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动力电池变局：磷酸铁锂凭什么扳回一局
一直以来，磷酸铁锂电池（LFP）和三元锂电池（NCM，正极材料为镍钴锰三种材料）这对“冤家”斗得如火如荼。此前，磷酸铁锂电池多年稳坐国内动力电池霸主地位，但近年被三元锂电池追赶上来，并于2018年首次被三元锂电池超越，且差距逐年拉大。2020年上半年，三元锂电池高峰期在动力电池市场的占比甚至一度超过七成。
然而，市场变幻莫测。在时隔近三年之后，磷酸铁锂电池的产量在2021年5月首次反超三元锂电池。按业内人士预测，磷酸铁锂电池的装车量有望在6月也超过三元锂电池，重新夺回动力电池市场的冠军宝座。
为何磷酸铁锂电池实现逆袭
磷酸铁锂电池靠价格优势，以及改进能量密度和续航能力等技术，正在扳回一局。
近日，中国 汽车 动力电池产业创新联盟数据显示，2021年5月，我国动力电池产量共计13.8GWh，同比增长165.8%。其中，磷酸铁锂电池5月产量为8.8GWh，占总产量63.6%，同比增长317.3%，环比增长41.6%；三元锂电池产量5.0GWh，占总产量36.2%，同比增长62.9%，环比下降25.4%。由于今年5月激增，磷酸铁锂电池的产量自2018年以来首次反超三元锂电池，今年1~5月累计产量为29.9GWh，占总产量50.3%；同期，三元锂电池累计产量为29.5GWh，占总产量49.6%。
而在装车量上，磷酸铁锂电池暂时比三元锂电池还稍逊一筹。5月，磷酸铁锂电池装车量同比增长458.6%至4.5 GWh，三元电池装车量同比增长95.3%至5.2GWh。今年前5个月，我国动力电池装车量累计41.4GWh，同比增长223.9%。其中，三元锂电池装车量累计24.2GWh，同比上升151.7%，占总装车量58.5%；磷酸铁锂电池装车量累计17.1GWh，同比增长456.6%，占总装车量41.3%。不过，值得注意的是，磷酸铁锂电池目前在产量和装车量的增速上都远远超过三元锂电池。按照这样的速度，磷酸铁锂电池6月的装车量可能也超过三元锂电池。
主机厂纷纷“变心”。乘联会数据显示，今年1~5月,我国销量排在前五的新能源车型为五菱宏光MINI EV、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、比亚迪汉EV和广汽埃安Aion S。这五款车型中, 五菱宏光MINI EV、比亚迪汉EV均采用磷酸铁锂电池，特斯拉Model 3的基础版和广汽埃安Aion S的部分版本用的也是磷酸铁锂电池。这与新能源乘用车企业此前对三元锂电池趋之若鹜的情况有所不同。
今年1~5月，作为特斯拉、宝马、五菱宏光等众多车企电池供应商的宁德时代以20.3 GWh装车量遥遥领先，在我国动力电池装车量榜上位居首位，比亚迪以及LG化学分别以5.9GWh和和3.9GWh的装车量位居第二和第三 。 其中，宁德时代和比亚迪是采取磷酸铁锂和三元锂两条腿走路，而LG基本以三元锂为主。去年上半年，LG化学得益于成为特斯拉的三元锂电池供应商而超越宁德时代，夺走全球动力电池装车量的头把交椅。然而，今年以来情况有变，宁德时代又反超LG化学。
宁德时代从去年下半年开始向特斯拉供应磷酸铁锂电池，在一定程度上满足特斯拉不断降本、不断降低车型售价的诉求。随着磷酸铁锂电池技术提升以及成本优势凸显，小鹏、哪吒和零跑等造车新势力企业也逐渐在一些车型上采用磷酸铁锂电池。
