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在國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域,磷酸鐵鋰電池延續(xù)對三元電池的碾壓

2022-09-16
來源:潛力變實力

磷酸鐵鋰電池,是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負極材料的鋰離子電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。充電過程中,磷酸鐵鋰中的部分鋰離子脫出,經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極,嵌入負極碳材料;同時從正極釋放出電子,自外電路到達負極,維持化學(xué)反應(yīng)的平衡。放電過程中,鋰離子自負極脫出,經(jīng)電解質(zhì)到達正極,同時負極釋放電子,自外電路到達正極,為外界提供能量。 [1] 磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點。

在國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域,磷酸鐵鋰電池延續(xù)對三元電池的碾壓。9月9日,中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟(下稱動力電池聯(lián)盟)發(fā)布數(shù)據(jù)稱,今年8月,國內(nèi)動力電池裝車量27.8 GWh,同比增長121%,再創(chuàng)歷史新高。其中,磷酸鐵鋰電池裝車量17.2 GWh,占總裝車量62%,市占率連續(xù)三個月環(huán)比正增長;三元電池裝車量10.5 GWh,占總裝車量38%。今年4月,國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的市占率達67%,創(chuàng)歷史新高。5月市占率降至55.1%;6月開始升至57%;7月升至59.3%。

磷酸鐵鋰和三元電池是國內(nèi)動力電池兩大主流技術(shù)路線。兩者的主要區(qū)別在于使用的的正極材料不同。2018-2020年,國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的裝車量均低于三元電池。2021年,磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)逆襲,全年市場占有率達到51%,超過三元電池。

相比三元電池,磷酸鐵鋰無需使用鎳、鈷等昂貴資源,在安全性和成本方面更有優(yōu)勢。借助寧德時代(300750.SZ)的CTP技術(shù)、比亞迪(002594.SZ)刀片電池等創(chuàng)新,磷酸鐵鋰電池續(xù)航能力相對較差的劣勢被彌補,使得其逐漸獲得了更多新能源車企的青睞。

今年以來,磷酸鐵鋰電池的單月裝車量均超過三元電池。今年前8個月,磷酸鐵鋰電池市占率超過59%,較三元電池高出18個百分點。動力電池聯(lián)盟同期公布的8月國內(nèi)動力電池企業(yè)裝車量排名顯示,寧德時代、比亞迪繼續(xù)位列前兩位。其中,寧德時代市占率接近47%,比亞迪則為22%左右,兩者均較上個月略有下滑。

中創(chuàng)新航在8月位列行業(yè)第三,市場份額為5.6%。今年前八個月,中創(chuàng)新航僅在6月跌出國內(nèi)前三位。LG新能源在6月頂替了中創(chuàng)新航,排名第三位。排名第四至第七位的企業(yè),分別為國軒高科(002074.SZ)、欣旺達(300207.SZ)、蜂巢能源和億緯鋰能(300014.SZ),它們的排名與上個月一致,市場份額均未超過5%。

90年代初,出現(xiàn)了一種新型電池——鋰電池,在自主電源中掀起了一場新的革命。1991年發(fā)生在日本,第一次向世界推出新型電池的公司是索尼公司。但進展并沒有停滯不前,很快出現(xiàn)了不同類型的鋰電池。它們在尺寸、外殼、容量、工作和最大電流強度、電壓、放電和過度充電、爆炸危險以及可能傷害人體的化學(xué)反應(yīng)和蒸氣的后果方面各不相同。在所有物種中,今天已經(jīng)開始脫穎而出的一種——磷酸鐵鋰。關(guān)于它,未來將是擁有最大使用量的最新一代,以及所有其他鋰電池的類似物的競爭對手。

磷酸鐵鋰(LiFePO4、LiFe、LFP、IFR),1996年被John Goodenough發(fā)現(xiàn)作為鋰離子電池的陰極。它與傳統(tǒng)的鈷酸鋰相比有顯著差異,毒性更小,耐熱性更強。但同時它也有一個明顯的缺點——充電容量小。因此,當時這項技術(shù)并沒有得到發(fā)展,也沒有吸引任何人,直到 2003 年,A 123 Systems 公司開始對它產(chǎn)生了興趣,在蔣業(yè)明教授的領(lǐng)導(dǎo)下,他致力于制造電池能夠在一定條件下自我復(fù)制膠體溶液的結(jié)構(gòu)。但所有的研究都陷入了停頓,由教授領(lǐng)導(dǎo)的實驗室團隊繼承了 John Goodenough 的發(fā)展,并繼續(xù)進行深入的研究。

