深评丨为什么特斯拉要做“无钴”电池？

昨日消息，特斯拉宣布将自主研发新电池，并预计4月正式宣布，此外，针对有传言称“特斯拉正在和宁德时代展开深入谈判，准备在上海厂电动车中使用不含钴的电池。”

（来源：微信公众号“先知研报”作者：先知）

那么目前特斯拉的无钴电池属于当下哪种主流的电池技术？之前特斯拉主流使用的三元电池与比亚迪主流使用的磷酸铁锂电池各有什么优缺点？本次技术应用的变动对钴与锂的影响如何？特斯拉接下来将要使用的磷酸铁锂电池对应国内又有哪些标的？接下来请听先知为你们在第一时间解读。

其实因正极材料不同，锂离子电池主要分为：钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP），镍钴锰酸三元锂（NCM），负极材料主要采用石墨碳材料。

其中钴酸锂作为锂电池的鼻祖，当然也可能是作为动力电池先试试水，最先用在特斯拉Roadster上，但由于其循环寿命和安全性都较低，事实证明其并不适用作为动力电池。为了弥补这个缺点，特斯拉运用了号称世界上最顶尖的电池管理系统来保证电池的稳定性。目前钴酸锂目前在3C领域的市场份额很大。锰酸锂电池，主要最先由电池企业AESC提出，这个AESC来头可不小，是日产和日本电气股份有限公司（NEC）的合资。锰酸锂代表车型是为日产聆风，由于其价格低，能量密度中等，安全性也一般，具有所谓的较好综合性能。所谓成也萧何败也萧何，也是正因为这种不温不火的特性，其逐步被新的技术所替代。

接着是磷酸铁锂，作为比亚迪的主打，其稳定好，寿命长，且具有成本优势，特别适用于需要经常充放电的插电式混合动力汽车，电动客车也有着大范围的应用，但其缺点是能量密度一般。

最后是三元锂电池，作为冉冉升起的新星，能量密度可达最高，但安全性相对较差。对于续航里程有要求的纯电动汽车，其前景更广，是目前动力电池主流方向。今年特斯拉17年发布的MODEL 3，就采用松下的21700型的三元（NCA）圆柱形的电池。

而新闻中特斯拉要研发的无钴电池，就属于磷酸铁锂电池。但磷酸铁锂电池作为比亚迪之前一直主打的方向，为什么也被特斯拉盯上了呢？那先知就为大家对比一下两种主流动力电池三元电池与磷酸铁锂电池的优缺点。

（1）高温安全性比较：三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解，磷酸铁锂电池的分解温度在800℃，更不容易着火，安全性相对较高

（2）低温衰减性能比较：三元锂电池的低温性能优异，在-20℃条件下可保持正常电池容量的约70%~80%，磷酸铁锂电池在-20℃条件下只能保持正常电池容量的约50%~60%，显然三元锂电池更适应北方低温地区的使用条件气温低于-10℃，磷酸铁锂电池衰减得非常快，经过不到100次充放电循环，电池容量将下降到初始容量的20%，基本与寒冷地区的使用绝缘

（3）制造成本比较：三元锂电池所必需的钴元素在我国储量较少，大部分靠海外进口，所以三元锂电池的成本必然居高不下磷酸铁锂电池所需原材料无需进口，供应充足，价格稳定，成本相对较低

（4）能量密度比较：三元锂电池的能量密度较高，通过调节镍、钴、锰（或铝）三种金属元素比例，还有极大的提升空间磷酸铁锂电池能量密度较低，基本已经达到理论极致

所以从能量密度、低温性能，倍率性能等方面，三元锂离子电池综合性能优于磷酸铁锂电池，但是在稳定性以及成本上，磷酸铁锂电池占据优势。在目前的应用市场上，新能源客车的电池主要为磷酸铁锂电池，而三元锂离子电池因其优势成为乘用车商业化首选。那为什么特斯拉要重新拥抱磷酸铁锂电池呢？因为磷酸铁锂电池由于天然存在的电芯能量密度低的短板，使得在上一轮技术补贴引领的技术变化中市场份额下滑明显。但是铁锂电池电芯再设计（比亚迪刀片电池结构等）、电池pack结构优化（宁德时代的CTP），以及正极材料加工处理等，逐步补偿了铁锂电池的性能短板。而铁锂电池具有的原材料成本低、耐用性好、循环寿命长等比较优势，使得在整个新能源汽车补贴退坡的情况具备现实的市场化应用价值。

机构目前对磷酸铁锂电池技术的看法是：

（1）铁锂的有一些固有的好的性能。铁锂主要优势在于安全性高、循环寿命长、成本比较低，尽管能量密度方面较三元有劣势，但在耐用性、经济性要求比较高的领域应用较多。

（2）商用车市场为主，中短续航乘用车使用比也在提升。近几年，客车市场的LFP电池装机占比基本稳定在90%以上，专用车出于使用强度（循环寿命）、成本考虑，正在转向LFP，其装机占比由2017年26%提升至当前的65%。前一批目录中的五菱宏光纯电版，这类车可能有一定杀伤力。该车采用铁锂，其燃油版巅峰期月销量超6万辆，目前仍有3万。乘用车市场上，A0级等中短途车市场，近几年降本压力大，不少车企开始转向成本更低的铁锂。

