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虽然能量密度低、续航能力差,但磷酸铁锂电池更安全,寿命更长,且成本价格低。但由于其一直没能成为主流。磷酸铁锂电池不含有贵重金属材料,因此原材料成本可以被压缩到很低,这是它相较三元锂的一大优势。
宁德时代、比亚迪亮出的杀手锏
锂电池包含电芯、模组、PACK三个主要环节,电芯的主要成本构成包括正极、负极、电解液、隔膜四大材料以及电芯加工成本,电芯价格占电池总价维持在70%左右的水平,而剩余30%由模组、PACK环节构成。
根据行业信息,磷酸铁锂正极材料除了具备一定改性空间以外,电芯结构借鉴软包电池工艺进行升级等,对于磷酸铁锂电芯能量密度、充放电性能及循环寿命等方面均有改善。
所以该电池结构设计优化,对降低动力电池成本依然有重要意义。2020年宁德时代CTP、比亚迪刀片电池技术推广,磷酸铁锂成本有望再降10%左右,能量密度提升15-20%。
比亚迪
根据近日工信部官网发布最新一批新能源汽车推广目录,从中可以看到首个采用刀片电池的比亚迪汉EV的身影。刀片电池本质还是磷酸铁锂电池,系统重量能量密度140Wh/kg。据了解,比亚迪第一代刀片电池磷酸铁锂电池单体能量密度165Wh/kg,PACK 达到140Wh/kg,未来规划下一代单体能量密度提升至180Wh/kg以上,PACK提升至160Wh/kg。
但北极星储能网整理国内各家电池企业的电池能量密度发现,不管是单体还是系统能量密度,比亚迪的产品在电池市场中不占有优势。
根据王传福董事长介绍,“刀片电池”是新一代磷酸铁锂电池,在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%,从251Wh/L提升至332Wh/L,电池成本也可降低30%。目前磷酸铁锂系统成本报价可低至0.6元/Wh左右,若比亚迪的刀片电池在此基础上把成本降低30%,预计可将电池pack成本做到0.42元/Wh。
通过公开资料发现,比亚迪提出的“刀片电池”的电芯结构,较以往方形电池电芯该结构设计增加电芯散热面积,便于电池包热管理,或节省空间提高电池能量密度同时,将有利于安全性能的提升。另外电芯结构变化使得pack设计方案迭代,降低零部件使用量,从而降低电池pack成本。
宁德时代
宁德时代2019年在德国法兰克福车展发布CTP(Cell To Pack)技术(又名无模组方案),根据宁德时代公布的数据,CTP可将电池包体积利用率提高15~20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升50%,电池包能量密度提升10~15%。目前宁德时代量产最高电池组能力密度为182Wh/kg,CTP可使之达到200Wh/kg以上,大幅降低动力电池的度电成本。该解决方案对于提高电池质量密度和体积能量密度,效用明显,并大幅降低动力电池的制造成本。
对于能够快速减低成本并提高电池包能量密度的解决方案,部分车企已呈现开放态度。国内北汽新能源(EU5)、蔚来汽车(ES6)、威马汽车、哪吒汽车等已官方表示2020年上市车型将采用CTP技术的电池包技术。
有分析认为预计特斯拉宁德时代此次洽谈“无钴”电池即为超级铁锂方案,应用超级铁锂以及碳纳米管技术,通过工艺改进,能量密度可超过150wh/kg,与目前国产Model3系统能量密度相当。成本端,目前三元成本0.8元/wh,磷酸铁锂0.65元/wh,相对而言成本低15%左右。若特斯拉采用铁锂版本,单车电池成本有望降低7-9k元,为Model3打开降价空间。
而光大证券认为,采用CTP技术方案后,磷酸铁锂电池包的成本由0.66元/Wh降至0.57元/Wh。
根据行业媒体披露的电池专利图可以看到,宁德时代CTP结构电池包中,电芯和电池管理系统连接结构,以及电芯与电池包壳体结构(压力和温度传感器放置)出现变化。此设计易于电池散热处理,不采购模组结构降低装配难度提高生产效率,同时也便于电芯维护管理。
未来趋势
招商证券表示,随着磷酸铁锂电池补短板,其产品应用面会显著拓宽,并也将进一步提升磷酸铁锂电池在非车用的动力电池、储能市场的竞争力。
此外还有观点认为,长期看高镍三元+硅碳负极仍然为技术趋势。高镍电池具备能量密度优势及成本下行空间大。811电池处于技术快速提升阶段,良品率不断提升,规模化也带来成本降低,未来811电池成本有望降至0.5元/wh,低于铁锂的0.6元/wh左右。
参考资料:
华创证券——电池包技术革命:影响全球动力电池行业格局新变量
光大证券——磷酸铁锂专题报告:行业逻辑生变,性价比优势显现
申港证券——特斯拉选择磷酸铁锂意味着什么?
招商证券——媒体披露特斯拉或采用无钴电池,铁锂电池受关注
东吴证券——特斯拉与宁德洽谈无钴方案,铁锂有望复苏
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