磷酸鐵锂電池有持續爆發的能力嗎？2022年鎖定這三大技術突破｜見智研究

磷酸鐵锂電池在經曆了3年的三元锂電池對磷酸鐵锂電池的市場佔有率大幅優勢後，在2021年實作了全線逆襲。全年三元锂電池不僅在上遊的正極材料的擴産規模方面（預計2025年，中國三元材料産能将擴張到193.8萬噸，而磷酸鐵锂材料産能規劃已經突破300萬噸），中遊的動力電池産量、銷量、裝機量三大方面都被磷酸鐵锂電池反超（2021年，磷酸鐵锂電池在産量、銷量、裝機量分别占比57.1%、57.2%和57.1%，而且增速方面高出1倍左右）。

還在下遊終端配套的選擇上出現明顯的像磷酸鐵锂電池配套的傾向性，大陸銷量排名靠前的爆款車型如排名前十的宏光mini、特斯拉Model 3、特斯拉Model Y、比亞迪漢、奔奔、奇瑞eQ1、小鵬P7等車型皆有配套磷酸鐵锂電池，2021年1-12月的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中終端配套磷酸鐵锂電池的車型占比也和三元锂電池相近，甚至屢屢超過50%。是以，磷酸鐵锂電池的全線反超不是一句空口号，而是正慢慢轉為現實，值得深入研究。

華爾街見聞·見智研究此前在文章《誰将主宰2022年電池市場？| 見智研究》中已經對磷酸鐵锂電池和三元锂電池進行了對比和展望分析，在這篇報告中将會着重對在2021年取得市場逆襲的磷酸鐵锂電池的三個曆史發展階段進行複盤，并對後續磷酸鐵锂電池的三種更新模式進行全面剖析以及展望。

1、磷酸鐵锂電池發展的曆史階段

華爾街見聞·見智研究認為，總結來看磷酸鐵锂電池發展的三個階段，其實基本上也映射出了大陸整個新能源汽車行業發展的三個階段，值得深入分析研究：

（1）初始階段

2009年，大陸正式啟動了“十城千輛節能與新能源汽車示範推廣應用工程”，通過補貼的形式進行每年10座城，1000輛新能源車的政策推動，也就此開啟了新能源汽車的發展元年。

由于初期新能源汽車的補貼更多偏向于商用車，是以2009年到2016年這段時間，磷酸鐵锂電池由于相對于三元電池，有着成本低、安全性高、循環壽命長的優點，是以産量、裝車量方面占據都超55%以上的份額，可以說磷酸鐵锂電池是大陸新能源汽車動力電池的首選，同樣這也是磷酸鐵锂電池較為輝煌的7年。

（2）補貼階段

随着新能源汽車的逐漸發展，國家的補貼政策的重心也從最開始的商用車轉為乘用車，自2017年開始，新能源汽車補貼按照能量密度進行差異化補貼，能量密度高于120wh/kg的按照1.1倍補貼，是以續航能力成為了主要的考量目标。

2017年國家的補貼政策要求配套了高能量密度的動力電池的汽車才能獲得較高的補貼，這也使得各大動力電池廠商全面轉向雖然安全性能略差，但是能量密度方面優勢極大的三元锂電池，磷酸鐵锂電池的市場佔有率也是以一度跌到30%以下。尤其是在2019年，補貼退坡前的最後一年，磷酸鐵锂電池的裝機量增速甚至轉負（-10%）。2017年到2020年這4年是三元锂電池全方位超越磷酸鐵锂電池的階段，各大電池廠商除了比亞迪基本上在大力發展三元锂電池。

（3）市場階段

2020年以來，由于國家的新能源汽車補貼大幅度退坡，并将在2022年結束後實作全面退出，這也使得車企不在受限于補貼因素，而是完全轉為市場化競争，能夠更全面的去思考動力電池的選擇。磷酸鐵锂電池相較三元锂電池在成本上有不小的優勢，尤其是在新能源汽車補貼全面退坡後，這種優勢就更加明顯，兩者在锂資源的使用上上并無差別，但是三元锂電池要使用價格高昂的鎳、钴，而磷酸鐵锂電池則使用價格較低的磷，2020年中下旬開始，終端的需求逐漸增加，鎳钴锂的價格也随之出現上揚，其中锂除外，鎳钴與磷的價差愈發明顯，使得車企和電池廠商也逐漸将目光轉向磷酸鐵锂電池。

2020年以後不僅出現了宏光Mini EV這樣的現象級産品，此前主打三元锂電池的特斯拉7月上線的Model Y标準續航版、小鵬P7後驅标準續航車型和G3i車型等在降價的同時都采用了磷酸鐵锂電池；電池廠商方面，動力電池巨頭LG新能源，南韓SKI的子公司SK On，都在考慮進軍磷酸鐵锂電池業務，此前不管是LG新能源還是SK On都是主要制造三元、四元锂電池等産品，并未研究磷酸鐵锂電池，這兩家公司的整體市場占比在全球排名都是TOP5，南韓市場排名TOP3。至此，全球前五（甯德時代、LG新能源、松下、比亞迪、SKI）的動力電池企業中，僅松下未宣布進軍磷酸鐵锂電池。

