中國戰略新興產業融媒體記者 陳雯
我國新能源汽車市場上的純電動汽車所搭載的動力電池，大多數為三元鋰電池材料和磷酸鐵鋰材料。11月初，中汽協發布了動力電池月度數據，10月，我國動力電池裝車量30.5GWh，同比增長98.1%。其中，磷酸鐵鋰電池裝車量19.7GWh，占總裝車量64.4%，同比增長133.2%，累計產量254.2GWh，累計同比增長190.4%；三元鋰電池裝車10.8GWh，同比增長55.2%，累計產量171.4GWh，累計同比增長137.9%。
結果顯示，相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰似乎“又贏了”。
能量密度和安全性能
但實際上，此前，市場偏向的是能量密度更高的三元材料。
三元鋰電池是以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰為正極材料的鋰電池，因其正極材料包含了鎳、鈷、錳/鋁三種金屬元素，而得名“三元”。三元鋰電池能量密度高，重量輕，占用空間也小。因此，搭載三元鋰電池的新能源汽車速度更快、耗電更少、續航能力更強。
根據能量密度的定義，電池的能量密度越大，單位體積或重量內存儲的電量越多。在三元鋰電池的諸多優勢中，“高能量密度”是最突出的一項，最高可以超過300Wh/kg。
受“續航焦慮”的困擾，高能量密度的動力電池一度極受歡迎、也頗受政策扶持。2017年開始，政策針對不同電池能量密度給予不同的補貼系數，2017年最低補貼門檻是90Wh/kg，達到該標準即給予1倍補貼，超過120Wh/kg給予1.1倍補貼。磷酸鐵鋰電池能量密度通常在90-120Wh/kg，而三元鋰電池能量密度可以保持在200Wh/kg左右。
而若電池能量密度一直沒有突破，純電動車的續航里程就無法大幅提高，若發展一直依賴于政策支持，新能源汽車的市場活力就無法有效激活。于是當時的三元鋰電池就憑借高能量密度，得以逐漸取代磷酸鐵鋰成為行業主流。
但馬上就到2023年了，“續航”還是新能源汽車的主要痛點嗎？過去由于充電基礎設施不完善，整車續航里程也不長，人們關注和焦慮的重心集中電池的能量密度上。
而近年來，隨著基建完善、市場擴大，新能源汽車滲透率持續提升，安全性能也開始得到了同樣的關注。續航里程雖然有關鍵價值，但眼前更重要的當屬安全問題。
三元鋰電池在200℃以上會出現熱失控，其高鎳材料會發生分解，釋放氣體造成電池鼓包，再加上負極與電解液反應，嚴重的將發展成燃燒爆炸，存在安全隱患。相比之下，磷酸鐵鋰電池有著更強的安全性和更好的穩定性。磷酸鐵鋰的耐熱性能更佳，它的正極材料是磷酸鐵鋰，能有效避免因鎳、鈷、鋁不穩定的高溫結構所帶來的安全隱患?！鞍踩谝弧钡淖h題下，“唯能量密度論”漸漸休矣。
資源掣肘，倒逼成本控制
除了有關安全的討論，在國內對新能源汽車的補貼也在逐步退坡，補貼退坡倒逼車企控制成本。在這一背景下，比起“增效”，如何“降本”更成為了車企和動力電池企業的頭等大事。
三元鋰電池在“成本”局的落敗，仍與其正極金屬材料有關。鋰電池屬于資源敏感型產品，關鍵原材料容易形成資源對外依賴。三元鋰電池使用到的鎳、鈷等這些金屬資源，近年來，整體處于供不應求的狀態，導致了原材料價格暴漲。比如鈷在三元鋰電池中主要用于提升電池的能量密集度，增加電池的最大輸出功率。但目前全球鈷礦資源分布不均，2019年，全球最大的鈷礦企業Mutanda還宣布了停產。磷酸鐵鋰電池所需鋰資源和磷酸鐵資源充足，所以相關成本相對較低，因此開始被重視。
過去，三元鋰電池在幫助特斯拉打造全球第一電動車品牌中扮演了重要角色。
在2020年8月，埃隆·馬斯克曾預測：“只需3-4年就能實現400Wh/kg能量密度的電池單元，也就是在2023-2024年，電池重量將大大減輕?！钡蝾^號新能源車玩家，也開始轉變了市場策略。在今年三季度投資者交流會上，特斯拉卻表示，對于標準續航版Model3和ModelY，全球范圍內都將改用磷酸鐵鋰電池。很快，特斯拉確認了與寧德時代的供應協議，并在上海工廠生產配置磷酸鐵鋰電池的新能源汽車。
