馬斯克

馬斯克盛贊磷酸鐵鋰電池好，三元鋰要完？

第一電動(dòng)大牛作者電動(dòng)星球News蟹老板 2021-09-08 09:36

「我更喜歡磷酸鐵鋰電池！」

8 月底，馬斯克在推特盛贊鐵鋰電池，「鐵鋰電池的使用體驗(yàn)和三元電池一樣！而且它可以充電到 100%！」，他還確認(rèn)接下來在美銷售的標(biāo)續(xù)升級(jí)版 Model 3 將換裝磷酸鐵鋰電池，續(xù)航從 263 英里調(diào)整到 253 英里，但價(jià)格保持不變。

作為特斯拉重要的電池供應(yīng)商，寧德時(shí)代聽聞此消息也是「凡爾賽」地在微博截圖轉(zhuǎn)發(fā)了馬斯克的推特。

從刀片電池到特斯拉的「無鈷」，隨著市場對(duì)鐵電池的日漸看好，資本市場更是一路飄紅，短短一年時(shí)間里，相關(guān)概念股已漲幅超過 100%。

磷酸鐵鋰電池真有那么好？

現(xiàn)階段磷酸鐵鋰電池的制取主要是「磷酸鐵＋碳酸鋰＋碳源」的路線，早年磷酸鐵都需進(jìn)口，成本高昂，隨著原料的進(jìn)一步國產(chǎn)化，磷酸鐵的成本愈加低廉，加上「鐵」元素隨處可得，相比「鎳鈷」這類稀有金屬，成本優(yōu)勢(shì)巨大。

所以磷酸鐵鋰的第一優(yōu)勢(shì)就是便宜。成本對(duì)于電動(dòng)汽車這樣的大規(guī)模工業(yè)品來說，非常重要。

第二點(diǎn)很重要的就是安全性，安全體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1、磷酸鐵鋰晶體中的 P-O 鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)；

2、磷酸鐵鋰電池組在高溫下的穩(wěn)定性，可達(dá) 390℃ 以上，保證了鋰電池組內(nèi)在的高安全性，不會(huì)因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒，可以輕松通過針剌實(shí)驗(yàn)；

3、燃燒需要外部提供氧氣，一旦氧氣源被切斷，火就能熄滅。在極端的情況下，磷酸鐵鋰的燃燒也不激烈，而且火勢(shì)擴(kuò)大也比較緩慢，起火也比較容易被撲滅。

總結(jié)為幾個(gè)詞就是耐高溫、不易燃、高壽命。事實(shí)證明，搭載鐵電池的新能源車發(fā)生自燃的概率要比三元電池的車低得多。

便宜、安全、壽命高，磷酸鐵鋰電池樣樣戳中車廠的痛點(diǎn)。

車企爭先恐后，磷酸鐵鋰再遇「上車熱」

熟悉動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)該還記得，2008~2010 年年間，鐵鋰電池就在國內(nèi)開始燃起星星之火，彼時(shí)的北京公交和奧運(yùn)大巴便搭載了鐵鋰電池，給人們留下了深刻的印象。隨后，灑水車、垃圾車、掃地車等一系列市政作業(yè)的商用車開始使用鐵鋰電池。

到了 2014~2016 年這段時(shí)間里，鐵鋰電池迎來高光時(shí)刻。2015 年，鐵鋰電池產(chǎn)能達(dá)到 10.86 GWh，此時(shí)的三元電池僅有 4.26GWh，磷酸鐵鋰電池可謂供不應(yīng)求。

2017 年開始，磷酸鐵鋰電池迎來了政策的當(dāng)頭一棒。當(dāng)時(shí)的新能源補(bǔ)貼政策格外青睞電池包能量密度：誰的能量密度高，誰就可以多拿補(bǔ)貼！于是乎，天生不善于高能量密度的鐵鋰電池只能敗下陣來，被三元電池取代了昔日的霸主地位。

近年來，隨著政策調(diào)整，補(bǔ)貼上限被「鎖死」，更高的能量密度已經(jīng)無法換取更高額的補(bǔ)貼，加上三元鋰頻頻「失火」，車廠開始理性看待電池的配方問題，而不再盲目追求高密度。此時(shí)的鐵鋰電池因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新，在能量密度上也沒有當(dāng)年那么拉胯了。

春天來了！

數(shù)據(jù)顯示，今年 1~7 月，我國動(dòng)力電池裝車量累計(jì)達(dá)到 63.8GWh，其中三元電池裝車量為 35.6GWh，占總裝車量 55.8%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計(jì) 28.0GWh，占總裝車量 43.9%。

需要強(qiáng)調(diào)的是，三元電池在過去七個(gè)月里同比累計(jì)增幅是 124.3%，而鐵鋰電池卻達(dá)到了驚人的 333.0%！雖然后者的裝車量依然和三元電池有相當(dāng)?shù)牟罹啵诰薮笤龇媲?，這個(gè)差距正在越來越小。

高工產(chǎn)研推測(cè)，今年全年，國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到 90GWh；華安證券也給出了相應(yīng)預(yù)測(cè)：中性假設(shè)下，預(yù)計(jì) 2025 年磷酸鐵鋰電池出貨量將達(dá)到 343GWh，其中動(dòng)力約 188GWh，基站約 10GWh，儲(chǔ)能約 28GWh，電動(dòng)化船舶約 35GWh，鉛酸替代領(lǐng)域約 82GWh。