不仅是钴，锂离子电池其它原材料自去年第四季以来也大幅涨价，如碳酸锂的价格几乎翻了一倍，氢氧化锂也上涨了50%左右。另外，六氟磷酸锂和部分溶剂和添加剂也都涨价，从而带动锂离子电池的正极材料和电解液两大原料价格均出现不同程度的上涨。近日，伊维经济研究院按照不同电池对正极材料用量，测算出磷酸铁锂正极材料上涨对磷酸铁锂电池影响较小，影响比例为3.77%，主流三元正极材料上涨对三元锂电池影响相对较高，影响比例超过10%。“我们测算得出三元电池对材料敏感性在30%左右，磷酸铁锂电池对材料的敏感性在14%左右。” 吴辉如是说。
据伊维经济研究院监测的数据，2017年，磷酸铁锂电池的价格为1750~1955元/KWh，而三元锂电池价格为1650~1850元/KWh。近年来，随着技术进步以及规模提升，两者价格皆快速下降。2020年，磷酸铁锂电池价格为531~639元/KWh，而三元锂电池价格为682~789元/KWh。目前，动力电池整体价格维持在530~700元/KWh，处于相对稳定的状态，主要原因在于动力电池厂商对主机厂的话语权较弱，但动力电池厂商压力非常大，不排除将来调整价格。动力电池占整车成本40%左右，而如果动力电池价格上涨，在补贴退坡背景下，主机厂的压力也将增大。
吴辉称，即使钴不涨价，磷酸铁锂在成本上也比三元锂电池更有优势，随着新能源 汽车 补贴大幅退坡甚至未来被取消，主机厂越来越看重电池的成本。
未来谁是王者
目前，动力电池的市场份额基本被磷酸铁锂和三元锂这两大技术路线的电池包揽，其余路线的动力电池则如同星星之火。
不过，磷酸铁锂电池和三元锂电池各自存在短板。三元锂电池虽然能量密度较高，动力特性好，但安全性差些。而磷酸铁锂性能稳定，安全性较好，不受制于稀有金属，成本更低，但能量密度较低，对低温的耐受度相对较差。近年来，搭载三元电池的特斯拉、蔚来、比亚迪等车企的电动车发生过自燃，现代 汽车 由于LG化学提供三元电池的车型发生起火事件在今年2月发起大规模召回。而搭载磷酸铁锂电池的特斯拉Model 3和比亚迪汉等车型则因冬天在北方城市出现电池续航衰减情况受到诟病。
动力电池的技术有待进一步突破，在材料、工艺、设计等方面要继续努力。未来，哪种技术路线将会胜出？
宁德时代和比亚迪的动力电池加起来占国内动力电池总装车量的一半以上。宁德时代在国内的福建、江苏、青海、四川、广东以及德国都设有动力电池生产基地。而比亚迪除了在重庆、深圳、西安、青海、长沙、贵阳设有电池生产工厂外，在巴西也拥有磷酸铁锂电池工厂。截至2021年第一季度，宁德时代在国内五大生产基地的规划产能是226GWh，而比亚迪的规划产能约有110GWh。采取磷酸铁锂和三元锂两条腿走路的宁德时代和比亚迪，接下来会将天平往哪条路线倾斜？这两大电池巨头对国内甚至国际的电池路线走势具有一定话语权。
比亚迪董事长王传福选择押注磷酸铁锂电池。在本月举行的2021重庆车展上，王传福在演讲中谈到， 汽车 行业处于变革的关键期，变革就要有创新的技术，要能解决市场的痛点。刀片电池解决了消费者最关心的安全痛点。比亚迪依靠刀片电池的一己之力扭转了动力电池产品结构，将磷酸铁锂从很艰难的情况下拉回到行业的正道。他强调，电池技术一定要考虑产品安全性和 社会 资源承受度。没有安全，新能源车全面普及就无从谈起。同时，动力电池如果大量使用镍、钴等稀有金属，那么当原材料无法稳定供应或未来燃油车全部被新能源车代替时，原材料的供需矛盾将不可避免。
为了攻克磷酸铁锂能量密度的短板，比亚迪在寻求突破，去年推出刀片电池的电池包的能量密度是140Wh／kg，未来将会在电芯层面从材料本身和设计方面进一步提升，预计到2025年有望大于180Wh／kg。