乘用車搭載磷酸鐵鋰電池的車型一直在穩步增多。除特斯拉以外，比亞迪漢、宏光MINI等車型也拉動磷酸鐵鋰裝機量回升，新勢力小鵬等車企則陸續推出磷酸鐵鋰版本車型，戴姆勒集團也表示，將使用更便宜但功率較低的磷酸鐵鋰電池。
行業整體數據是，在2019、2020年，三元材料在新能源乘用車市場快速放量，占動力電池比重均超過60%。而從2021年起，磷酸鐵鋰電池的裝機占比從38.3%開始一路追趕三元鋰電池，甚至可以實現連續多月反超，2021年占比超51%。從產量角度看，磷酸鐵鋰電池更是早已高過三元鋰電池。
新能源與智能網聯獨立研究員曹廣平認為，相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池成本低、安全性好，更符合車企降本需求。
“隨著新能源汽車市場競爭日趨激烈，大部分車企產品也在降價，因此車企勢必會采購成本更低的磷酸鐵鋰電池?！?/div>
另外，曹廣平還認為，目前硅負極或高硅含量的硅碳負極材料，優勢在于克容量較大，理論上是現有石墨負極的幾倍或十倍以上，因此使用硅做負極可大幅提高鋰離子電池的能量密度。鋰負極或鋰混合負極產業化之前，硅碳或硅負極很可能有一定的市場窗口期，其長短取決于能否補齊自身短板以及下一代鋰負極的難題何時攻克。
也就是說，相關材料的研發的突破一直在進行。我們也不必急于給三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的技術路線之爭下定論。
多條路線，持續發力
受益于磷酸鐵鋰行業的高景氣度，相關企業經營業績普遍實現大幅提升。
寧德時代前三季度全球動力電池裝機量達119.8GWh，以同比增長100.3%。鋰全產業鏈企業贛鋒鋰業，前三季度實現營收276.12億元，同比增長291.45%，其中第三季度實現營收131.68億元，環比實現翻倍增長。磷酸鐵鋰龍頭德方納米前三季度營業收入、凈利潤分別為144.16億元、18.28億元，同比增幅分別為519.79%、628.20%。在經營業績實現高增長的同時，為進一步提升持續盈利能力及綜合競爭實力，上述企業也紛紛提出投資計劃，持續擴充磷酸鐵鋰產能規模。
總體而言，相對三元鋰電池，磷酸鐵鋰的優勢體現在低成本、高安全性，以及穩定的原材料供應，在市場導向偏向這兩個因素時，磷酸鐵鋰得以持續保持快速增長勢頭。
當然，業界在進一步提升三元鋰電池的能量密度、進一步提升電池中鎳的比重等方面也仍持續發力。2021-2022年，多家主機廠申報了搭載系統能量密度超過200Wh/kg的純電動車型，都采用三元技術路線，其中，寧德時代給東風嵐圖純電動MVP配套的三元鋰電池系統能量密度高達212Wh/kg。3月，寧德時代首席科學家吳凱表示，公司通過技術迭代研發出第三代CTP技術，可應用于旗下LFP電池和三元鋰電池，又稱“麒麟電池”，計劃于今年二季度內正式發布。在磷酸鐵鋰電池裝機領域，寧德時代與比亞迪的裝機量十分接近，二者市場份額僅相差1.44%。
不過在三元鋰電池裝機領域，寧德時代仍“獨占鰲頭”，市占率較第二名中創新航高出52.08%。
三元朝高鎳化方向發展符合高能量密度和降鈷降成本的趨勢，而往后，正極材料的發展不會止步于此。
高能量密度方面，除了高鎳三元外，鎳錳酸鋰、富鋰錳基正極等高壓材料也極具發展前景。有報道稱，寧德時代、欣旺達及億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池已在今年上半年通過電池中試環節，正在送樣品給車企測試。預計2-3年內，富鋰錳動力電池將會成為動力電池的主流產品之一。
另外，動力電池及汽車廠商也開始將低鈷、無鈷作為動力電池技術的研發方向。
而在性價比方面，磷酸鐵鋰可通過摻錳制備磷酸錳鐵鋰來提高電壓平臺進而提高能量密度。
我們可以看見新能源汽車連續取得的亮眼成績，也必須肯定這仍是一個處于快速變革的行業。如今，磷酸鐵鋰已經形成了與三元鋰電池“平分天下”之勢，至于哪條技術路線將“稱霸”，恐怕還沒有唯一的答案。
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來源：本刊原創文章
