动力电池分析：磷酸铁锂电池同比暴增
来源：宝鄂实业
2019-03-29 11:35
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如果说起高能量系统密度的动力锂离子电池，三元锂电池无疑是目前比较理想的一个选择。从2014年年初开始，三元动力电池各个方面的性能指标都在提高。三元材料凭借其电压高、比容量大等特性，被研发出了不断在提高的令人欣喜的高能量密度，成就了一群需求“更远”续航里程的人们。
放下您手里的手机，会有不一样的感受。
2018年1－2月新能源汽车配套的动力电池究竟有什么不一样的感受？从两款大家耳熟能详的动力锂离子电池应用现状回应大家一个感受，下面从两组直观的数据了解一下：
磷酸铁锂电池同比暴增，今年需求将超预期
2018年1－2月磷酸铁锂电池的装机量为814．55Mwh，市场占有率为35．57％，与2017年同期相比，增长了1100．74％，结束了2017年年初噩梦般的同比率。
国内三大磷酸铁锂电池的生产企业共同提振：宁德时代市场占有率达68．97％，同比增长7549．94％；合肥国轩高科市场占有率达26．36％，同比增长2415．99％；沃特玛市场占有率为1．32％，同比增长14149．36％。同比增长幅度较大，这一现象主要受国家政策延续护航所致。
从磷酸铁锂动力电池装机量数据来看，2018年1－2月宁德时代是国内磷酸铁锂动力电池最大装机量企业，主要为8－10米和10米以上的新能源客车提供动力电池，2018年1－2月装机8315台多款型车，同比增长2956．99％；国轩高科装机量紧随其后，主要为AO级新能源乘用车和10米以上的新能源客车提供动力电池，2018年1－2月装机8483台多款型车，同比增长2211．44％。
从车型来看，宁德时代在2018年1－2月为68款车型提供磷酸铁锂电池，占比配套磷酸铁锂电池车型总量的50％，XML6105JEVW0C1是这68款车型中动力电池装机量最高的一款车型，装机量值为108．26Mwh。
看完这些喜大普奔的数字是不是觉得磷酸铁锂电池市场在2018年的市场需求将超预期呢？
三元电池目前市场占有率达59．83％
2018年1－2月三元动力电池的装机量为1370．16Mwh，市场占有率达59．83％，与2017年同期相比，增长了460．76％。增长幅度较大，打破了2017年年初的“冰点”记录。
从目前三元动力电池装机量数据来看，三元动力电池的市场占有率越来越高，主要是由于其单体能量密度高于其它动力电池的单体能量密度，这也是导致生产商向三元动力电池靠拢的最大因素之一。2018年1－2月，部分生产商，尤其是宁德时代、比亚迪、孚能科技、江苏智航和深圳比克，生产的三元动力电池装机量之和，占国内三元动力电池装机量市场的82．75％，与2017年同期排名前五的三元动力电池装机量相比，增长了461．2％。
从系统能量密度来看，2018年1－2月系统能量密度排名前五的单体电芯企业有：江苏塔菲尔、宁德时代、鹏辉电源、德朗能和亿纬锂能，其中，最高系统能量密度为151．5wh／kg，是由单体电芯企业江苏塔菲尔和PACK成组企业科易动力企业合作研制出的，不过三元动力电池的安全性还需要等待长期的验证。
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。
无记忆效应：可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电；
体积小、重量轻，同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的1/3，重量是铅酸电池的1/3；
对环境无污染，该电池不含任何重金属与稀有金属（镍氢电池需稀有金属），无毒（SGS认证通过），无污染，符合欧洲ROHS规定，为绝对的绿色环保电池。铅酸电池中却存在着大量的铅，在废弃后若处理不当，仍将对环境形成二次污染，而磷酸铁锂材料无论在生产及使用过程中，均无污染。
万向磷酸铁锂电池怎样？比亚迪为什么坚持使用磷酸铁锂电池
万向磷酸铁锂电池怎样
隶属万向集团旗下的A123公司是美国一家致力于专业开发、生产锂离子电池和能量存储系统的公司。下面就以万向A123动力锂电池为例，来看看万向磷酸铁锂电池的性能。
A123公司主要提供磷酸铁锂正极材料，同时主攻动力锂电池市场，并把车用锂电池作为重点发展方向。A123锂离子产品同时解决了影响动力锂电池在高功率、安全性及长寿命三个方面的问题。
A123磷酸铁锂电池性能：
功率：高能产品能力密度达140W·h/kg，输出密度达3000W/kg，能承受高功率脉冲放电率高达100C（100倍标称容量电流放电）；
