成本和平安性占优的磷酸铁锂真的就是动力锂电池的未来吗？
作者 / 罗京
编辑 / 封成
泉源 / 鹿鸣财经
克日，据媒体报道，苹果公司正与宁德时代(300750,股吧)、比亚迪就苹果电动汽车项目供应电池举行谈判，在电池类型上，苹果倾向于接纳磷酸铁锂电池。虽然该谈判尚在早期阶段，现在不确定最终是否会杀青协议，但对于磷酸铁锂电池的优点显然苹果也很看重。
美国已通过《美国清洁能源法案》，提出新能源车津贴换取细则，其中作废了一车企新能车销量累计20万辆后津贴退坡的限制，更改为直到美国新能车渗透率到达50%后，退税津贴才会在三年内逐步作废，津贴政策超市场预期。
要知道，美国2020年新能源电动车的渗透率只有2.2%，显著低于欧洲14.9%、中国9.8%，而随着政策落地，津贴退坡大幅延期，新能源车企显著受益，将动员全球新一轮增进，相关板块行情周全启动。
动力电池作为电动车的心脏，占整车总成本近40%，其中正极质料又占到整个动力电池的3-4成。
当下主流电动车正极质料无非两种，三元质料和磷酸铁锂。两者各有所长，三元能量密度高，续航里程长，多用于乘用车；磷酸铁锂平安性好、使用寿命长，用于商用车（包罗客车和专用车）。
乘用车体积小，与之配套的电池也不能太大，否则会压缩车身内部空间，同时又想续航能力好，以是需要“小身体、大容量”的电池，这点三元电池能知足；
商用车体积大，好比公交车、卡车、货车等，能承载更多锂电池，且磷酸铁锂电池成本低、耐用，更相符B端客户追求经济实惠的需求。
然而住手2020年9月，磷酸铁锂电池在客车和纯电专用车的渗透率划分达99%和91%，市场空间险些饱和，一个月后，磷酸铁锂单吨价钱跌至历史新低，3.2万元/每吨。
可没想到，原本以为会一起走低的磷酸铁锂，就在那时开启触底反弹，住手今年5月，单纯价钱已反弹至5.1万元，走出个V型反转趋势，底部至今涨幅达47.1%。
这次，磷酸铁锂卷土重来的背后发生了什么？这次与以往有何差异？未来还会泛起反转吗？
01 万亿增量的新战场
在新能源商用车领域制霸天下的磷酸铁锂电池，依附着电池包结构件创新、成本低廉、平安性优异等因素，重新杀回乘用车市场，借助爆款车型，逐步实现装机量上涨。
自去年10月起，磷酸铁锂电池装车量和三元电池装车量的总量差距就不停缩小，2020年12月曾一度反超。
从铁锂和三元的装车量占比看，两者已经平起平坐，2021年3月，两类电池的装车量划分到达3.89GWh和5.09GWh，占比划分为43%和57%，两者的铰剪口缩窄至14%。
以磷酸铁锂作为正极质料的动力电池能卷土重来，离不开部门爆款热销车型拉动需求提升。
现在新能源车的渗透率在差异级别乘用车市场显示纷歧，在A0/A/B/C级新能源车的渗透率只有3.7%/3.3%/8.2%/4.5%，但在A00级领域，新能源车的渗透率高达96.9%，远远高于均值5.9%。
A00级乘用车是指轴距在2米至2.2米之间，续航在0~400km间，一样平常可坐2-4人，代表车型为五菱宏光mini EV、欧拉黑猫等，市场对这部门车定位为代步车，其销售工具也以上班白领为主。
在《2020年天下主要都会通勤检测讲述》中，北上广的上班族一样平常通勤距离划分约为11km、9km、8.5km，一线都会的一样平常通勤距离都跨越5km， 此外另有一些买菜、接送小孩等使用场景，中短途代步出行需求重大。
在2020年A00级新能源车销量排行榜上，五菱宏光MINI EV以整年11.9万辆稳居销量第一，拿下37.4%的市场份额。不仅云云，这款车在上市不到3个月，就成为所有新能源汽车中的销量冠军，且长达8个月连任榜首，住手至今年4月尾，五菱宏光mini EV的销量已破20万。
就算是简朴的代步车，五菱宏光也有三个版本，应对差其余续航需求，包罗120km/h和170km/h，皆接纳磷酸铁锂电池，售价在2.88~3.76万元。
今年1月，A00级别EV车销量排名第二的欧拉黑猫推出萌宠版，改三元电池为磷酸铁锂电池，将省出的电池成本花在内饰以及其他器件上，更好服务用户体验。
除了A00级其余电动车，其他级其余乘用车也纷纷推出铁锂版设置。3月初，小鹏汽车宣布推出小鹏P7后驱尺度续航车型，接纳磷酸铁锂电池，G3也新增460c悦享版，装了磷酸铁锂电池；另一造车新势力蔚来也在4月尾推出磷酸铁锂电池包。
有看法以为，自今年以来，受通胀因素影响，大宗原质料不停上涨，侵蚀到下游的车企利润空间，因此车企相继把眼光投向低成本的磷酸铁锂电池。