（3）非车用需求在出现。近几年，一些新的应用领域正在出现，除电动摩托车、电动船等非车用的动力市场外，一部分储能市场正在出现，例如通信基站的储能、港口岸电配套储能、电动船的动力电池需求、光伏配套储能等。由于铁锂更低的成本、更长的循环次数，成为了大部分储能应用的首选。

（4）近几年的铁锂产业现状，由于CTP等技术的应用，铁锂的能量密度得以显著提升，目前能力密度由一年之前140多Wh/kg提升到180多Wh/kg，充电速度可能也还会有显著的提升。铁锂材料方面，正极2018后经历一轮价格战后偏稳定，相对还比较有序；上游的磷酸铁相对更稳定一些。

（5）综合下来磷酸铁锂成本低：磷酸铁锂目前成本在0.65元/wh，远低于三元电池0.85元/W，同时磷酸铁锂具有更好的安全性能，将在低成本车型竞争中具有更强的竞争力。且能量密度快速提升，比亚迪刀片电池+比亚迪CTP可将单个磷酸铁锂电芯/电池包体积由45%提升至60%以上，大幅缩小空间，增加整车续航里程。还无需重新新建大量产线，磷酸铁锂技术已广泛应用于大巴，产能充足。

那么本次技术应用方向的变动对钴与锂金属的影响如何呢？

先知梳理了锂电池发展趋势：铁锂电池，到低镍三元，到高镍三元，再到固态电池。其中技术发展到最后固态电池用锂量会明显增加，单度电耗锂量相比三元或磷酸铁锂增加约1倍（主因负极用金属锂）。氢氧化锂是高镍化和固态电池的基材趋势。Bloomberg NEF给的预测是LCE需求2019-30年CAGR约21%。再钴的下游占比中，3C电池是主要需求（约50%），动力电池占比约10%。ROSKILL给的钴需求预测是2018-2028年CAGR是6.9%。

机构也认为钴属于典型的周期品，供给和需求共同决定了产品的价格，从而影响对应企业的利润，钴在供给端嘉能可关停了2.4万吨，大家担心的是需求端，但机构认为不会造成影响，第一：90%左右的的钴金属应用在高温合金、硬质合金以及手机电池，2020年5G手机的更换潮，必然会带动钴金属需求的增长。第二：电动车用钴金属占比不高，同时机构认为磷酸铁锂重点拓展的方向是中低端车型，不会与三元电池形成直面竞争，第三：在电动车渗透率快速增加的背景下，蛋糕是越来越大的，三元正极和磷酸铁锂正极的需求都是增长的，不仅不会对钴的需求造成压力，相反，将会推动钴的需求的增加。整体上机构认为不会对钴造成扰动。

最后，本次特斯拉采用无钴的磷酸铁锂电池，会对国内市场带来怎样的投资机会呢？

为什么采用LFP电池？核心还是降成本，磷酸铁锂成本相对较低。电池成本在整车占比高，特斯拉要实现“放量”，客观存在“降本”的需求，通过制造“物美价廉”的智能电动车，真正推动行业发展，进而带来的能源革命。特斯拉从model S到model 3，电池包结构的演化不断展开，考虑到国内铁锂技术和产业链分工成熟，以及对短期快速成本的降低，在部分车型市场新设计的铁锂电池包需求可获得快速提升，也对电池性能提出更高要求，电池整包行业集中度将加剧。电芯和pack结构的优化设计，有助于快速降低电池初装成本，但是大幅增加了电池故障维护成本。如何降低电池维护需求，对于电池材料、电池和pack整包生产企业提出更严苛要求，这将进一步加剧行业集中度提升。从未来趋势看，LFP电池及材料边际增长，未来也会在低成本电池存在一定的需求；中长期看，高能量密度（300Wh/kg以上）的高镍（包括无钴三元材料）体系，依旧是趋势。特斯拉与宁德时代对无钴电池的谈判，实际底层是特斯拉对动力电池以及电动车降本的需求，希望进一步推动电动车普及，加速汽车产业乃至能源行业的变革。低成本的磷酸铁锂边际需求有望提升，利好磷酸铁锂电池及材料相关企业。

可关注磷酸铁锂电池企业：宁德时代（CTP技术）、比亚迪（刀片电池）、亿纬锂能（动力电池业务重估）、国轩高科（国内出货量前三有并望成为大众B供）。

磷酸铁锂电池的材料企业：当升科技（正极材料）、璞泰来（负极）、新宙邦（电解液）、天赐材料（3.5万吨磷酸铁电解液以铁锂正极材料与中间体）、湘潭电化（电解锰）、德方纳米（铁锂正极、导电液、碳纳米管）、天奈科技（国内导电剂产能第一）。

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