关于三元锂和磷酸铁锂两条技术路线的占比问题，宁德时代董事长曾毓群前不久在上海交大“问道通未来-新能源与新能源智能 汽车 企业家校友高端对话”上也谈到，他近期看好磷酸铁锂，磷酸铁锂电池的增长速度会非常快，因为它比较便宜。他称，随着充电桩越来越多，消费者的里程焦虑症会缓解，电动 汽车 的续航里程就不需要那么长，因此磷酸铁锂比例会逐渐增加，三元锂占比会减少，但有些高端车还是需要长续航的，因此高能量密度的三元锂的市场仍然存在。三元锂电池材料的供应链会有巨大变化。
不过，吴辉认为，磷酸铁锂电池虽然在短期内占有成本优势，但从能量密度等方面看，其始终有局限性，要达到200Wh/kg已非常难。而三元锂可以突破300Wh/kg以上，并且安全性也可以不断提升，此外，其未来的降价空间将可能大于磷酸铁锂电池。据伊维经济研究院的测算，2021年，1KWh磷酸铁锂电池和三元锂电池的平均价格分别是600元和700元，而到2030年，两者的价格将分别是320元和300元，他从长远来看依然看好三元锂电池。
目前，业内正逐渐兴起固态电池研发热潮。不过，按曾毓群判断，3~5年内，能做到车里的，都不是全固态电池。半固态电池或固态电池等电池在技术、成本等方面突破尚需要一定时间，但也有观点认为半固态电池或固态电池将可能成为未来的主流。动力电池领域日益多元化，战火正不断升级，未来谁是王者？这存在诸多变数。曾毓群提到，未来不见得是三元锂或磷酸铁锂，宁德时代有一些新东西，但是现在尚不便于对外讲。
三元锂电池和磷酸铁锂电池哪个好
磷酸铁锂电池要更好一些。
2021年磷酸铁锂电池出货量增速已远超连续多年占据市场优势的三元锂电池。按照上述数据测算，2021年国内动力电池市场中磷酸铁锂和三元锂电池装机占比分别为53%、47%，彻底扭转了2018年以来磷酸铁锂电池产量连年不及三元锂电池的趋势。
电池优势
除了外部环境利好，磷酸铁锂电池自身的产品力也在快速提升。多位业内专家向记者表示，目前磷酸铁锂电池的产品性能以及成本优势已十分突出，这是其在2021年“扳回一局”的重要因素。
曾佑鹏指出，自2020年比亚迪推出磷酸铁锂刀片电池以来，能量密度不及三元锂电池的“传统劣势”有所减弱，同时持续的技术创新使得磷酸铁锂电池基本能满足续航600公里以下的全部车型需求，尤其是比亚迪、特斯拉等新能源车企为磷酸铁锂电池需求增长带来了强劲动力。
5月磷酸铁锂电池产量超过三元锂电池 装车量三元锂更高
易车讯 5月，我国动力电池产量维持高增速，磷酸铁锂电池产量创新高，并首次超过三元电池。但装车量方面，三元电池依然高于磷酸铁锂电池。
业内人士称，磷酸铁锂电池和三元电池对应不同的市场定位。三元电池能量密度高，续航里程更长，但安全性和循环寿命相对劣势；磷酸铁锂电池成本更低，安全性、抗衰退能力相对占优，但能量密度偏低，续航里程相对更短。两种技术路线将共同发展、互为补充。
磷酸铁锂电池产量创新高
中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2021年5月，我国动力电池产量共计13.8GWh，同比增长165.8%，环比增长6.7%。其中，磷酸铁锂电池产量8.8GWh，占总产量63.6%，同比增长317.3%，环比增长41.6%；三元电池产量5.0GWh，占总产量36.2%，同比增长62.9%，环比下降25.4%。
1-5月，我国动力电池产量累计59.5GWh，同比增长227.3%。其中，磷酸铁锂电池产量累计29.9GWh，占总产量50.3%，同比增长360.7%；三元电池产量累计29.5GWh，占总产量49.6%，同比增长153.4%。
新能源汽车市场需求增长，助推动力电池产量激增。