然而磷酸铁锂电池再度获得新能源车企的青睐，并不是缓兵之计，而是针对差异消费需求的战略定位。
若是把人们用车的需求和EV车的续航里程连系一起，分为几大档次，0~200km的主要知足基本墟落代步需求；201~400km知足都会代步；401~600km知足运营车以及跨城出行需求；600~800km可远程出行；800km以上则可实现里程完全无忧。
针对差其余需求，车企将对统一车型设置差异需求的电池，好比400km以下的则可以用磷酸铁锂电池；400~600km的则接纳磷酸铁锂+CTP电池包或三元NCM523；600~800km的用NCM523+CTP电池包或NCM811；800以上就设置NCM811或NCA。
以B级车特斯拉Model3为例，分为尺度续航和长续航，前者的里程在450~468km/h，后者为668km/h；在海内尺度续航版又分为磷酸铁锂和三元两种，搭载了宁德时代CTP磷酸铁锂电池包的Model3续航能力比三元还优异一些。
这跟当下智能手机拥有低配、标配、高配三种规格如出一辙，基个性能如内存和存储容量的差异，可知足消费者多元需求。
铁锂版车型有助于EV车企们以更优惠的售价，捕捉中低端价钱的消费客群，这部门客群也是整个汽车市场消费主力。据乘联会数据，我国汽车消费价钱在8-25万的人数高达7成，其中8-12万价位占比最大，约30%。
按差异级其余续航里程来天真设置电池蹊径是事态所趋，并非因大宗质料上涨而暂时性推出铁锂版汽车。早在去年8月中国汽车论坛上，民众就明确未来将接纳磷酸铁锂电池；梅赛德斯-飞跃则在10月的战略宣布会上，提出中低续航版本接纳磷酸铁锂电池的想法。
除了汽车，磷酸铁锂电池还会替换铅酸电池，在两轮电动车等领域发力。
只管磷酸铁锂电池价钱是铅酸的2倍，但在能量密度和循环寿命显示上，都凌驾后者4倍，单次循环使用成本远低于铅酸。
2019年，中国铅蓄电池产量达202.5GWh，占全球40%市场份额，其中两轮电动车的电池占比达33%，市场规模达396亿。
在交通之外领域，磷酸铁锂电池还将迎来万亿级其余储能市场需求。
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在2030年前碳达峰、2060年碳中和的大靠山下，提高风电、光伏等非化石能源消费占比需要大大提升。而光伏、风电等新能源因易受天气影响，需要用储能电池来提升消纳能力。
从成本、循环寿命、环保无毒等因素看，磷酸铁锂电池都胜过三元和铅酸电池，未来将成为储能电池的主力。
现在，海内市场使用的储能电池险些所有为磷酸铁锂电池。凭证GGII，2020年中国储能电池出货量为16Gwh，同比增进68.4% ，预计到 2025 年中国储能锂电池出货量将到达 68GWh，是 2020 年的 4.2 倍，年复合增速跨越 33%。
5月初，CATL通告称，与ATL签署合资条约，CATL持股70%，ATL持股30%，拟配合出资140亿设立新电池公司，从事于家用储能、电动两轮车等中型电池的研发、生产、销售。
两大巨头强强联手，携手看好未来储能电池市场需求。据川财证券估算，到 2025 年，来自全球 5G 基站、新能源汽车以及可再生能源并网为磷酸铁锂提供的空间将超1万亿，海内市场空间也将到达 6000 亿元，磷酸铁锂电池翻身仗军号已响起。
02 磷酸铁锂的底气
磷酸铁锂回春，实质上归功于电池包结构件的创新，如比亚迪的刀片电池和宁德时代的CTP(Cell to Pack)。
对消费者和车企来说，续航里程险些是权衡性能利害的第一指标，而通过结构件创新，磷酸铁锂电池包的续航能力获得显著提升。
磷酸铁锂电池的优势在于平安性高、循环使用寿命长，但瑕玷也很显著，稀奇是能量密度不足和低温性能显示不佳。相较于三元质料5系和8系能到达210和260Wh/kg，单体磷酸铁锂的只有150Wh/kg，在低温环境下，电池的放电容量衰减稀奇厉害，在-20℃环境下，磷酸铁锂的有用续航里程会折损近半。
由于单体磷酸铁锂现在能到达的能量密度（150Wh/kg）与已靠近理论极限（理论能量密度175Wh/kg），提升空间异常小，因此针对续航不足问题，主流的解决方案就是电池包创新，另有些辅助措施包罗多建几个充电桩，施展快充性能（好比15分钟充电80%），综合优化用户充电体验。
比亚迪的刀片电池和宁德时代的CTP有异曲同工之妙，都属于电池包创新，削减了却构件模组，提升整个电池包体积能量密度来提升续航里程。
