动力电池的发展哪种电池将是未来？

近些年，电动汽车的快速发展带动了动力锂电池的发展。作为电动汽车的动力来源，电池性能的好坏不但关系到整车续驶里程的长短，而且关系到产品的安全性和可靠性。可以说，动力电池的发展决定着纯电动汽车的未来。

一、电动汽车必须把安全性放在第一位

在众多新能源车型中，我国给予纯电动汽车的补贴最高，而且补贴与纯电动里程挂钩，于是近些年在我国出现了一阵“人造三元风”。在政府部门倡导电池比能量指标一年更比一年高的情况下，三元材料中镍钴锰的组合由安全性尚可的333，一步一步地迈向523、622、811。随着镍量的增加，在材料比容量提高的同时，电池的热失控温度和安全性逐步下降。在另一种镍钴铝三元材料中(特斯拉所用)，镍的份额也占八成，同样存在类似问题。

说“三元风”是“人造”的，是因为它不是因技术优势自然形成的，而是片面追求纯电动长里程政策引导的结果。大风起兮尘飞扬，连一向坚持“铁电池”的大企业也被迷了眼，成了“跟风者”。当然，这也不难理解，毕竟企业要生存需要逐利。这也从另一个角度证明，政策力大无穷，不管什么方向的风，要刮就能刮起来。

同时，纯电动汽车的里程指标正在追赶传统燃油车，除了使用高比能电池外，还导致过度多装电池。这两个因素叠加，使电动汽车的安全性更受威胁，事故频发。工信部曾一度放话，要求暂停使用三元锂离子电池，但在强大的三元“队伍”的强烈呼吁下最终不得不作出妥协，同意乘员少的乘用车可用三元锂离子电池，三元锂电池客车在通过热失控试验和热失控扩展试验测试的前提下，也可申请推荐目录。

用三元锂离子电池的乘用车，乘员少就能安全逃生吗？且看近期发生的事故。今年5月初，美国佛罗里达州发生一起特斯拉ModelS以每小时90英里(约合144公里)的速度撞墙后立即起火事件，车内前排两人在大火中不幸遇难，坐在后排的一人被甩出车外受伤。5月10日，在瑞士南部的高速公路上，一辆特斯拉ModelS撞上中央隔离带，车辆翻转、起火，一名德国驾驶者被困在车内烧死。一周之内，两起特斯拉电动汽车起火事故，三人丧生。可见，三元锂离子电池火势蔓延太猛，乘用车里的乘员自己来不及逃生，别人也难以救助。

面对多次失火事件，特斯拉表示传统汽车碰撞也会燃烧。这是典型的强词夺理。更何况，传统汽车碰撞而不燃烧的情况比比皆是。

我国也发生过多起电动汽车燃烧事件，虽然频度不及特斯拉，但不能据此得出我国的三元锂电池比特斯拉的三元锂电池更安全的结论，而应考虑的因素是，我国大多数电动乘用车的里程和电池量比特斯拉少，上高速公路的比例不及特斯拉高，而且我国高速公路限速120公里/小时。作为载客量大、乘客逃生需时长的电动客车，更应该高度重视产品的安全性。

笔者认为，对电动汽车来说，不论是商用车还是乘用车，都事关人命，必须把安全性放在第一位，其他问题为之让路。

二、动力电池的安全性极其关键

电动汽车的安全性主要取决于动力电池的安全性。

一度风光的磷酸铁锂电池，逐渐沦为动力电池市场“少数派”。数据显示，今年前三季度磷酸铁锂电池市场份额降至不足40％；而2016年占比超过70％。由于产能严重过剩，今年以来，磷酸铁锂材料价格同比下降约30％。 

磷酸铁锂材料厂商面临困境的原因，主要在于新能源汽车市场的增量已由客车切换为乘用车，补贴政策导向及乘用车本身对高能量密度的追求，使得能量密度不够高的磷酸铁锂动力电池市场占比萎缩。同时，发展可期的储能领域短期难以起量。 

为应对电池技术路线的切换，比亚迪、国轩高科等动力电池头部企业进行两手准备，提升磷酸铁锂性能的同时，蓄力发展三元电池。 

对于三元电池原材料价格上涨，磷酸铁锂电池能否收复乘用车失地的问题仍存在争议。争论的焦点一是提高磷酸铁锂能量密度会否引发安全问题；二是补贴政策退出后，磷酸铁锂会否因为价格优势重新崛起。 

