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從三元鋰電池到磷酸鐵鋰電池,市場對電池的選擇邏輯在哪?

熟悉汽車的人都知道,同系列的汽車僅僅因為動力源的不同,價格就可以有明顯的差異,例如比亞迪的王朝系列。而往往價格更高的是新能源汽車,因此新能源行業也流傳着一句話“買車就是買電池”

這句話形象地説明了電池成本佔整車成本的比例很高,即使這些年成本逐漸降低,但是仍能達到整車成本的40%。這也可以看出,想要通過廉價的方式開拓市場份額,首先就必須要過電池成本這關,而電池成本對於新能源玩家來説,選擇合適的供貨渠道就顯得尤為重要。

而目前主流的新能源玩家採用的電池組合都是鎳鈷錳/鋁(以下統稱三元鋰電池)和磷酸鐵鋰電池

9月6日,據國外媒體Korea IT News的報道,SK Innovation與小鵬汽車達成合作,將為小鵬汽車提供含鎳80%以上的鎳鈷錳電池(Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2Li[Ni0.85Co0.075Mn0.075]O2),而該電池具有較強的續航能力,可以提供更多里程。小鵬汽車雖不予置評,但確實和SK Innovation在7月簽訂了電池供應協議。

圖表一:三元鋰電池的熱穩定性、能量密度和循環能力圖

來源:Understanding Mn-Based Intercalation Cathodes from Thermodynamics and Kinetics,格隆彙整理

根據小鵬最新的一季度和二季度財報,其毛利率上升明顯,二季度毛利率為11.9%,很大程度上來源於新車型使用的另一種電池——磷酸鐵鋰所帶來的成本下降

除了“造車新勢力”以外,長安、大眾、上汽通用、保時捷等傳統車企都紛紛加入了新能源汽車的大潮之中。這也意味着對於電池的增量需求和創新設計與日俱增,電池的重要性也愈發凸顯

總體來看,電池成本的佔比高,無疑影響整個行業的生命線,繼而對整個上下游的結構產生影響。而電池材料的選用也將影響整個新能源汽車的走向,隨着成本的要求不斷增加,磷酸鐵鋰作為電池原料的佔比也在不斷上升,投資者不禁要問哪款電池才是新能源玩家的最終選擇

三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,是雙雄並行還是一家獨大?

關於電池,投資者們並不陌生,因為一個好的電池所能呈現出來的特點是一目瞭然的:充電速度快、使用安全、電池容量高、使用壽命長、成本低廉。這也對應着電池性能的五個關鍵指標:充放電錶現、高低温表現(物理衝撞後的安全性)、能量密度、壽命、成本

圖表二:電池特性五維度

來源:公開資料,格隆彙整理

鋰電池因為化學構成不同,而呈現出不同的特徵,從而決定了其在應用中的適用場景。

鋰電池可以分為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池還有鈦酸鋰電池。三元鋰電池包含三個金屬(鎳、鈷、錳或鋁),因此鋰電池可以根據不同的化學組成,可以得到不同的穩定性和能量密度的結合,用於不同的場景。

先説鈦酸鋰,鈦酸鋰可以做到大功率輸出,但是能量密度低、成本高,不能夠應用於日常的電動汽車,但可以用於某些需要高強度輸出的軍用運輸設備。

磷酸鐵鋰的最大優勢就是成本低。磷酸鐵鋰目前是比較常見的電池材料,循環性能很好,電池材質穩定安全性高,並且耐高温,但是在低温環境下電池的工作性能就會下降,多用於輕型電動設備中,因為其能量密度相對有限。

三元鋰電池則以續航能力見長。三元鋰電池兼顧了能量密度高、循環性能好、耐低温,是消費級電動汽車的首選,不過安全性上相對於磷酸鐵鋰稍弱,尤其是在高温和撞擊上,容易發生事故。特斯拉初期在電池上會發生自燃事故,就是因為使用了能量密度高的三元鋰電池,而放棄了一定的安全性。

