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灵魂之问:三元锂和磷酸铁锂 究竟该PICK谁?

来源:钜大LARGE    2019-10-28    点击量:161

三元锂和磷酸铁锂到底选谁,是每一家新能源车企都会面临的灵魂之问。


(来源:微信公众号“汽车商业评论” ID:autobizreview 作者:涂彦平)


根据中国汽车动力电池产业创新联盟公布的数据,2019年1-8月,我国动力电池装车量累计38.2GWh,其中,三元电池装车量累计26.1GWh,占总装车量68.4%;磷酸铁锂电池装车量累计11.0GWh,占总装车量28.8%。


从目前实际装车量来看,三元锂电池相对磷酸铁锂具有压倒性优势。


之所以如此悬殊,是因为磷酸铁锂多搭载在新能源专用车以及客车上,而在数量更大的乘用车上,它的份额很小。


其实,在纯电动乘用车领域,磷酸铁锂曾是与三元锂电平分秋色的存在。


根据乘联会秘书长崔东树统计的数据,在纯电动乘用车领域,2015年,三元锂装车量占比58%,磷酸铁锂占比41%;2017年,三元锂占比75%,磷酸铁锂占比降到了23%;2018年,前者为89%,后者为11%。


可见,三元锂在纯电动乘用车上一路攻城略地,而磷酸铁锂惨遭碾压。今年1-7月,磷酸铁锂仅占5%的市场份额。


从最初的齐头并进,到现在的地位悬殊,这一局面的形成,背后有市场因素——三元锂能量密度相对更高,能更好地满足电动汽车里程需求,更有政策因素——新能源补贴政策倾向高续航里程、高能量密度车型。


而随着新能源补贴逐步退坡,磷酸铁锂在纯电动乘用车上又有所抬头,新上工信部公告的车型逐渐多了起来。有分析称,这是磷酸铁锂的春天来临了。


但汽车商业评论认为,事情没有这么简单。


成本有优势,但并不明显


虽说纯电动乘用车几乎已经是三元锂电的天下,但补贴退去,经济账每家车企都会好好算一算。


最近工信部发布的2019年第7、第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,每批目录各有9款纯电动乘用车搭载了磷酸铁锂电池。再加上此前批次,磷酸铁锂纯电动乘用车的车型越来越多了。


这些车型主要集中在江淮、奇瑞、东风、北汽、上汽通用五菱等车企。另外,一些造车新势力企业,比如,国机智骏、大乘汽车、合众汽车,也有了磷酸铁锂纯电乘用车型。


今年3月,北汽新能源EC220标准版车型上市,与之前的EC220经典版和精英版使用三元电池不同,它搭载的是磷酸铁锂电池。续航里程在原来版本171公里的基础上提高了35公里,而且售价更低(标准版5。58万元,经典版5。98万元,精英版6。18万元)。


不少车型推出了三元锂和磷酸铁锂两种版本,比如哪吒N01。之所以增加磷酸铁锂版本,合众汽车总裁张勇告诉汽车商业评论,是因为磷酸铁锂“性能稳定,价格有优势”。


磷酸铁锂价格低于三元锂,按照伊维经济研究院研究部总经理吴辉的说法,若论制造成本,“铁锂(电芯)在0.5元/Wh左右,三元(电芯)在0.7元/Wh左右”。


真锂研究创始人墨柯给汽车商业评论算了一笔账。目前车企的磷酸铁锂电池系统采购成本大约0.8元/Wh,而NCM523电池要1元/Wh。一个总电量30kWh的电池包,如果使用磷酸铁锂能便宜6000元。


单纯这么看,显然磷酸铁锂更具成本优势。不过,在墨柯看来,账还要往细里算。


下面,不妨以续航里程250-300km类别纯电动车辆为例,来对比分析一下两种锂电方案的经济性。


根据真锂研究的数据,250-300km类别纯电乘用车平均带电量,磷酸铁锂和三元锂车辆分别为27.4 kWh和26.4 kWh。再以上述的采购成本来计算,一辆车三元锂电池包成本要高出4480元。


再引入补贴金额,根据2019年新能源汽车补贴新政估算,250-300km类别纯电乘用车,三元锂拿到的补贴要多出一两千元。


综合折算下来,会得出一个有意思的结论:在250-300km类别纯电乘用车,搭载三元锂只比磷酸铁锂多出3476元或2022元。


当然,尽管成本优势不怎么明显,但目前看磷酸铁锂成本总归是比三元锂低。对于那些对成本变化更为敏感的车型来说,这就很有吸引力。


这也是为什么,磷酸铁锂很受A00级别纯电动轿车青睐,奇瑞小蚂蚁、北汽EC220、宝骏E100和E200、江淮iEV6E等车型均有磷酸铁锂版本。


未来新能源补贴完全消失之后,磷酸铁锂的成本优势可能才会更加突出,到那时,搭载磷酸铁锂的纯电动乘用车可能还会进一步扩大规模。


但同时,另一个不能忽视的因素是,三元锂电的成本也在逐步下降。两种锂电谁更具有经济性,必须动态地去看,这个问题显然一时难见分晓。


能量密度在提升,但空间有限


事物是发展变化的。三元锂电池因为能量密度高备受追捧,磷酸铁锂电池也并没有止步不前。


今年第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中的磷酸铁锂纯电动乘用车型,电池系统能量密度多在140 Wh/kg左右。这个数值正好是0。8倍补贴系数和0。9倍补贴系数的分界线。


