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    磷酸铁锂电池VS三元锂电池,谁才是动力电池最佳选择

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      任务小子

        时隔3年,磷酸铁锂电池盛装归来,从产量、装车量全面反超三元电池,重回市场中心。根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,今年1~11月,磷酸铁锂电池累计装车量为64.8GWh,占总装车量的50.5%,高出三元电池1.2个百分点。

      磷酸铁锂电池VS三元锂电池,谁才是动力电池最佳选择

        磷酸铁锂电池缘何逆袭?会否全面替代三元电池?后续动力电池竞争格局又将如何演变?在多数受访人士看来,在补贴退潮、产业链降本等背景下,磷酸铁锂电池重回C位是市场化选择的结果,后续或将进一步提升市场份额,但在高端市场仍难与三元电池一较高下,未来大概率将呈现磷酸铁锂电池与高镍三元电池双轨发展的格局。目前,多技术路线布局已成业内共识,而掌握原材料、客户资源,能够打通产业链的企业有望占得先机。

        磷酸铁锂反超三元

        事实上,作为锂电池两大技术路线,磷酸铁锂与三元电池的市场争夺从未停歇。

        新能源汽车发展初期,磷酸铁锂电池以其经济性占据主流位置,在2015年~2016年间装车量占比一度高达7成。2016年12月,中国首次将电池能量密度纳入补贴参考指标,能量密度更高的三元电池开始崛起,并在2018年度首次超过磷酸铁锂电池,且在随后几年里保持领先优势,2020年三元电池装车量为38.9GWh,占比61.1%。

        然而,变化就在不经意间来到。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,今年5月,磷酸铁锂电池在产量上超越三元,当月产量为8.8GWh,占总产量的63.6%;1~5月累计产量达29.9 GWh,占比50.3%,超三元0.7个百分点。7月,磷酸铁锂电池进一步在月度装车量上反超三元,当月装车量为5.8GWh,占总装机量的51.3%,比三元电池高出2.6个百分点;随后几个月中,磷酸铁锂电池进一步实现赶超,并于11月在今年累计装车量上首超三元,一举颠覆三元电池三年来的累积优势。数据显示,1~11月,磷酸铁锂电池累计装车量为64.8GWh,占总装车量的50.5%,高出三元电池1.2个百分点。

        数据快速增长的背后,是产业链对磷酸铁锂路线的竞相追逐。车企方面,特斯拉去年就在国产Model 3上搭载了磷酸铁锂电池,今年7月又推出配备磷酸铁锂电池的Model Y标准续航版,特斯拉CEO马斯克更在今年10月透露,未来全球范围内的标准续航版Model 3和Model Y,将全部改用磷酸铁锂电池;4月,比亚迪宣布旗下全系纯电乘用车型将搭载磷酸铁锂刀片电池;小鹏P7自5月份推出磷酸铁锂版本。除此之外,戴姆勒、大众、福特都已明确表示,会在入门级车型上使用磷酸铁锂电池。

      磷酸铁锂电池VS三元锂电池,谁才是动力电池最佳选择

        电池厂方面,除宁德时代(300750)、比亚迪、亿纬锂能(300014)、国轩高科(002074)等国内厂商加码磷酸铁锂产能外,更为积极的信号来自于专注三元的LG化学、SKI等韩国电池厂,也在积极拥抱磷酸铁锂路线。LG化学的子公司LG能源解决方案也在开发磷酸铁锂电池,新产品将采用软包形式,预计将在2022年试生产,或将主要出售给中国车企;SKI的电池部门SK On目前也在开发用于电动汽车的磷酸铁锂电池,主要原因是整车厂有兴趣。

        市场选择的结果

        “磷酸铁锂电池占比逐渐提升并不意外,这是市场选择的结果。”国轩高科工研总院副院长张宏立告诉证券时报·e公司记者,这波逆袭主要受市场需求驱动,主机厂认识到磷酸铁锂的性价比优势,主动研发、设计搭载磷酸铁锂电池的车型,引发产业链共振。

        “从三元电池切换到磷酸铁锂电池,在三年内应该是一个趋势。”独立汽车分析师张翔表示,明年三元电池的份额大概率会进一步降低。

        在新能源汽车补贴政策逐步退坡的情况下,以高能量密度换取补高额补贴的时代已然结束,安全性更好、性价比更高的磷酸铁锂电池进入大部分车企的视野。“目前来看,任何一种电池材料都各有优缺点,没有哪一种能够打遍天下无敌手,拼的就是性价比。”高点(深圳)科技有限公司副总经理李梁告诉证券时报·e公司记者,“三元材料对应的镍、钴等贵金属价格一直居高不下,而磷酸铁锂对应的磷、铁价位相对较低。除此之外,对于二者的共同元素锂,三元电池的用量也更大。具体来说,三元用锂系数是0.4以上,比磷酸铁锂的0.25高出60%。在碳酸锂价格高于15万元/吨的情况下,三元电池基本没有优势可言。”