一度风光的磷酸铁锂电池，逐渐沦为动力电池市场“少数派”。数据显示，今年前三季度磷酸铁锂电池市场份额降至不足40％；而2016年占比超过70％。由于产能严重过剩，今年以来，磷酸铁锂材料价格同比下降约30％。 

磷酸铁锂材料厂商面临困境的原因，主要在于新能源汽车市场的增量已由客车切换为乘用车，补贴政策导向及乘用车本身对高能量密度的追求，使得能量密度不够高的磷酸铁锂动力电池市场占比萎缩。同时，发展可期的储能领域短期难以起量。 

为应对电池技术路线的切换，比亚迪、国轩高科等动力电池头部企业进行两手准备，提升磷酸铁锂性能的同时，蓄力发展三元电池。 

对于三元电池原材料价格上涨，磷酸铁锂电池能否收复乘用车失地的问题仍存在争议。争论的焦点一是提高磷酸铁锂能量密度会否引发安全问题；二是补贴政策退出后，磷酸铁锂会否因为价格优势重新崛起。 

受挫乘用车市场 

对磷酸铁锂材料厂而言，最大困境在于客车市场销售增速放缓，而储能领域难以短期上量。同时，受制于磷酸铁锂电池本身能量密度的短板，无法抓住乘用车这一高速增长的市场。 

真锂研究的数据显示，2018年前三季度，在29.5GWh的动力电池总装机量中，EV乘用车市场前3季度累计装机16.1GWh，占比达54.4％，排名第一。单看今年9月的数据，电动乘用车实现装机3.31GWh，比去年的总和还多，同比增长高达165.6％。 

“以前是得电动客车者得天下，现在是得电动乘用车者得天下。”墨柯说。 

今年前三季度，在电动乘用车16.06GWh的总装机量中，13.98GWh采用三元电池，占比约为87％；而磷酸铁锂电池占比仅12％。“还有少数乘用车在用磷酸铁锂电池。比如，不追求高续航、用于城市通勤的乘用车，或者低速车。”天风证券分析师杨藻指出。 

磷酸铁锂电池和三元电池能量密度差距有多大？“目前磷酸铁锂单体电芯能量密度约在140-150Wh/kg，电池系统能量密度约为110－120Wh/kg。而常见的三元电池单体电芯为200Wh/kg，系统能量密度约在140Wh/kg。”罗焕塔告诉中国证券报记者。 

为何高能量密度成为电池厂、车企竞逐的目标？一方面受补贴政策引导。根据2018年6月实施的补贴新政，电池系统能量密度补贴门槛由2017年的90Wh/kg提升105Wh/kg，105（含）-120Wh/kg的车型按0.6倍补贴，120（含）-140Wh/kg的车型按1倍补贴，140（含）-160Wh/kg的车型按1.1倍补贴，160Wh/kg及以上的车型按1.2倍补贴。换言之，搭载磷酸铁锂电池的乘用车只能拿到0.6倍或1倍的补贴，而三元电池一般而言至少能拿到1倍以上补贴。 

另一方面，对于乘用车而言，系统能量密度高低至关重要。电池的能量密度指的是电池平均单位体积或质量所释放出的电能，会影响到车辆的续航里程。“举个例子，200公斤电池包，如果能量密度是140Wh/kg，200KG可以装28度电。如果能量密度是120Wh/kg，200KG可以装24度电。这对乘用车而言很要命，因为乘用车内部空间有限，整体结构设计中只有200公斤左右的重量留给电池包，装28度电当然比24度电跑得更远。”墨柯告诉记者。 

头部磷酸铁锂电池厂正在努力补足这一短板。比亚迪相关人士向中国证券报记者透露，目前公司磷酸铁锂电池系统层面能量密度最高可以做到140wh/kg。 

国轩高科今年9月接受机构调研时表示，已完成了磷酸铁锂单体能量密度由170Wh/kg向180Wh/kg产线升级改造。接近三元523的性能指标，且能满足新能源汽车300公里以上的续航里程。同时计划2019年将磷酸铁锂单体电芯能量密度最高提升至接近200Wh/kg。 

