则百花齐放,各种配比的产品层均出现稳定增长。

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就连券商此前给出的业绩预测中,都始终认为三元电池将会延续对LFP电池的强势,NCM 811电池将会不断成熟并成为最佳正极。

一时间,三元电池俨然成为新能源汽车发展的正确答案。

03 第二次路线之争:LFP电池重新崛起

人类总是不断的预测未来,但它们却往往都是错的。

今年上半年,LFP电池用强势回归之姿,向市场证明自身依然是动力电池最优的方案之一。总体而言,LFP电池的强势回归主要受自身、对手、需求三方面因素影响。

就自身而言,LFP虽然受制于克容量,在能量密度方面较三元电池有明显的差距,但实际应用中,电池厂商却可以通过异构化的电池包来提升效率。

比亚迪的刀片电池就是最好的例子。竭力将单体电芯尺寸做大,从而在有限空间内放置更多的电芯单体,通过压缩多余连接件的方式,提升电池包内电芯占比,从而最终有效降低成本,提升能量密度。数据显示,同样体积刀片电池的效率提升在50%以上。

当然,电池包异构并非LFP电池的特例,宁德时代和特斯拉都推出了通过电池包异构的方式提升效果的产品。只不过在LFP电池上,电池包异构很好的解决了LFP的续航问题,大幅缩减了LFP与5系三元电池之间的差距。

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竞争对手方面,由于三元电池常年来的紧供应状态,导致上游金属耗材钴的价格飙升。为了有效降低钴给三元电池带来的成本压力,电池厂商普遍采用“提镍去钴”的方式,减少钴在三元电池中的占比。

按照材料成本不同,NCM三元电池可以分为111、523、622、811等若干种。其中,NCM811是钴占比最低的产品,宁德时代已经于2019年实现量产。

尽管电池厂商已经竭力降低成本,但三元电池的价格依然远高于LFP电池,同样发电量,两种电池的成本价相差十倍,居高不下的成本,导致三元电池多被应用在中高档车型中。甚至新能源电动车天花板特斯拉也开始考虑将会采用LFP电池来降低成本。

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最后回归行业层面,新能源汽车补贴的退坡让车企开始更关注产品的性价比,因此与其追求高续航的性能优势,倒不如控制产品造价,以此来换取销量。

纵观近两年中国新能源汽车市场,可以惊奇的发现,卖的最好的电动车不是特斯拉,而是五菱宏光。

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 来源:乘联会

去年7月,五菱宏光推出了一代神车“宏光MINI”,小巧的外形加上2.88万元的低廉起售价,满足了很多中低端消费者的新能源需求,同时也激发了LFP电池的回春。

补贴退坡+A0级别汽车需求的放量,让车企重新聚焦新能源汽车的性价比,从而带动了LFP电池销量飙升。

04 锂电池正极存在最终答案吗?

从目前趋势看,无论是LFP电池,还是三元电池,其都不会一家独大,成为动力电池领域的唯一答案。

在未来很长一段时间内,锂电池正极行业大概率会呈现出LFP电池和三元电池共存的产业格局。虽然整体产业结构可能没有发生变化,但LFP电池和三元电池的销量均会显著增长,动力电池仍是资本市场的巨大风口。

但同时,LFP和三元两条技术线路实则都已经出现遭遇瓶颈的迹象。在NCM 811量产之后,其几乎已经达到理论极限:低钴/无钴电池的安全存疑、三元电池最大的成本问题难以解决;另一方面,LFP电池克容量也即将达到极限,缺乏继续挖掘的潜力。

谁会是锂电池正极的最终答案?那么它一定需要满足成本、安全和性能三方面的平衡。经济学中,不可能同时满足资本流动自由,货币政策的独立性和汇率的稳定性称,这被称为不可能三角,

与之类似,我们认为动力电池领域也很难有能够同时满足成本、安全和性能三方面需求的正极产品。

放眼未来,新的元素方向、四元锂电池、固态化都将是锂电池发展的方向。正极一定会持续迭代,但无论哪一款产品一定都有着它的瑕疵,以及不同的应用场景。




责任编辑: 李颖

标签: 锂电池正极 智能锂电池

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