        张宏立也表示,今年以来磷酸铁锂材料涨幅较大,但即便是这样,目前磷酸铁锂电池相比于三元,度电成本也有至少15%~20%的优势。

        一直以来,磷酸铁锂虽在安全性上占优,但因能量密度无法与三元电池媲美,导致在乘用车领域的应用大部分集中在低端车型上。近年来,磷酸铁锂技术持续进步,宁德时代CTP无模组电池包、比亚迪刀片电池、国轩高科JTM技术横空出世,磷酸铁锂电池的电芯单体和模组结构得以优化,能量密度天花板不断突破,性价比优势开始凸显。

        “回想2010年,磷酸铁锂电池的能量密度仅为90-100Wh/kg,而今国轩高科已经做到了210Wh/kg。按照当前的水平,磷酸铁锂电池续航里程做到500公里也不是什么难事,几乎可以与三元电池一较高下。”在张宏立看来,磷酸铁锂电池技术的突飞猛进恰是推动其重回C位的最根本原因。

        “随着以特斯拉为代表的龙头企业大规模使用磷酸铁锂电池,整个产业界逐步改变了此前对磷酸铁锂电池的偏见,让其走出了低端化困境。”李梁表示。

        从资源供给端来说,磷酸铁锂上游材料供给较三元更有可控性,能给业内企业带来足够的安全感。

        “作为三元最重要的金属元素之一,全球的钴资源总共约700万吨储量,且2/3依赖于非洲的刚果金,目前全球的钴开采量每年才14万吨左右;而磷酸铁锂所需的磷,全球累计储量达700亿吨,相较于钴,完全是两个数量级。”李梁表示。

        三元电池

        高镍化势不可挡

        磷酸铁锂势如破竹,是否意味着三元电池就此歇火?在采访中,多数受访者给出了否定答案,并表示高镍化有望在后续为三元电池扳回一城。

        宁德时代相关负责人告诉证券时报·e公司记者,未来,三元和磷酸铁锂都将保持高速增长,齐头并进,在不同的细分市场服务消费者。对于追求长续航的高端车型,三元仍是市场的主流选择;而对于续航里程要求较低、更加追求经济性的车型而言,磷酸铁锂更具吸引力。此外,储能电池对能量密度的要求较低,更注重成本、循环寿命等因素,磷酸铁锂电池在储能领域具有天然适配性。

        “今年磷酸铁锂放量,一个主要原因是我国汽车智能化的进展相对来讲不及预期,电动车辆的定位仅仅是代步工具,在这种情况下用磷酸铁锂电池暂时还是能满足需求的。从具体的数据来看,其实今年磷酸铁锂电池在乘用车上的装机反弹,主要由特斯拉和比亚迪拉动,其他的整车厂目前在高端车型上其实没有太多跟进。”真锂研究首席分析师墨柯表示,除此之外,原来磷酸铁锂电池在客车、微型车、小型车上本来就有广泛的应用场景,今年这部分市场依然没有丢掉,比如爆款五菱宏光MINI EV用的就是磷酸铁锂电池。

        真锂研究数据显示,今年1~10月比亚迪磷酸铁锂电池累计装机量为15.28GWh,比去年全年高出11.52GWh,增幅超300%;特斯拉磷酸铁锂电池累计装机量为8.92GWh,相对去年全年的1.43GWh增长超5倍,两家车企贡献的磷酸铁锂装机增量占总装机增量的40%。

        在墨柯看来,磷酸铁锂、三元两种技术路线会长期并存,各自会逐步寻找到更适合自己的市场去发展,去生根。随着电动汽车智能化的推进,能量密度要求会进一步提升,三元电池后续肯定会往“高镍低钴”方向走。

        按照镍、钴、锰三种元素的占比不同,三元材料常见的型号主要有早期的NCM111、中镍523、中高镍622及高镍811,镍含量越来越高,钴含量越来越低;另外镍钴铝NCA电池以铝代锰,常见配比为8:1.5:0.5,也属于高镍系列。

        此前,我国三元电池以NCM523为代表的5系中镍为主,但近年来,高镍在三元材料中的渗透率不断提升。据鑫椤资讯数据,今年7月国内高镍材料产量达到13820吨,占三元总产量的41.6%,首次超越主流5系材料,顺利登顶。随后几个月,高镍三元材料市占率一直维持高位,其中8系市占率稳定在40%以上。据容百科技(688005)投资者调研记录,行业数据显示,今年前三季度高镍三元装机量增幅达260%,而磷酸铁锂装机量增幅为160%~170%,高镍增幅超出磷酸铁锂。当升科技(300073)亦表示,公司高镍8系产品在总销量中的占比正在快速提升,主要出口海外和供应给车企客户。