今年上半年,国轩高科表示公司生产的磷酸铁锂单体能量密度已经达到190Wh/kg,处于行业领先水平,配套的乘用车系统能量密度140Wh/kg,能满足新能源汽车400Km以上的续航里程。


不过,能量密度方面磷酸铁锂还是大大逊色于三元锂。


在近日孚能科技科创板招股书中,孚能科技透露公司已经开始量产能量密度285Wh/kg的三元软包产品。力神电池也透露,其研发的电池容量为77Ah的三元软包电池能量密度已经达到303Wh/kg。


根据《汽车产业中长期发展规划》,到2020年,我国动力电池单体比能量要达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg。


这个标准线,三元锂电池无疑会更早达标。


吴辉并不看好磷酸铁锂在乘用车上的前景,他说,“在乘用车用铁锂还是过渡路线,未来还是要高能量密度的。”


持类似看法的还有墨柯,他认为,乘用车的主要矛盾还是“里程焦虑”,甚至直言:“在乘用车上回潮采用磷酸铁锂电池的车企,是短视的。”


他认为,这么做能在一定程度上解决眼前的获利问题,但长远看会有更大的麻烦。


理由之一是,三元继续提高能量密度的空间更大,而磷酸铁锂基本见顶。


从电芯到电池系统存在一个成组效率的概念,比如,电芯能量密度180Wh/kg,电池系统能量密度可能只有150 Wh/kg。提高系统的成组效率非常关键。


根据墨柯的说法,磷酸铁锂在乘用车上的成组效率现在已经到了80%,而它的最高限可能是85%。而相比之下,三元的成组效率差不多是70%,往上走还有很大的提升空间。


这样,再过两年,“搭载三元电池的产品还可以继续留在市场,而搭载磷酸铁锂电池的产品可能就寿命到头需要开发新产品”。


而新产品开发也是需要成本的,如果重新用回铁锂电池,需要报备新产品,这期间也会产生产品测试费用。


理由之二是,即便2021年新能源汽车没有补贴了,不代表主管部门的评价标准会缺失。


墨柯认为,如果将来的标准是看车辆单位电耗,铁锂是有劣势的。“铁锂电池重,即便空车行走,其单位耗电也高;另外,因电池重量增加,车辆的载重也会受影响。”


各有所长


安全节能的车究竟需要什么电池?在近日一场行业论坛上,中国工程院院士杨裕生发表了自己的看法:目前来看,高镍三元等高能电池不应是发展重点,全固态电池能否成功有不确定性,磷酸铁锂电池应该是主力,但要不断提高性价比。


杨裕生之所以如此推崇磷酸铁锂,恰是因为磷酸铁锂经常被提起的一个优点:稳定性更好。有研究表明,不同电池的热失控温度,磷酸铁锂普遍在500度以上,三元锂低于300度,一些高镍三元锂电池甚至低于200度。


但截至目前,并没有权威数据可以证明:三元锂电池不如磷酸铁锂电池安全。


根据中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高的一份统计数据,2018年1-9月国内见报的21起电动汽车自燃事故中,三元电池占到12起,只有两起用的是磷酸铁锂电池。


2019年8月18日,新能源汽车国家大数据联盟发布了《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》。报告显示,今年5月以来,国家监管平台发现新能源汽车安全事故79起,涉及车辆96辆。


其中,86%的事故车辆使用三元锂离子电池、7%的事故车辆使用磷酸铁锂电池、7%的事故车辆电池类型不确定。也就是说,在这份统计里,三元锂与磷酸铁锂两种事故车辆的比值大约为12:1。


但如果仅仅根据以上数据就得出三元锂电池没有磷酸铁锂电池安全的结论,显然是武断的。


因为三元搭载车辆规模远远超过磷酸铁锂,基数大,如果发生的事故更多,那一点也不奇怪。


的确,出于对电池安全性的考虑,2016年1月国家曾暂停三元锂电池客车进入新能源汽车推广应用推荐车型目录,直到2017年1月1日才解禁。


但其实,任何一种电池路线,在追求各自能量密度极限的时候都会遇到安全问题,不管是三元锂电,还是磷酸铁锂电池。


当然,长远来看,随着技术进步,磷酸铁锂的能量密度会逐渐提升,三元锂电池也会越来越安全。


所谓尺有所长,寸有所短。两者各有特点,也就各有市场。


欧阳明高就认为,不同车型应当采用不同的电池。——乘用车看重续驶里程,可采用高比能量的三元锂离子电池;客车更看重安全性,可以采用比能量相对低一点、但稳定性更高的磷酸铁锂电池;在以纯电动轿车主导的动力电池上,未来仍以三元锂电池为主。


而对于车企来说,不管采用何种电池,总归是要在安全、续航、成本、性能等多个元素之间做平衡。技术路线本身并无高下之分,最适合自己的才是正确的选择。




原标题:灵魂之问:三元锂和磷酸铁锂,究竟该PICK谁?


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