那么這些鐵電池都去哪兒了？

事實(shí)上，下至五菱宏光 MINI EV，上至特斯拉 Model 3、小鵬 P7，目前均有磷酸鐵鋰版本，當(dāng)然還是有磷酸鐵鋰忠實(shí)擁躉——比亞迪家的漢 EV。

上述車型均是當(dāng)下電車市場極為暢銷的產(chǎn)品，鐵鋰電池版本小鵬 P7 的推出更是在今年為小鵬創(chuàng)下了月度交付記錄。

甚至是揚(yáng)言不賣三十萬以下的蔚來也打起了磷酸鐵鋰的主意，今年 4 月，蔚來申請(qǐng)了一項(xiàng)新的電池專利，新的 75kWh 電池采用最新的三元+磷酸鐵鋰材料混裝技術(shù)。

簡單來說就是將兩者的組合型電池模組串聯(lián)起來，共同集成同一個(gè)電池包內(nèi)，從而構(gòu)成了雙體系電池系統(tǒng)。這兩者的比例有可能是 5:1、3:1、甚至是 1:1。要想降低成本，只要提高鐵電池的比重即可。

在此之前，業(yè)界便有消息傳出蔚來正與寧德時(shí)代在共同測(cè)試磷酸鐵鋰版車型，新車不日便將推出，對(duì)此李斌曾回應(yīng)道「我們?cè)谧龈鞣N可能性的討論，短期內(nèi)不會(huì)量產(chǎn)使用，而且磷酸鐵鋰其實(shí)也占不了那么多（比例）?！?/p>

不難看出李斌話中的意思，蔚來會(huì)用鐵鋰電池，但可能用得很少。

磷酸鐵鋰好是好，但缺點(diǎn)同樣致命

雖然鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)明顯，但劣勢(shì)同樣格外突出。千萬別上當(dāng)，馬斯克口中的「鐵鋰電池和三元電池體驗(yàn)一致」完全是「自賣自夸」的營銷措辭。

首要缺點(diǎn)依然是能量密度。雖然比亞迪的「刀片電池」技術(shù)、寧德時(shí)代的 CTP 技術(shù)已經(jīng)讓鐵鋰電池的整包能量密度有效提升，但鐵鋰電池相比三元電池的能量密度差距依然很大，最牛掰的鐵鋰電池能量密度也只能做到 190Wh/Kg，剛剛追上三元鋰。

在產(chǎn)業(yè)界，磷酸鐵鋰發(fā)展這二十多年來，在材料科學(xué)上基本沒有什么創(chuàng)新之處，多數(shù)的進(jìn)步都來自于工藝的優(yōu)化，這就導(dǎo)致鐵鋰電池很難有巨大的突破。

北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長陳繼濤認(rèn)為，目前提升鐵鋰電池能量密度的辦法就是優(yōu)化電池的材料設(shè)計(jì)，將磷酸鐵鋰的顆粒做大，增強(qiáng)其導(dǎo)電性。

另一個(gè)讓人頭疼的就是鐵鋰電池的低溫性能，磷酸鐵鋰的耐寒性非常差，到零度以下便會(huì)性能打折，主要體現(xiàn)在輸出無力、續(xù)航大幅縮短等方面。

陳院長認(rèn)為，要想改善鐵鋰電池的低溫性能，核心點(diǎn)在于顆粒內(nèi)部離子和電子傳輸，主要方法有三：進(jìn)行離子摻雜、引入快離子導(dǎo)體、構(gòu)建內(nèi)部的離子三維通道。

這些術(shù)語都比較硬核，實(shí)現(xiàn)起來也比較復(fù)雜，從現(xiàn)階段量產(chǎn)的實(shí)際表現(xiàn)來看，「不怕冷」的磷酸鐵鋰電池還不存在，依然是「道阻且長」。

磷酸鐵鋰還有一個(gè)顯著缺點(diǎn)就是 SOC 不精準(zhǔn)，也就是我們常說的「歡樂表」，表顯續(xù)航和實(shí)際續(xù)航出入很大，這給用戶體驗(yàn)造成了很大的困擾。一來用戶無法對(duì)車輛續(xù)航做到心中有數(shù)；二來沒有一個(gè)精準(zhǔn)的 SOC 數(shù)據(jù)，BMS 系統(tǒng)就很難對(duì)電池制定科學(xué)的控制策略。

迄今為止，這個(gè)問題依舊沒有一個(gè)完善的解決方案。強(qiáng)如特斯拉，它的磷酸鐵鋰 Model 3 也同樣存在這樣的問題。

上文我們提到蔚來的電池新專利，其實(shí)對(duì)應(yīng)這套雙體系電池系統(tǒng)，蔚來還有一項(xiàng) SOC 估算方法的專利。

術(shù)語很復(fù)雜，簡單來說，就是拿較為準(zhǔn)確的三元鋰 SOC 去估算整個(gè)電池系統(tǒng)的 SOC。由于三元電池和鐵鋰電池的特性不同，此專利方法還會(huì)對(duì)電池衰減以及衰減速率的不同進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，始終保證三元電池 SOC 的準(zhǔn)確性。

最后就是關(guān)于回收問題，國家的要求是誰制造誰負(fù)責(zé)回收。