2、磷酸鐵锂電池的三種更新模式

磷酸鐵锂電池在海外并未有如同大陸三階段一樣的發展曆程，不管是電動車的動力電池還是儲能領域的儲能電池，三元锂電池都持續占據着主導地位，華爾街見聞·見智研究認為，這種傾向性也使得海外磷酸鐵锂電池發展程度無論是産能規模還是技術水準都不及大陸，這一點不僅從海外電池廠商如LG新能源等自2021年年底才開始進行較大規模磷酸鐵锂電池的産能擴張上有所表現，也可以從大陸電池廠商在磷酸鐵锂電池三種更新模式上得到展現：

（1）工藝改良

磷酸鐵锂電池本身經過大陸電池廠商多年的研究，其實不管是能量密度還是其他性能方面基本上都做到了極緻，技術方面的提升空間真的是極其有限，華爾街見聞·見智研究認為，針對傳統磷酸鐵锂電池本身，目前最有效也是最成熟的更新方式是在工藝上進行更新，這一方式無論是甯德時代還是比亞迪都有了嘗試并且獲得了成果。

甯德時代的兩代CTP（Cell to Pack）、CTC（Cell to Chassis）技術和比亞迪的刀片電池等都是在對磷酸鐵锂電池本身的電芯或者Pack結構進行改善以便在能量密度、耐低溫等方面取得進展，但這僅是在工藝上進行革新來合理利用内部空間，如去掉模組和多餘的結構件，或者直接将電池內建到底盤中去，進而成為車架的一部分，這樣電池裡空間騰了出來以便增加更多的活性物質，最後的結果是電池的單體能量密度變化不大，但是整體的系統能量密度有了提升。

（2）磷酸錳鐵锂電池

前文提到傳統磷酸鐵锂電池僅能通過工藝改善，而工藝的改善雖然的确使傳統磷酸鐵锂電池有所改善，但是真正意義上的傳統磷酸鐵锂電池的技術突破應該還是磷酸錳鐵锂電池。磷酸錳鐵锂和磷酸鐵锂有着相同的結構，均為有序的橄榄石結構，是以在安全性能和穩定性方面是能夠媲美磷酸鐵锂的；但是在能量密度這個重要性能方面，磷酸酶鐵锂電池卻有着更高的性能。

電池的能量密度是由正極材料的克容量、壓實密度和電壓平台三個因素決定，目前磷酸鐵锂在前兩者方面已經做到極限（克容量已達到170mAh/），是以電壓平台的改善将會是增加磷酸鐵锂能量密度的有力因素。由于磷酸錳锂的電壓可達4.1V，高于磷酸鐵锂的3.4V，是以目前其能量密度比磷酸鐵锂高出10-20%，已經跟普通三元5系電池接近，但比高鎳三元容量還是要低不少。

而且磷酸錳鐵锂電池畢竟是從磷酸鐵锂電池體系進行改善，材料方面和裝置方面都變化不大，材料方面并未增加價格高昂的鎳、钴等資源，而是使用了價格較低且存量較為豐富的錳，是以材料成本上隻比磷酸鐵锂高5-6％；而裝置方面煅燒工藝、粉碎研磨、前驅體制備等也變化不大，是以裝置也無更新。

但是值得一提的是，由于加入了錳元素，導緻磷酸錳鐵锂循的環次數相比磷酸鐵锂電池低上不少，目前單體循環次數僅2000周，是以不适合用在對能量密度要求不高，但是對成本和循環壽命敏感的儲能領域裡。

（3）電池混搭技術

最後，華爾街見聞·見智研究認為，不應該單獨的把磷酸鐵锂電池和三元锂電池對立起來看。目前，電池混搭技術或也是磷酸鐵锂電池更新的方式之一，而且會對三元锂電池和磷酸鐵锂電池都有增益效果。像蔚來提出的三元鐵锂電池就是将三元锂電池和磷酸鐵锂電池進行混搭，根據合理搭配将三元锂電池放在磷酸鐵锂電池的四周作為整體保溫和SoC算法校準的作用。

其三元鐵锂标準續航電池包能将低溫續航損失降低25%，實作整包低溫性能提升，同時相比原三元锂70kWh電池包，三元鐵锂标準續航電池包（75kWh）做到了同體系能量密度提升14%，也使得ES6，ES8等各款汽車的續航裡程相應的增加了30-35KM。當然缺點也是有的，這種混搭式的電池包相比此前的統一規格的電池包在重量方面有所增加。