特斯拉

Vol.1 磷酸鐵鋰：只要價(jià)格夠低，有點(diǎn)缺陷也很香

走近新能源 2020-03-16 01:11

有這樣一種電池，他成本低、性價(jià)比高，應(yīng)用廣泛，曾經(jīng)是電動(dòng)車上獨(dú)一無二的王者，但是由于材料本身的原因，逐漸被一種電壓更高、能量密度更高的電池取代，雖然增長放緩，但是它價(jià)格優(yōu)勢一直沒被人遺忘，他就是。。。。。

鉛酸電池！

不對，走錯(cuò)片場了。其實(shí)我想說的是今天的主角——磷酸鐵鋰電池。本文將簡述它的誕生、發(fā)展、波折以及磷酸鐵鋰電池如何在2020年變得“真香”。

磷酸鐵鋰電池是指正極材料使用磷酸鐵鋰（LiMPO₄）的鋰離子電池，簡稱LFP，具有成本較低、安全性好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)。圖片：國軒高科LFP電池

起源：鋰電之父的卓越貢獻(xiàn)

第一顆LFP電池誕生于1997年，由被稱為“鋰電之父”的美國科學(xué)家John B. Goodenough（獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）發(fā)明。

LFP的晶體結(jié)構(gòu)中，鐵與氧組成Fe06八面體，磷與氧組成PO4四面體，這些八面體與六面體按照一定規(guī)則構(gòu)成骨架，形成Z字型的鏈狀結(jié)構(gòu)，而鋰原子則占據(jù)空間骨架中所構(gòu)成的空位。上圖白色代表鋰原子，紅色代表氧原子，紫色代表磷原子，黃色代表鐵原子。

LFP電池的誕生，解決了當(dāng)時(shí)主流的鈷酸鋰電池層狀結(jié)構(gòu)容易崩塌導(dǎo)致的性能衰減問題，和鈷元素價(jià)格高昂導(dǎo)致的成本問題。穩(wěn)定性更好、成本更低的LFP電池一經(jīng)問世，迅速吸引了產(chǎn)業(yè)界的注意，并很快成為主流電池之一。成立于2001年的A123 Systems公司依靠LFP電池一度成為全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)，不僅得到了美國政府的大量資助，還與通用、菲斯克、寶馬等主流汽車廠建立了供應(yīng)合同關(guān)系。

但由于當(dāng)時(shí)新能源汽車市場有限、創(chuàng)新技術(shù)代價(jià)高昂風(fēng)險(xiǎn)巨大等原因，A123最終于2012年申請破產(chǎn)，并于2013年被中國萬向集團(tuán)收購，取了個(gè)頗具幽默感的新名稱B456。圖片：電池中國

發(fā)展：中國的異軍突起

中國諸多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開政策這只“有形的手”。2009年元月，科技部、財(cái)政部、發(fā)改委、工業(yè)和信息化部召開“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”會議，正式拉開中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕。

點(diǎn)擊查看源網(wǎng)頁

“十城千輛工程”主要內(nèi)容是，通過提供財(cái)政補(bǔ)貼，計(jì)劃用3年左右的時(shí)間，每年發(fā)展10個(gè)城市，每個(gè)城市推出1000輛新能源汽車開展示范運(yùn)行。

在當(dāng)時(shí)，LFP電池幾乎是當(dāng)時(shí)唯一的選擇。尤其是面向公交、客車、出租等運(yùn)營車輛，因其安全性高、成本低等優(yōu)勢，LFP電池迅速占領(lǐng)市場。得益于高額的財(cái)政補(bǔ)貼和巨大的市場需求，以比亞迪為首的一大批LFP電池廠家得到高速發(fā)展。

正是由于LFP電池的巨大成功，比亞迪順勢切入新能源汽車制造，并于2015年登頂全球新能源汽車銷量冠軍寶座，穩(wěn)坐四年，直到2019年才被特斯拉給搶走。

坎坷：從主導(dǎo)市場到被邊緣化

情況在2015年發(fā)生了變化。

當(dāng)年5月，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，明確提出到2020年，我國動(dòng)力電池要達(dá)到能量密度300Wh/kg，2025年達(dá)到400wh/kg，到2030年達(dá)到500wh/kg。同年年底，科技部發(fā)布的《電池單體能量密度≥300Wh/kg。