        在成本端来看,高镍三元具备较大的降本空间。信达证券研报指出,生产同等能量密度的电池,NCM811的生产成本比NCM523低11%。容百科技表示,在技术进步和规模化生产作用下,随着大圆柱电池的推出,高镍电池的制造成本会快速下降;而一旦CTP、CTC等技术应用到三元层面,三元能量密度至少还有10%~15%的提升空间,从而间接降低单位成本。

        “事实上,随着下游需求暴增和预期拉升,今年以来磷酸铁锂正极材料价格持续飙升,动力型磷酸铁锂均价已经从年初的3.9万元/吨上涨至近期9.3万元/吨左右,涨幅超130%;而目前高镍三元电池原材料的氢氧化锂价格已经被磷酸铁锂电池的原材料碳酸锂超越,按照现在的趋势,磷酸铁锂电池的度电成本将逐渐不再具备绝对的吸引力。”华北地区一位电池材料厂内部人士告诉证券时报·e公司记者,特别是2022年,印尼的镍矿逐渐有产出,非洲的钴矿陆续恢复,镍、钴的价格还会逐渐回归,高镍三元材料的价格竞争优势会慢慢体现出来。

        多技术路线布局渐成趋势

        宁德时代表示,新能源产业已进入到多层次、多类型、多元化发展阶段,单一技术路线不足以满足市场多元化的需求。

        张宏立告诉证券时报·e公司记者,在2025年之前,磷酸铁锂和三元这两大路线仍会占据主流,市场份额大概率会稳定在7:3。当然,未来不排除有新的技术路线替代,但这个过程还比较漫长,至少短期内看不到。

        从产能布局来看,国内的主流电池厂很少会押注单一技术路线,一般会坚持两条腿走路。宁德时代目前在三元高镍、磷酸铁锂电池两条技术路线上均占据领先优势,据韩国研究机构SNE Research统计,2021年1~10月,宁德时代动力电池装机量位居全球第一,市占率为31.2%;今年4月,以刀片电池见长的比亚迪向福特在华的首款电动车Mustang Mach-E供应高镍811电池;国轩高科制定了 “做精铁锂,做强三元,做大储能”的产品路线,目前高能量密度300Wh/kg三元电芯已实现装车,并将研发目光瞄准了260Wh/kg磷酸铁锂和400Wh/kg三元电芯;中航锂电、蜂巢能源、亿纬锂能等电池厂也实现了铁锂、三元全覆盖。

        除前述主流路线外,宁德时代目前已启动钠离子电池产业化布局;比亚迪、国轩高科、蜂巢能源等电池厂在固态电池方面也都投入了研发力量。

        向上追溯,正极材料厂也在谋划新局。今年12月,专注三元前驱体生产的华友钴业(603799)与兴发集团(600141)签署合作框架协议,拟成立合资公司在宜昌宜都市投建30万吨/年磷酸铁项目,随后公司火速筹划收购津巴布韦前景锂矿,拟作价4.2亿美元。根据规划,华友钴业2025年磷酸铁锂产能将达100万吨,2035年磷酸铁锂市场占比35%;同月,以高镍低钴三元前驱体为主营的中伟股份拟在贵州开阳县建设年产20万吨磷酸铁及磷酸铁锂材料生产线一体化项目;三元材料厂商当升科技也在近期表示,已开发出高性能的磷酸铁锂、磷酸锰铁锂材料,并将加快磷酸铁锂业务拓展。

        在李梁看来,三元材料的核心技术在前驱体合成,磷酸铁锂材料的关键技术在造粒和包碳。对于三元材料而言,能否拿到或自产好的前驱体是最重要的;而磷酸铁锂包碳和造粒技术如果不达标,则需要降级销售,而且规模大了才有利润。“前述厂商进行技术转型或是在对冲市场风险,能否后来居上目前还不好说。磷酸铁锂材料技术已经比较成熟了,关键看是否有充足的客户。”

        另一方面,在强大的市场预期下,产业链竞相扩产,前端原材料风险已经显现。日前,中国科学院院士欧阳明高在中国电动汽车百人会媒体沟通会上指出,据统计中国动力(600482)电池规划产能2023年达10亿千瓦时,2025年接近25亿千瓦时。在装机量方面,据电动汽车百人会预测,2025年动力电池年装机量将达6亿千瓦时左右,为2021年的4倍,2030年将进一步增长至15~20亿千瓦时。“今年上游材料供不应求、大幅上涨的情况就已经很明显地反映出了动力电池产业链的问题。产能口号是很容易喊出来,但后续能否有效释放,关键在于保证供应链安全,以稳定支撑产能。未来,对于原材料的争夺将更为激烈,而能够构建生态闭环、保障材料供应的企业将更具竞争优势。”张宏立表示。证券时报记者 叶玲珍

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