高电量产品能力密度达140W·h/kg，输出密度达3000W/kg；
中等电量产品具有更高的性能和效率优势；
安全性：经过多个国家实验室和多个汽车客户的验证，具有优越的滥用容忍度。
循环寿命：A123的Nanophosphate技术提供了卓越的性能和循环寿命。在低利率循环式，能提供数以千计的周期，即使在10C放电率循环下，也提供超过1，000个完整的周期。
万向磷酸铁锂电池怎样？比亚迪为什么坚持使用磷酸铁锂电池
比亚迪为什么坚持使用磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池是比亚迪完全自主研发的国产锂电池，投入巨大，目前已经属于成熟产品，也在国内获得了广泛应用；虽然与国外锂电池产品相比，磷酸铁锂电池的特性还不是很完美，但因为其存在，打破了国外的技术垄断，为我们走自己的锂电池研发路线创出了道路，所以非常敬佩其精神。另外比亚迪坚持使用磷酸铁锂电池不会发生爆炸。另外我们先来搞清中国新能源汽车发展的关键因素和依托，针对我们行业的现实情况，再来比较一下三元和磷酸铁锂的现状与发展方向。
对比三元和磷酸铁锂电池的优劣势：
1、如果继续发展三元，我们的动力锂电池将永远处于追赶状态，不仅实现不了弯道超车，而且将丧失新能源汽车的安全性。
目前，改性锰酸锂和三元锂的核心技术，都掌握在日韩企业手中。尤其是三元锂，无论是技术、工艺还是设备，日韩行业龙头都已达到非常成熟稳定阶段。如果中国新能源汽车动力电池的发展方向定位于发展三元锂电，不仅长期处于追赶日韩企业状态，而且因缺乏关键技术、工艺和设备，已陷入到了一个发展瓶颈。技术严重受制于日韩企业，规模也远不如日韩企业巨头。三星ＳＤＩ今年一次性将18650－2.2ＡＨ的电池销售价格降至1美元/只，几乎将国内同行逼上绝境。
在国内三元动力电池性能和价格都无法与日韩巨头相比的情况下，如果我们在新能源汽车动力电池上坚持三元路线，恐怕我们还在追赶路上，就已经被国际巨头给扼杀了，更无从谈什么弯道超车。最终结果将跟传统汽车发展一样，高端车和核心技术依然源自国际巨头，即使我们让出了市场也换不回核心技术。
磷酸铁锂电池则不同。日韩企业基本没有涉足，国际主要竞争对手来自美国。虽然两个基础专利有一个在美国（A123和Valence是美国磷酸铁锂电池的主要代表），但中国与美国的技术水平相差不大，而且中国是全球在磷酸铁锂领域投入最大、产销量最多的国家。
随着万向集团收购了Ａ123，事实上中国企业已经掌握了磷酸铁锂电池全球最高端的技术和工艺。而磷酸铁锂电池在安全性和循环寿命上相对于三元锂电的绝对优势，正是中国新能源汽车关键要素所在和发展所需。只要明确其发展地位，加大投入固化这一优势，中国新能源汽车就完全有弯道超车的可能。
2、选择三元，顶层设计缺乏前瞻性，全球镍、钴资源紧张，其大量应用将导致市场价格暴涨，尤其中国这两种元素的贮量根本无法支撑。
三元锂电的材料配方，无论是镍钴锰酸锂，还是镍钴铝酸锂，都离不开两种贵金属，即钴和镍。这两种金属在中国都很匮乏，在全球储量也有限。其中，中国钴的使用量90%以上都需要进口，镍主要用于不锈钢生产，这两种贵金属都有国际期货交易，价格不仅高且波动很大。
如果中国确定以三元锂电为主要的动力电池发展路线，按照政府规划，到2020年，新能源汽车产能达到200万辆，新能源汽车保有量达到500万辆。按每辆新能源汽车动力电池平均带电量80KWH计算，500万辆新能源汽车所需电池就达4000亿WH电池，这还不包括用于更换和备用的电池。这种需求一旦推向市场，将很快推动钴、镍期货价格暴涨，从而带动其现货市场价格暴涨，三元锂电未来的价格走势将直线上升。中国新能源汽车推广没有达到政策预期目标的一个很大的原因，就是价格居高不下。其中，最重要的原因，就是占据新能源汽车成本近50%的动力锂电池价格居高不下。三元路线的结果，就是新能源汽车价格更高，要求政府的补贴也要更多，永远无法实现市场化推广。
磷酸铁锂电池则刚好相反，不含任何贵金属，而且生产正极材料的主要原料氧化铁、碳酸锂在中国储量非常丰富。如果下游新能源汽车市场需求放大，其上游材料在规模效应的推动下，成本将直线下降，占据磷酸铁锂电池成本超过30%的正极材料价格的下降，将促使磷酸铁锂电池价格的迅速下降。
3、整车安全设计上，中国新能源汽车使用三元锂电作为动力电池，会存在巨大安全隐患。
特斯拉三次着火中，其中一次为金属片划破电池引发的，但因特斯拉整车安全设计完善，三次着火并没有引起人员伤亡。三元材料的脱氧温度是200℃，放热能量超过800J/g，三元锂电无法通过针剌实验，表明了三元电池在内部短路的情况下，很容易引发安全事故。