這就意味著，能量密度作為進(jìn)入新能源汽車推薦目錄、獲得財(cái)政補(bǔ)貼的重要指標(biāo)。LFP由于自身材料特性的緣故，能量密度相對稍低。在當(dāng)時(shí)看來，LFP要達(dá)到300Wh/kg基本無望。即使是到今年2月，國軒高科才宣布其LFP單體能量密度實(shí)驗(yàn)階段突破200Wh/kg。國家對能量密度的導(dǎo)向直接反映在補(bǔ)貼政策上。

在2017年，絕大部分電池廠LFP只能做到90-120Wh/kg區(qū)間，而三元電池則可以輕松超過120Wh/kg，獲得1.1倍的補(bǔ)貼獎(jiǎng)勵(lì)。圖片：高工鋰電

除了補(bǔ)貼政策的直接影響，市場對新能源汽車續(xù)航里程的要求提升，也是導(dǎo)致LFP沒落的原因之一。要想在有限的汽車底盤中塞入足夠容量的電池，使用LFP似乎無法達(dá)到。

因此，能量密度低帶來的劣勢使得LFP在2017年被能量密度更高的三元鋰電池在市場份額上超越，并迅速拉大差距。即使是靠LFP起家的比亞迪，也不得不在2017年大規(guī)模轉(zhuǎn)投三元。

新能源乘用車領(lǐng)域，LFP更是在16年就被三元超越，裝機(jī)份額從14年的79%持續(xù)下降到19年的4%。數(shù)據(jù)來源：GGII

轉(zhuǎn)機(jī)：值得重新審視的未來

LFP并非就此退出歷史舞臺。

早在2016年，工信部就曾因安全性考慮禁止新能源客車配套三元鋰電池。而在2019年，多起新能源汽車自燃事件也令市場對三元鋰電池的多了一份質(zhì)疑。熱控制更好的LFP，安全性上會略勝一籌。

當(dāng)然，價(jià)格上的競爭力和技術(shù)的突破性進(jìn)展，才是LFP重回大眾視野的主要原因。隨著補(bǔ)貼的退坡，補(bǔ)貼對車企的影響逐漸減少。車企需要對性能和價(jià)格進(jìn)行平衡，畢竟車企面臨的降本壓力巨大。根據(jù)歐陽明高在今年電動(dòng)汽車百人會上預(yù)測的數(shù)據(jù)，目前電池系統(tǒng)成本是LFP是0.6元/Wh，三元是1元/Wh。以一臺60kWh的乘用車計(jì)算，兩者相差2.4萬，成本差距巨大。

另一方面，技術(shù)上的突破也為LFP帶來了競爭力。國軒宣稱其最新的LFP能量密度單體達(dá)200Wh/kg、系統(tǒng)可達(dá)140Wh/kg，已和目前的三元532、622體系接近。比亞迪最新的刀片電池技術(shù)，可將LFP體積密度提升50%，成本下降20~30%，并于今年7月新上市的車型量產(chǎn)使用。寧德時(shí)代的LFP+CTP技術(shù)，則預(yù)計(jì)可降低成本40%。

2019年10月，寧德時(shí)代和大眾（拉美）卡客車公司達(dá)成長期合作協(xié)議，寧德時(shí)代將與2020年向合作伙伴提供商用車專用的全新標(biāo)準(zhǔn)電池包,該電池包將使用的全新CTP技術(shù)，系統(tǒng)能量密度提升至160Wh/kg。圖片：電車之家

作為春江鴨的電池廠，估計(jì)最能感受車企和市場的需求。進(jìn)入2020年，《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中配套LFP電池的新能源乘用車明顯增多。LFP或迎來新的發(fā)展機(jī)會。目前LFP主要配套于乘用車中的A00和A級，未來預(yù)計(jì)會繼續(xù)向上探索，配套續(xù)航要求400km以下的車型。

雷諾TwingoZE是和Smart共享相同平臺的產(chǎn)品，使用LG三元電池，22kWh，重164kg，城市工況續(xù)航250km。隨著平臺設(shè)計(jì)主導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)移到吉利，如果后續(xù)切換至LFP，成本和循環(huán)壽命都能得到改善。圖片：汽車電子設(shè)計(jì)

除此以外，LFP另一個(gè)歷史性的機(jī)遇當(dāng)屬儲能電池的大發(fā)展。如基站儲能由于鉛酸電池替代和5G基站新需求，LFP電池需求旺盛。中國鐵塔從2015年開始進(jìn)行鋰電池替換鉛酸電池，截至18年已在全國31個(gè)省市12萬個(gè)基站使用了鋰電池1.5GWh。據(jù)GGII預(yù)計(jì)，中國5G基站的鋰電池需求量達(dá)155GWh以上。