中汽协数据显示，5月，我国新能源汽车产销均完成21.7万辆，同比分别增长1.5倍和1.6倍；1-5月，新能源汽车产销分别完成96.7万辆和95万辆，同比均增长2.2倍。
国家机关事务管理局、国家发展和改革委员会近日联合印发的《“十四五”公共机构节约能源资源工作规划》指出，推动公共机构带头使用新能源汽车，新增及更新车辆中新能源汽车比例原则上不低于30%。
某新能源行业分析师表示，随着新能源汽车市场需求不断扩大，用户需求趋于多元化。同时，大量车企涌入新能源车造车赛道，市场竞争激烈。为抢占市场，满足不同消费群体的购车需求，车企通过多种方式降成本。磷酸铁锂电池在成本端要低于三元电池，是车企扩产、降成本的有效方式。
三元电池装车量占优势
磷酸铁锂电池产量高速增长，但装车量方面三元电池依然占有优势。
中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，5月，三元电池共计装车5.2GWh，同比上升95.3%，环比上升1.0%；磷酸铁锂电池共计装车4.5GWh，同比上升458.6%，环比增长40.9%。1-5月，三元电池装车量累计24.2GWh，占总装车量58.5%，同比上升151.7%；磷酸铁锂电池装车量累计17.1GWh，占总装车量41.3%，同比上升456.6%。
6月15日，工信部公示的《道路机动车辆生产企业及产品公告》（第345批）显示，新能源乘用车共有80个产品入围。其中，磷酸铁锂电池车型有30款，占比37%；三元电池车型46款，占比58%。
在中高端新能源电动车领域，三元电池更受车企青睐。
根据上述产品公告，比亚迪除了申报多款宋PLUS、宋Pro、秦PLUS、汉DM等车型，还申报了新品牌“海豚”，全部搭载其旗下的磷酸铁锂刀片电池；吉利旗下的高端品牌极氪001搭载宁德时代生产的三元电池；奇瑞、北汽、广汽分别申报了瑞腾RT-1、EU7、AION LX等多款新车型，主要搭载三元电池。
此外，小鹏汽车、威马汽车、奔驰、大众、奇瑞路虎等企业申报的多款新车型，三元电池也是主角。
小鹏汽车申报了新款纯电动轿车P5，分别有三元电池和磷酸铁锂两个版本，由宁德时代供应电池。小鹏汽车还申报了另一款新车型N5，搭载磷酸铁锂电池。该车外形和动力与P5车型一致，但部分配置有差异。业内人士称，N5或是其入门车型，面向网约车市场，采用磷酸铁锂电池主要是为了降成本，走差异化竞争路线。
合资车企方面，北京奔驰申报了纯电动轿车EQA300，搭载孚能科技生产的三元电池；奇瑞捷豹路虎申报了一款插混车型，搭载宁德时代生产的三元电池。
粤开证券首席策略分析师陈梦洁向中国证券报记者表示：“磷酸铁锂电池和三元电池对应不同的市场定位。目前来看，磷酸铁锂电池主要用于公交物流车、出租车、网约车以及中低端乘用车市场，三元电池主要用于有长续航里程需求的领域和中高端车型。”
两种技术路线各有优劣
新能源电动车电池技术路径的探讨一直是行业焦点，两种技术路径常被拿来比较。
成本方面，陈梦洁告诉记者，当前三元电池的成本约为0.9元/Wh，磷酸铁锂电池的成本约为0.7元/Wh，成本和技术特点对其适用的领域和范围造成了一定影响。
陈梦洁介绍，2018年以前，磷酸铁锂电池的市占率一直领先于三元电池，之后受补贴大幅退坡以及能量密度难以突破等因素制约，发展逐渐落后于三元电池。近两年来，PACK的改进与磷酸铁锂能量密度的提升，以及中低端市场的成本压降需求，推动磷酸铁锂电池热度提升。