兩者也有一些不足。磷酸鐵鋰的主要缺點在於能量密度相對低,這意味着同樣的里程數需要更重的磷酸鐵鋰電池。而三元鋰電池的能量密度相對於磷酸鐵鋰要有優勢,不過缺點有兩個,一個是電池包含鈷這些貴金屬會使成本上升,另外一個是該電池的安全性能比不上磷酸鐵鋰,在包裝工藝上需要下功夫,否則可能引發自燃或者其他事故。

磷酸鐵鋰和三元鋰電池各有優勢和缺點,對於電動汽車來説目前使用得比較多的是三元鋰電池。不過,在《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中,搭載磷酸鐵鋰電池的車型佔新能源乘用車的比例也在增多,從2020年的第一批僅佔18%到現在2021年第三批可以和三元鋰電池持平

圖表三:按材料類型劃分的電池裝車量和產量

來源:電車匯網,格隆彙整理

由上表可知,磷酸鐵鋰的裝機量和產量的增長幅度越來越大,可以推測出目前的市場的風向更多是向着磷酸鐵鋰的方向傾斜。

不過筆者認為,因為雙方都互有優劣,最終誰將獲得市場的最終青睞還有待商榷,大多數新能源汽車的新老玩家都開發不同電池的車型,來滿足市場的需求以及適應政策的方向。為什麼磷酸鐵鋰的需求量越來越大的情況下,依然無法判斷三元鋰電池和磷酸鐵鋰到底誰能笑到最後呢?這個問題通過產業的大環境的發展來進行分析或許可以發現一些端倪。

電池:續航,安全,還是降成本?

對於電動車的市場參與者來説,電池性能其實是一個博弈並取得平衡的過程。

在電視上經常可以看到一些媒體報道新能源汽車會發生自燃的現象,其實就是使用了三元鋰電池所帶來的負面作用。這也就是從側面反映出一些電動車玩家為了在續航能力上取得優勢,而放棄了部分的安全性能,從而導致了一些悲劇。

政策面看,2020年以前,政策方向上對於新能源汽車產業端是相對比較寬鬆的,並且對於按照某些特定的標準和要求設定不同的補貼,其中能量密度就是一個重要的考量因素。根據相關資料,2017年工信部公佈的8批共296新能源乘用車中,採用三元鋰電池的車型有221款,磷酸鐵鋰僅有33款

圖表四:目錄乘用車使用磷酸鐵鋰佔比(2020第一批至2021年第三批)

來源:電車匯,格隆彙整理

當然,新能源乘用車使用三元鋰電池比較多的原因不僅僅是因為政策補貼所帶來的成本下降,另外還是因為充電樁數量有限(根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟(充電聯盟)統計,2017年底充電樁保有量僅45萬,2020年規劃的充電樁保有量480萬),所以對於續航能力的要求是很高的。

圖表五:2015-2020年中國公共充電樁保有量

資料來源:中國充電聯盟(EVCIPA)、智研諮詢整理

但日前隨着新能源汽車的銷售的不斷增加,以及充電樁的大幅度普及,政策風向上開始減少對於新能源車的補貼

這也意味着整個行業更加接近市場競爭的考驗,那麼成本就成為了更加重要的考量因素。磷酸鐵鋰電池雖然能量密度比三元鋰電池稍弱,但是安全性能更強,並且充電樁的持續增加,也弱化了對於能量密度的需求。因此,可以看到磷酸鐵鋰電池的應用開始逐步增加,當然這也進一步推升了相關原材料的價格,例如説鋰

不過目前雖然有一些傾斜,但是市場需求還處於動態調整的狀況,廉價雖然可以搶佔市場,但是市場或許更加需要續航能力更強的汽車來進行遠距離的行駛。因此目前市場依然是較不成熟的,這也意味着對於電池的要求可能會隨着行業的發展不斷地進行調整和變化

總結

電池產品看上去直觀清晰,但是在產業鏈上扮演着重要的作用,不同的電池產品的使用也會影響到產業的終局發展。目前的電池產品各有所長,能夠應對不同的市場需求和公共環境,雖然目前磷酸鐵鋰的使用佔比逐漸增加,但是對於續航能力的要求也是市場日後的潛在爆發點之一,這給予了該行業一些不確定性。但相信在未來幾年後,隨着電池技術的不斷髮展,隨着新能源汽車的不斷擴張,將會給予一個市場階段性滿意的結果。

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