目前，中国新能源汽车整车安全设计，短期内根本无法达到特斯拉的水平，使用三元锂电作为新能源汽车动力电池存在巨大安全隐患。事关乘客人生安全，这种安全隐患哪怕是十万分之一的发生概率，也是不能接受的。磷酸铁锂电池在高温下的稳定性，可达390℃以上，保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧，可以轻松通过针剌实验。这一安全性特点，对中国还处于幼稚期的新能源汽车产业来说，是最合适的。
4、从中国新能源汽车使用对象的消费特点和习惯来看，三元锂电并不适合做中国新能源汽车动力电池。
特斯拉被称为“富人的玩具”，装配电池容量设计续航里程为400KM，但大多时候，实际运行也就200KM左右，属浅充浅放，因而循环寿命有所保障。但中国新能源汽车大多用于公交、政府公务、专用车和居民乘用车，其使用特点是，每天大多有固定线路和频次要求，属深充深放，三元锂电在DOD95%以上的条件下，容量衰减速度很快，循环寿命仅为磷酸铁锂电池的一半不到。新能源汽车平均使用8年以上，动力锂电池如果处于深充深放的条件下，维持80%以上的容量，三元锂电使用寿命将不到三年，而磷酸铁锂电池基本可以满足8年的使用要求。
在目前国家相关补贴政策的条件下，首次购买新能源汽车有政府相应补贴，但二次采购电池并无补贴。三元锂电池在新能源汽车使用周期内，需要更换两次电池，将极大增加使用者的经济负担，而不会为终端使用者所接受。如果三元锂电要获得与磷酸铁锂一样的使用寿命，其只能浅充浅放，需增加至少50%以上的电池容量。如此，其能量密度较高的优势将丧失，体积将比同性能磷酸铁锂电池大，电池重量也会更重，其价格更是远高于磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池将最适合未来电动车的发展：
可以预见的是，未来纯电动乘用车、专用车的发展，将具有如下特点：一是形成三类车型，即1.3吨以下，1.3～1.7吨和1.7吨以上。对应每度电，分别实现续航里程10KM、8KM和6KM，对应装配电池重量，也分别为300KG、500KG和800KG左右。二是所有电池都装配直流快充和交流慢充两类充电方式。三是无论车身还是底盘都将使用新材料，走轻型化复合材料路线，如铝合金、碳纤维复合材料等。
因而，中国未来电动车的发展，对动力电池要求其能量密度高一点低一点都不再是主要问题，因为整车从安全性、重心稳定性设计，需要保持一定的重量。车身和底盘轻一点，电池重一点，将是一种全新的汽车系统设计---车身和底盘进行轻量化设计，磷酸铁锂电池组进行配套设计，来保证车身重量和车身重心稳定。
新能源汽车能否大规模普及推广的关键，是使用安全、性能稳定可靠和成本低廉，只有如此，才能为市场所接受和大众所喜欢。
磷酸铁锂电池，能保证组合能量密度达到100～120WH/KG，加上其最好的安全性和可预见的经济性，必将是中国新能源汽车动力电池发展的最佳选择。
我们只有不怀疑、不懈怠和不折腾，相信二十年后，中国的新能源汽车已是大行其道，而其心脏一定是磷酸铁锂动力电池。
万向磷酸铁锂电池怎样？比亚迪为什么坚持使用磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池的应用领域
于磷酸铁锂动力电池具有上述特点，并且生产出各种不同容量的电池，很快得到广泛地应用。它主要应用领域有：
大型电动车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等；
轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；
电动工具：电钻、电锯、割草机等；
遥控汽车、船、飞机等玩具；
太阳能及风力发电的储能设备；
UPS及应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）；
替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）；
小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
这里举一个用磷酸铁锂动力电池替代铅酸电池的应用实例。采用36V/10Ah（360Wh）的铅酸电池，其重量12kg，充一次电可行走约50km，充电次数约100次，使用时间约1年。若采用磷酸铁锂动力电池，采用同样的360Wh能量（12个10Ah电池串联组成），其重量约4kg，充电一次可行走80km左右，充电次数可达1000次，使用寿命可达3～5年。虽然说磷酸铁锂动力电池的价格较铅酸电池高得多，但总的经济效果还是采用磷酸铁锂动力电池更好，并且在使用上更轻便。