头部企业尤其是早期技术路线偏向磷酸铁锂的企业多在进行两手准备，提升磷酸铁锂技术路线的同时，蓄力发展三元电池。 

上述比亚迪相关人士指出，目前比亚迪商用车和E6仍然在使用磷酸铁锂电池，乘用车今年已经全部换装三元电池。2018年，比亚迪在青海新增了24GWh的三元电池产能，加上截至2017年底16Gwh的总产能（其中6Gwh是三元电池，10Gwh是磷酸铁锂电池），预计2019年年底动力电池总产能达40Gwh。 

国轩高科表示，正全力推进三元电池开发及投产，已完成原有两条111产线升级为三元622产线的改造，并已稳定、批量向客户供货。同时新建的4GWH升级版三元产线，已经完成一条产线的打通，预计四季度供货。 

“以前走磷酸铁锂路线的中小电池厂要转换三元路线就没那么容易。一来原来上游供应商的关系都在磷酸电池体系上，要重新建立三元体系比较困难；二来还要与现有电池厂在客户资源上展开竞争。”墨柯指出。 

能否收复失地 

磷酸铁锂能否收复乘用车市场失地，首要问题是提高磷酸铁锂能量密度会否引发安全问题。 

“虽然能将磷酸铁锂单体电芯能量密度做到180Wh/kg以上，但多数还处于小试或者中试阶段，未大批量上市，还需要进一步验证产品的稳定性和可靠性。”罗焕塔指出。 

墨柯强调，磷酸铁锂极致追逐能量密度或引发安全问题。一般来说，单体电芯单位空间聚集的能量越多，瞬间爆发出来的危害性越大，安全性越低。由于磷酸铁锂电池能量密度普遍低于三元电池，安全性相对高一些。 

“与三元电池通过提高单体电芯提升能量密度不同，磷酸铁锂电池提高能量密度的方式主要是提高电池整体成组效率。”墨柯强调，这里面潜藏危险。电池成组效率越高，意味着其中安全部件减少。一般来说，磷酸铁锂电池成组效率80％属于正常水平，现在有些厂家已经做到90％以上。 

另一个争议的焦点是补贴政策退出后，磷酸铁锂会否因为价格优势实现逆袭？ 

国轩高科接受机构调研时表示，随着补贴退坡，磷酸铁锂的低成本、长寿命、高安全性等优势在乘用车领域将逐渐突显。 

今年8月26日，比亚迪董事长王传福接受中国证券报记者关于“怎么看待磷酸铁锂电池和三元电池的技术路线之争”的提问时表示，两种电池都很重要，未来将根据不同的情况进行应用。 

“比如，商用车、大巴、卡车更多采用磷酸铁锂电池，轿车、乘用车使用三元电池更多一些。如果三元电池原料价格持续上涨，一些低端乘用车、对价格很敏感的车辆可能重新采用磷酸铁锂电池。成本上涨不利于三元电池发展。未来电池路线由成本、技术多方面平衡后形成的市场决定。” 

杨藻认为，即使补贴退出，乘用车追求高能量密度总体趋势还是不会改变。“这是市场决定的。一方面消费者对续航能力有要求；另一方面能量密度越高，车辆装载的电池越少。现在很多整车装了电池后，车内空间大大减小，导致后备箱空间缩减或者后排座椅突出。” 

“价格优势方面，三元电池原材料成本上涨未来将逐步缓和。过去三元原材料价格上涨的一大原因是，三元电池产量快速增长过程中部分原材料环节产能跟不上，短期出现瓶颈。随着产能逐步上升，原材料价格将维持较为稳定的状态。”杨藻表示。 

电池组像汽油箱那样，是一种含高能物质的部件。锂离子电池中的电解液是用有机溶剂配制而成，其易燃的程度不亚于汽油。正极的氧化剂和负极的还原剂只隔一层微米级厚的隔膜，内短路则生热；充放电时，电池内阻也生热。在达到一定温度时，正极上的氧化剂可与电解液发生化学反应。大量的化学反应热会造成热失控，产生大量气体，导致气压升高、电池破裂，继而出现车辆燃烧、爆炸情况。