刀片电池的焦点是在电芯层面通过多软包小电芯的内串联实现长条型类电芯、并麋集组合为PACK，削减结构件，看起来又长又扁，因此形象地命名为“刀片电池”。
比亚迪“汉”就搭载了这款电池，跟统一体积的电池包相比，能量密度提升50%，成本下降30%，可实现605km的续航里程，并不逊于主流三元电池。
宁德时代的CTP同样削减模组，降低结构件耗材，CTP电池包体积行使率提高了20%，零部件数目削减40%，能量密度跨越180Wh/kg，可与NCM333比肩，续航里程达468km。
由于磷酸铁锂作为正极质料的导电性较差，低温环境下容易发生极化，从而降低电池容量，此外电池内的负极石墨也会受到低温影响，嵌锂速率降低，外面析出金属锂，充电后马上就用则不够平安；另有电解液在低温下会增添黏度，锂离子迁徙阻抗也会随着增大；另有粘接剂问题……
种种问题交织，导致冬天零下温度时，磷酸铁锂电池容量衰减稀奇严重，在低温环境-10℃环境下，电池容量会衰减20~30%，-20℃则衰减近50%，汽车现实续航里程直接减半。
因此每逢冬季，磷酸铁锂电动车开不动的新闻满天飞，更别说在冬天享受车内暖气了。
现在，下游整车厂商和锂电厂商在这方面都提出响应解决方案，前者围绕BMS（电池治理系统）做文章，通过热治理手艺，接纳余热、给电池加热等手段将电芯温度稳固控制在合理区间。
锂电厂商主要从电池化学系统入手，以鹏辉能源(300438,股吧)为例，其通过多方面的实验和探索，已经可以实现-20℃之下放电保持率 91%，性能实现大幅突破。
03 三元向左，铁锂往右
自去年10月以来，磷酸铁锂行业景心胸回升，磷酸铁锂的单吨价钱已从历史低位3.2万元/吨，反弹至5.1万元/每吨，底部至今涨幅达47.1%。
其中，不仅有需求侧的拉动，也有供应侧的向好。现在铁锂行业竞争名目明晰，德方纳米(300769,股吧)、国轩高科(002074,股吧)、贝特瑞市占率划分为22%、14%、11%，稳固占有半壁山河。
在履历了“需求增进导致大规模扩产―产能过剩―量价齐跌―尾部产能出清”等一系列阶段，磷酸铁锂CR3已由2014年的6%大幅提升至2020年的51%，CR5也到达89%。
相比之下，三元质料的竞争名目就更为涣散，CR3 和 CR5 划分为 35%、52%， 容百、巴莫、久远锂科等前几名公司市占率差距不大。
现在，铁锂头部三大企业包揽整个行业50%产能，其中德方纳米和贝特瑞维持高产能行使率，划分到达95%和89%，而尾部企业只有10-20%水平。
产能行使率与企业的单元制造用度直接挂钩，行使率越高，单元制造用度和人工用度也越低。
通过拆解德方纳米的磷酸铁锂正极产物成本组成，其中锂、铁、碳、磷等原质料占总成本约7成，制造用度占2成，人工费约1成，换言之，若是产能行使率提升50%，则企业毛利率则有10~20%空间。
此外，行业的扩产设计集中在头部公司，据中金公司测算，行业未来3年内将有16万吨产能释放，而其中11.5万吨的扩产来自头部德方纳米、贝特瑞和安达科技（比亚迪子公司），三家累计占有未来总增量的71.8%。
由于头部正极质料企业往往与下游动力电池大厂深度绑定，产有所供，能维持较高的产能行使率，而尾部企业销量少、难盈利，整个行业马太效应进一步凸显。
值得注重的是，从短期看磷酸铁锂行业回暖并不意味着会一直延续高景气，从更久远角度看，磷酸铁锂电池已经面临手艺瓶颈，而且未来三元电池降本会赶超铁锂。
对车企以及电池厂商而言，降本并不是单纯的数字价钱下降，其背后裔表着是电池能量密度提升带来的单元Wh原质料消耗下降。
上文已述，单体磷酸铁锂能量密度已经靠近理论极限，换言之磷酸铁锂降本只能靠原质料单价以及规模效应下降。
而未来三元质料通过连续改善质料配比，降低钴元素占比，同时不停提升能量密度，从而让每单元Wh的成本下降。
德邦证券展望，到2025年，磷酸铁锂和三元电芯的销售价钱差距将从20%缩窄至5%，有望实现三元平价。
因此对动力电池厂商来说，一面抓三元高镍化，一面继续推磷酸铁锂是两条并行不悖的路径，和车企一起，从消费者差异需求条理来思量电池和车型的适配。
参考文献：
德邦证券《三元正极系列之一：高镍趋势下的行业集中度提升》
华安证券《从供需探讨磷酸铁锂转变生长――新能源锂电池系列讲述之三》
中金公司《铁锂正极：景气周期开启，供应名目清晰》
中金公司《从需求看高镍锂电中耐久生长的需要性》
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