碳中和看磷酸鐵鋰電池

 磷酸鐵鋰呈現橄欖石結構, 作為電池的正極材料, 塗覆在鋁箔與電池正極連接. 磷酸鐵鋰電池在充電時, 鋰離子從正極脫嵌經過電解質進入負極, 同時電子從外電路由正極向負極移動, 以保證正負極的電荷平衡; 而放電時鋰離子從負極脫嵌, 經過電解質嵌入正極.

動力電池主要分為三元電池, 磷酸鐵鋰電池, 錳酸鋰電池等. 相對於三元電池, 磷酸鐵鋰電池的缺點主要是能量密度較低 (影響續航里程), 低溫性能較差 (不適合低溫). 除了以上兩點之外, 成本, 安全性, 循環性及放電倍率都是磷酸鐵鋰電池的優勢所在.

動力電池 Pack 主要由電芯, 模組硬件, 電池包硬件構成. 根據我們的動力電池成本模型, 電芯硬件在 Pack 中成本占比不到 5%, 模組硬件占比約15%. 因此, 整合精簡電芯, 模組硬件成為動力電池降本的重要路徑之一. 

磷酸鐵鋰將憑借其性價比和安全優勢在儲能和低續航乘用車中煥發活力, 而高鎳三元將憑借其高能量密度優勢在高續航乘用車中擴大份額. 在新能源車方面, 高中低端乘用車對於各項指標的敏感度不一, 高鎳三元和磷酸鐵鋰將實現分級消費.

通過優化模組結構從而達到提升能量密度的效果. 在此背景下, 更具性價比的磷酸鐵鋰電池重回大眾視野, 2020 年下半年起, 比亞迪漢, 宏光 Mini EV, 鐵鋰版 Model 3 等爆款車型陸續上市, 帶動磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車中的滲透率不斷提升.

目前磷酸鐵鋰電池在新能源商用車和儲能電池領域滲透率較高, 在新能源乘用車領域, 中國滲透率約 35%, 部分車廠如大眾, 戴姆勒等已開始進行磷酸鐵鋰車型的招標工作, 中國磷酸鐵鋰版 Model 3 目前已部分出口歐洲, 預計未來歐洲磷酸鐵鋰車型的滲透率將會逐步提升.

目前市場上主流的磷酸鐵鋰正極材料 (LFP) 生產工藝路線包括四種: 水熱法工藝路線, 草酸亞鐵工藝路線, 氧化鐵工藝路線和磷酸鐵工藝路線. 其中磷酸鐵路線以相較更低的成本, 更優良的性價比而有望成為制備磷酸鐵鋰的主流工藝.

磷酸鐵加工中包括反應釜運轉等一系列制備環節都屬於耗電環節. 從過程控制和工藝優化角度講, 優秀公司可以比同行業使用相同工藝的公司單噸成本便宜 300-1000 元左右. 其中, 從成本結構來看, 磷源成本占到磷酸鐵生產成本的 53%.

磷酸的主流生產工藝包括熱法和濕法. 熱法磷酸因雜質含量低, 濃度高, 但生產成本也較高, 主要用於生產磷酸鹽, 作工業原料或添加劑. 濕法磷酸為酸礦反應產物, 生產成本低, 但雜質含量高, 濃度低, 通常用於生產肥料.

中國儲能市場尚處發展初期, 應用領域以大型電力儲能為主, 其中電化學儲能增長潛力較大. 儲能電池的使用場景複雜, 對電池的安全性和循環壽命的要求較高, 因而磷酸鐵鋰電池相比三元電池更契合儲能需求.