它們具有與其他鋰電池類似的結(jié)構(gòu):

帶負電的電極(陽極)——是在銅箔的基礎(chǔ)上制成的,上面覆蓋著一層石墨。

帶正電的元件(陰極) - 由鋁箔和磷酸鐵鋰層組成。

電解質(zhì) - 旨在填充陰極和陽極之間的空間,允許正鋰離子通過,但不允許帶負電的電子通過。通常,液體電解質(zhì)基于鋰鹽。

隔板或隔板是一種多孔聚乙烯片,它可以很好地吸收并保持電解質(zhì),還可以將陰極與陽極隔開。避免在極板短路或形成的鋰金屬枝晶生長的情況下發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。

與鋰離子電池的主要區(qū)別在于磷酸鐵鋰正極。電池有一個卷式裝置,由 3 個條帶組成:陽極、電解質(zhì)隔板和陰極,扭曲成幾層。所有銅層和鋁層分別連接成一個觸點,頂部為正極,底部為負極。當電池因負載開始放電時,鋰離子通過隔膜從正極流向負極,釋放積聚的電荷,引發(fā)氧化反應(yīng)。充電時,鋰離子通過隔膜從陽極到陰極并積累電荷,同時進行恢復(fù)過程。

鋰離子電池正極材料供應(yīng)商,主要從事鋰離子電池正極材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。其主要產(chǎn)品包括磷酸鐵鋰、三元材料等鋰離子電池正極材料,主要是動力、儲能及數(shù)碼領(lǐng)域(含電動工具) 等鋰離子電池的制造,最終應(yīng)用于新能源汽車、儲能、數(shù)碼(含電動工具)等領(lǐng)域。

7月29日,豐元股份披露的2022年上半年度報告顯示,公司實現(xiàn)營業(yè)收入 7.10 億元,同比增長 126.05%;實現(xiàn)歸母凈利潤 0.94 億元,同比增長 316.02%。

對此,豐元股份方面表示,公司業(yè)績大幅增長,主要是因為新能源行業(yè)快速發(fā)展、下游客戶需求旺盛,隨著公司鋰電正極材料新建產(chǎn)線的產(chǎn)能逐步釋放,公司鋰電池正極材料產(chǎn)銷量較去年同期大幅增加,為公司業(yè)績帶來積極貢獻。

磷酸鐵鋰作為正極材料之一,在安全性、循環(huán)壽命、生產(chǎn)成本等綜合指標上相比三元材料具有相對優(yōu)勢,成為現(xiàn)階段最具發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料之一。

2021年2月,《國務(wù)院關(guān)于加快建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》指出,推動綠色低碳運輸工具、加快大容量儲能技術(shù)研發(fā)推廣。

有業(yè)內(nèi)人士向記者分析稱,磷酸鐵鋰是儲能電池的首選,在新能源汽車補貼持續(xù)退坡的趨勢下,新能源專用車廠商更關(guān)注動力電池的性價比,磷酸鐵鋰電池憑借較低的成本,越來越得到市場的青睞,其裝機量占新能源專用車動力電池裝機量的比重持續(xù)上升。同時,磷酸鐵鋰電池還在基站儲能、電力儲能、兩輪電動車、船舶等應(yīng)用場景拓展版圖。

中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2022年1~6月,新能源汽車銷量合計260萬輛,同比增長115%;滲透率21.5%,同比提升12.2%。根據(jù)GGII統(tǒng)計,2022年上半年,中國動力電池出貨量同比增長超150%,出貨量超過200GWh,其中磷酸鐵鋰電池占比56%,三元電池占比44%。

儲能方面,根據(jù)《中國儲能鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(2022年)》的預(yù)測,2025年全球儲能鋰電池出貨量將達到243.7GWh,是2021年出貨量的3.7倍,2030年全球儲能鋰電池出貨量將達到913.7GWh.據(jù)GGII統(tǒng)計,儲能市場經(jīng)過前期的訂單積壓,2022年Q2迎來訂單大規(guī)模交付,出貨量同比增長超2倍。

受新能源汽車及儲能行業(yè)增長驅(qū)動,鋰離子電池正極材料需求強勁。據(jù)GGII統(tǒng)計,2022年上半年,磷酸鐵鋰材料出貨量同比增長136%,三元材料出貨量同比增長48%。



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