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磷酸铁锂电池现热潮:比亚迪刀片电池0.42元/Wh VS 宁德时代CTP 0.57元/Wh

作者:中国储能网新闻中心 来源:北极星储能网 发布时间:2020-02-19 浏览:
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据外媒报道,特斯拉与宁德时代洽谈采购无钴电池,预计可能为磷酸铁锂,将是特斯拉首次将磷酸铁锂电池用于产品线。而近日比亚迪磷酸铁锂刀片电池也首次露出真容,磷酸铁锂电池近期频频引发关注。

为什么是磷酸铁锂?

在国家补贴和技术标准不断倒逼动力电池能力密度提升背景下,过去5年铁锂电池在新能源乘用车领域的市场份额被三元材料锂电池所替代。随着国家补贴逐渐退出,国内的新能源汽车整车生产商对于动力电池技术路线将逐步回归以市场需求为主导,磷酸铁锂电池体现出的高性价比特征,在价格敏感的新能源汽车市场再次体现出竞争力。

不仅是动力电池,在储能领域磷酸铁锂电池是优选对象,大部分电化学储能设备采购招标都会明确指定磷酸铁锂电池。

磷酸铁锂与三元锂电池对比:

磷酸铁锂成本更低。当前行业平均磷酸铁锂电池成本0.65元/Wh,三元电池0.85元/Wh,磷酸铁锂拥有更低的价格。

磷酸铁锂安全性更高。磷酸铁锂拥有更高的固有安全性,在发生事故燃烧时,磷酸铁锂燃烧类似于蜡烛点燃,而三元电池会发生火焰喷射,近期发生的动力电池安全事故也多以三元电池为主。

磷酸铁锂循环寿命更长。磷酸铁锂可以经过4000次充放电后衰减为80%容量,而达到同样容量,三元电池充放电次数只有2000次,因此磷酸铁锂被广泛应用于对循环寿命要求更高的储能电站中。

三元电池能量密度更高。当前行业可以实现磷酸铁锂单体能量密度190Wh/kg,而三元电池可达250Wh/kg,因此三元电池被广泛应用于对续航里程要求更高的中高端乘用车领域。

虽然能量密度低、续航能力差,但磷酸铁锂电池更安全,寿命更长,且成本价格低。但由于其一直没能成为主流。磷酸铁锂电池不含有贵重金属材料,因此原材料成本可以被压缩到很低,这是它相较三元锂的一大优势。

宁德时代、比亚迪亮出的杀手锏

锂电池包含电芯、模组、PACK三个主要环节,电芯的主要成本构成包括正极、负极、电解液、隔膜四大材料以及电芯加工成本,电芯价格占电池总价维持在70%左右的水平,而剩余30%由模组、PACK环节构成。

根据行业信息,磷酸铁锂正极材料除了具备一定改性空间以外,电芯结构借鉴软包电池工艺进行升级等,对于磷酸铁锂电芯能量密度、充放电性能及循环寿命等方面均有改善。

所以该电池结构设计优化,对降低动力电池成本依然有重要意义。2020年宁德时代CTP、比亚迪刀片电池技术推广,磷酸铁锂成本有望再降10%左右,能量密度提升15-20%。

比亚迪

根据近日工信部官网发布最新一批新能源汽车推广目录,从中可以看到首个采用刀片电池的比亚迪汉EV的身影。刀片电池本质还是磷酸铁锂电池,系统重量能量密度140Wh/kg。据了解,比亚迪第一代刀片电池磷酸铁锂电池单体能量密度165Wh/kg,PACK 达到140Wh/kg,未来规划下一代单体能量密度提升至180Wh/kg以上,PACK提升至160Wh/kg。

但北极星储能网整理国内各家电池企业的电池能量密度发现,不管是单体还是系统能量密度,比亚迪的产品在电池市场中不占有优势。

根据王传福董事长介绍,“刀片电池”是新一代磷酸铁锂电池,在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%,从251Wh/L提升至332Wh/L,电池成本也可降低30%。目前磷酸铁锂系统成本报价可低至0.6元/Wh左右,若比亚迪的刀片电池在此基础上把成本降低30%,预计可将电池pack成本做到0.42元/Wh。

通过公开资料发现,比亚迪提出的“刀片电池”的电芯结构,较以往方形电池电芯该结构设计增加电芯散热面积,便于电池包热管理,或节省空间提高电池能量密度同时,将有利于安全性能的提升。另外电芯结构变化使得pack设计方案迭代,降低零部件使用量,从而降低电池pack成本。

宁德时代

宁德时代2019年在德国法兰克福车展发布CTP(Cell To Pack)技术(又名无模组方案),根据宁德时代公布的数据,CTP可将电池包体积利用率提高15~20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升50%,电池包能量密度提升10~15%。目前宁德时代量产最高电池组能力密度为182Wh/kg,CTP可使之达到200Wh/kg以上,大幅降低动力电池的度电成本。该解决方案对于提高电池质量密度和体积能量密度,效用明显,并大幅降低动力电池的制造成本。

对于能够快速减低成本并提高电池包能量密度的解决方案,部分车企已呈现开放态度。国内北汽新能源(EU5)、蔚来汽车(ES6)、威马汽车、哪吒汽车等已官方表示2020年上市车型将采用CTP技术的电池包技术。

有分析认为预计特斯拉宁德时代此次洽谈“无钴”电池即为超级铁锂方案,应用超级铁锂以及碳纳米管技术,通过工艺改进,能量密度可超过150wh/kg,与目前国产Model3系统能量密度相当。成本端,目前三元成本0.8元/wh,磷酸铁锂0.65元/wh,相对而言成本低15%左右。若特斯拉采用铁锂版本,单车电池成本有望降低7-9k元,为Model3打开降价空间。

而光大证券认为,采用CTP技术方案后,磷酸铁锂电池包的成本由0.66元/Wh降至0.57元/Wh。

根据行业媒体披露的电池专利图可以看到,宁德时代CTP结构电池包中,电芯和电池管理系统连接结构,以及电芯与电池包壳体结构(压力和温度传感器放置)出现变化。此设计易于电池散热处理,不采购模组结构降低装配难度提高生产效率,同时也便于电芯维护管理。

未来趋势

招商证券表示,随着磷酸铁锂电池补短板,其产品应用面会显著拓宽,并也将进一步提升磷酸铁锂电池在非车用的动力电池、储能市场的竞争力。

此外还有观点认为,长期看高镍三元+硅碳负极仍然为技术趋势。高镍电池具备能量密度优势及成本下行空间大。811电池处于技术快速提升阶段,良品率不断提升,规模化也带来成本降低,未来811电池成本有望降至0.5元/wh,低于铁锂的0.6元/wh左右。

参考资料:

华创证券——电池包技术革命:影响全球动力电池行业格局新变量

光大证券——磷酸铁锂专题报告:行业逻辑生变,性价比优势显现

申港证券——特斯拉选择磷酸铁锂意味着什么?

招商证券——媒体披露特斯拉或采用无钴电池,铁锂电池受关注

东吴证券——特斯拉与宁德洽谈无钴方案,铁锂有望复苏

关键字:磷酸铁锂电池现

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