2020年3月，国内磷酸铁锂电池领域龙头公司比亚迪正式推出“刀片电池”。据介绍，长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池，通过阵列的方式排布，就像“刀片”一样插入到电池包，减少了冗余零部件，形成类似蜂窝铝板的结构。通过一系列的结构创新，“刀片电池”实现了电池的超级强度，体积利用率提升50%以上。
汽车行业专家董扬认为，“刀片电池”采用新结构、新工艺，其技术创新点主要在电池系统设计中取消中间层次的模组，可以提高系统的体积能量比和重量能量比，从而拓展磷酸铁锂电池在新能源车用汽车上的应用空间。
安全性方面，弗迪电池公司副总经理孙华军表示：“在500℃的温度下，磷酸铁锂材料结构稳定，但三元锂材料在200℃左右就会发生分解，且化学反应较剧烈，容易引发热失控。”
比亚迪曾通过“针刺试验”验证“刀片电池”的安全性，即模拟异物刺入电池贯穿内部，从而观测动力电池热失控后的反应。
经试验，三元锂电池产生了剧烈燃烧，表面温度超过500℃，而磷酸铁锂块状电池虽无明火，但仍产生大量烟，同时表面温度达到200℃-400℃。“刀片电池”在针刺测试中既没有明火，也没有烟产生，表面温度只有30℃-60℃。
不过，宁德时代董事长曾毓群表示，宁德时代的安全措施主要集中在碰撞、充电、浸水以及电池设计制造等方面。
董扬认为，新能源汽车的安全问题是一个系统性问题，需要在产品开发、制造、使用，特别是充电过程的智能控制等全产业链和全生命周期中，充分开展实践和探索。
董扬指出，动力电池的能量密度还需要提高，进一步提高新能源汽车的各项性能，需要为整车提供体积更小、重量更轻的电池。由于充电基础设施尚不完善，部分高性能的新能源汽车续驶里程要求更高。
陈梦洁表示，未来行业仍将以三元电池和磷酸铁锂电池两种技术路线为主力，二者将从多维度展开竞争。三元电池能量密度高，续航里程更长，但安全性和循环寿命相对处于劣势；磷酸铁锂电池成本更低，安全性、抗衰退能力相对占优，但存在能量密度偏低、低温衰退严重等缺点。
购买新能源汽车，选择三元锂还是磷酸铁锂电池？车企已开始转向
三元锂电池指采用镍钴锰酸锂或镍钴铝三元正极材料的锂电池，优点是标称电压较高，单体电池能量密度较高，输出功率较大，低温性能较好，缺点是高温稳定性差（200度左右燃爆），成组利用率低（60%左右），造价较高，污染较高。
磷酸铁锂电池则采用磷酸铁锂作为正极材料，优点是成本较低，不含重金属，对环境污染较小，高温稳定性好，快充或过充时安全性非常高，放电功率高，无记忆效应，循环寿命高，成组利用率高（可高达80%以上），缺点是低温性能差，单体电池能量密度较低，产品一致性略差，工作电压只有3．2V，输出功率较小。
车企逐渐开始倒向磷酸铁锂电池
据锂电网数据显示，三元锂电池装机占比，2016年为24％，2017年为45％，2018年为58％，2019年达到高峰。然而，2020年，三元电池装车量38.9GWh，占比61.1%，同比下降4.1%，首次出现下降拐点；2020年磷酸铁锂电池装车量24.4GWh,占比41.4%，同比增长20.6%，出现上升拐点，预计2021年仍将大幅上升。
为何车企纷纷开始转向磷酸铁锂电池
2017年，新能源 汽车 国家、地方补贴最高可达6.6万元，但却对纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度有要求，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴，彼时磷酸铁锂电池质量能量密度很难达到120Wh/kg，一辆车会少拿6600元补贴。由于政策驱动，三元锂电池装车占比出现持续暴涨。然而，2020年前后，由于安全因素、成本因素、补贴变化驱动、电池热管理技术进步，三元锂电池装车占比出现下降拐点。