正极的氧化剂不同，电池发生热失控的温度也不同。使用热失控温度越低的正极材料，电池的安全性越差。特斯拉用的三元锂离子电池，热失控温度不足200℃，尤其是三元材料在达到一定温度时还会分解释放出极活泼的初生态氧，即使在没有外界氧气供应的情况下，这种电池内部就“完整地具备”燃烧三要素。试想，其安全性能高吗？这也是三元锂离子电池起火后，火势蔓延迅速且难以扑灭的原因。

相比之下，磷酸铁锂分子里的氧被牢固地束缚在磷酸根中，很难成为助燃剂，磷酸铁锂电池的热失控温度要高得多，其安全性高得多。现在，磷酸铁锂单体电池比能量已提升至180Wh/Kg，电池包比能量已达到151Wh/Kg，其功率型电池的性能完全能满足增程式电动汽车的需求。

我国有发展磷酸铁锂电池的优势。由中国电池工业协会牵头，成功申诉三家外资企业磷酸铁锂电池专利无效，从而让中国磷酸铁锂电池产业彻底摆脱国外专利束缚，为我国发展新能源汽车扫除阻碍；我国众多企业掌握微纳结构碳包覆技术，弥补了材料电导率不高的缺点；我国已建立完整的材料生产链，价格日趋合理；电池生产水平不断提高，产品性能稳定。笔者认为，磷酸铁锂电池应成为动力电池的发展重点，应鼓励继续研究、提高产品性能。

同时，笔者认为，电力系统的规模储能用三元锂离子电池也不可取，甚至用锂离子电池也值得商榷。打个比方，这就像一座堆满燃烧弹的活火山。去年我国山西省有两座2MWh调频电站起火，用的就是三星公司的三元正极18650锂离子电池。虽然火灾起因尚在论证，有人认为可能不是电池而是电气部分的原因，但无可争辩的事实是电池烧完了。如果换成不含有机溶剂的电池，情况就不会这么惨烈。今年7月，韩国风电场的4MW/12MWh储能电站起火并爆炸，据报道，这是该国第四个发生燃烧事故的三元锂离子电池储能电站。这些事故应该引起我国锂离子电池储能电站决策者和建设者们的警惕和深思。

三、增程式电动车与磷酸铁锂电池是绝佳配对

增程式电动车是指纯电动汽车上加装增程器(任何一种发电装置)，通过在车上发电增加行驶里程。这类车的优点突出：电池组不会过充和过放，寿命延长，安全性高；电池少，补贴退坡、取消的影响小，易于市场化；城市工况下比燃油车节油50%以上，更为省钱；可以不外接充电，少建充电桩，且能远距离行驶；如有充电条件，城市百公里内节油率80%以上；可沿用燃油车的生产、加油设施，便于发展；新近提出的发电直驱增程式电动汽车，可免去大电流的充电和放电，不仅更节能(油)，而且电池寿命更长。

如果把安全性高的磷酸铁锂电池用于增程式电动汽车，不但能够提高车辆的安全性，而且比能量、比功率完全够用，使用寿命长。此外，我国锂资源丰富，不存在钴、镍资源受制约的问题。

所以，我国应将磷酸铁锂电池作为发展重点，使之有力地支持增程式电动汽车的市场化，它可以有效免除纯电动汽车的里程、安全、价格、充电、后续电池五大焦虑。

有人认为，增程式还是要烧油，不是发展电动车的最终目标。言下之意，发展增程式电动车意义不大。对此，笔者想着重强调两点。

一是如果我国汽车的油耗能降一半以上，年节油近2亿吨，这有助于环境改善、提高能源安全。

二是纯电动汽车未必是最终目标。我们要以节能减排为标准，考评各条技术路线。未来，增程式电动车的发动机很有可能不烧油而烧醇类，类似现在巴西的汽车烧乙醇。醇类由太阳能生物质转换而来，不增加CO2排放，如果再加上发展热效率很高的发动机，我国汽车的节能减排将取得很大突破。

增程式电动车并不是“向纯电动汽车的过渡”，而是未来车辆的主力。尤其是增程式电动车和磷酸铁锂电池配对，更是如虎添翼。