安全驱动
在2017年补贴政策驱动下，车企纷纷倒向三元锂电池阵营，就连过去一直坚持磷酸铁锂电池路线的比亚迪也开始全系车型搭载三元锂电池。然而，由于三元锂电池热稳定性差、燃爆点低，经常在充放电时出现的热失控，导致不少新能源 汽车 由于电池热失控发生燃爆，就连之前从未出现过电池热失控导致电池燃爆的比亚迪也因搭载三元锂电池而未能幸免，不禁让消费者开始重新审视过度追求电池组能量密度带来的安全风险隐患。
成本驱动
磷酸铁锂单体电池密度低，但是价格较低，而且热稳定性强，电池组防护成本低，成组利用率极高，经过不断改进工艺和结构，电池组能量密度同样实现大幅提升，例如比亚迪的刀片电池，电池组质量能量密度甚至高达150Wh/kg。而811三元锂电池虽然单体电池密度高，但是价格也高，而且热稳定更差，需要更多的防护成本来维持安全性，导致成组利用率反而降低，电池组密度实际提升却并不明显，成本却高了一大截。
补贴变化驱动
根据最新补贴政策情况，地补基本已退出，纯电动 汽车 国补也降低至最高2.5万元，而且电池组质量能量密度再大也只能拿到1倍补贴。与此同时，不少经过结构改良的磷酸铁锂电池也能拿到0.8倍补贴，而搭载比亚迪的刀片电池甚至可以拿到0.9倍补贴，和最高补贴只不过相差2500元，已经远远低于装机811三元锂电池以及电池容量提升所带来的成本提升。
电池热管理进步驱动
磷酸铁锂电池低温性能差，三元锂电池也好不到哪里，所有车企都为锂电池的低温性能伤透了脑筋，逐渐摸索出各种电池热管理技术，通过消耗少量电量给电池加热，实现 汽车 行驶时动力电池工作温度提升，大幅改善了电池低温性能差的弱点。时至今日，温度只要不低于零下20度，无论三元锂电池和磷酸铁锂电池，基本都可以实现将锂离子活性降低幅度控制在20%以内。实际上，相比三元锂电池，电池热管理系统对磷酸铁锂电池的活性提升幅度更大，有效解决了磷酸铁锂电池的最大痛点。
写在最后：
作为吃瓜群众，不少消费者以为国内两家头部电池企业中，宁德时代只生产三元锂电池，比亚迪只生产磷酸铁锂电池，其实大错特错。宁德时代同样生产磷酸铁锂电池，而且出货量并不比三元锂电池低。只不过，中国是磷酸铁锂电池生产大国，竞争激烈，宁德时代在磷酸铁锂电池技术上并不具有压倒性优势，只能靠价格血拼夺取市场份额，销售收入和毛利率远不如出售811电池。
去年比亚迪刀片电池针刺实验直指三元锂电池痛点，其实并无针对任何电池企业的意思，但宁德时代反应过激，主动跳出来驳斥，最后闹了个业界笑话，很多人可能不理解，其实主要还是出于商业驱动因素。宁德时代一直主推销售收入和毛利率更高的811电池，自然不希望竞争激烈的磷酸铁锂电池影响到公司商业战略。尤其刀片电池取消模组，实现了体积能量密度提升50%的成绩，质量能量密度虽略低，但是体积能量密度已经不低于三元锂电池，让容量有限的车身底盘能够装入更多刀片电池，从而实现续航等同于三元锂电池车型，可能会对811电池形成巨大冲击。
事实上，不仅比亚迪通过刀片结构改良了磷酸铁锂电池，宁德时代等其他电池企业同样通过结构改良，大幅提升了磷酸铁锂电池的整体能量密度，才让磷酸锂电池有了回归主流的可能。不过，经过结构改良后，磷酸铁锂电池今后的发展空间确实已经不大，这也是宁德时代依然看好三元锂电池的技术驱动因素。但是，三元锂电池能量组密度进一步提升，同样面临巨大的安全风险，目前没有一个电池企业能够彻底解决安全和密度的矛盾命题，只能在中间找一个平衡点。
至于消费者该选购搭载何种电池的车型，建议大家根据自己的喜好和两种电池各自的优缺点，理性选择！
