特斯拉,為什麼要做“無鈷”電池?

今天下午特斯拉宣佈將自主研發新電池,並預計4月正式宣佈,此外,針對有傳言稱“特斯拉正在和寧德時代展開深入談判,準備在上海廠電動車中使用不含鈷的電池。”

那麼目前特斯拉的無鈷電池屬於當下哪種主流的電池技術?之前特斯拉主流使用的三元電池與比亞迪主流使用的磷酸鐵鋰電池各有什麼優缺點?本次技術應用的變動對鈷與鋰的影響如何?特斯拉接下來將要使用的磷酸鐵鋰電池對應國內又有哪些標的?接下來請聽我為大家解讀一下。

其實因正極材料不同,鋰離子電池主要分為:鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP),鎳鈷錳酸三元鋰(NCM),負極材料主要採用石墨碳材料。

其中鈷酸鋰作為鋰電池的鼻祖,當然也可能是作為動力電池先試試水,最先用在特斯拉Roadster上,但由於其循環壽命和安全性都較低,事實證明其並不適用作為動力電池。為了彌補這個缺點,特斯拉運用了號稱世界上最頂尖的電池管理系統來保證電池的穩定性。目前鈷酸鋰目前在3C領域的市場份額很大。錳酸鋰電池,主要最先由電池企業AESC提出,這個AESC來頭可不小,是日產和日本電氣股份有限公司(NEC)的合資。錳酸鋰代表車型是為日產聆風,由於其價格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因為這種不溫不火的特性,其逐步被新的技術所替代。

接著是磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩定好,壽命長,且具有成本優勢,特別適用於需要經常充放電的插電式混合動力汽車,電動客車也有著大範圍的應用,但其缺點是能量密度一般。

最後是三元鋰電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達最高,但安全性相對較差。對於續航里程有要求的純電動汽車,其前景更廣,是目前動力電池主流方向。今年特斯拉17年發佈的MODEL 3,就採用松下的21700型的三元(NCA)圓柱形的電池。

而今天新聞中特斯拉要研發的無鈷電池,就屬於磷酸鐵鋰電池。但磷酸鐵鋰電池作為比亞迪之前一直主打的方向,為什麼也被特斯拉盯上了呢?那我就為大家對比一下兩種主流動力電池三元電池與磷酸鐵鋰電池的優缺點。

特斯拉,為什麼要做“無鈷”電池?


(1)高溫安全性比較:三元鋰電池的三元材料會在200℃時發生分解,磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃,更不容易著火,安全性相對較高

(2)低溫衰減性能比較:三元鋰電池的低溫性能優異,在-20℃條件下可保持正常電池容量的約70%~80%,磷酸鐵鋰電池在-20℃條件下只能保持正常電池容量的約50%~60%,顯然三元鋰電池更適應北方低溫地區的使用條件氣溫低於-10℃,磷酸鐵鋰電池衰減得非常快,經過不到100次充放電循環,電池容量將下降到初始容量的20%,基本與寒冷地區的使用絕緣

(3)製造成本比較:三元鋰電池所必需的鈷元素在我國儲量較少,大部分靠海外進口,所以三元鋰電池的成本必然居高不下磷酸鐵鋰電池所需原材料無需進口,供應充足,價格穩定,成本相對較低

(4)能量密度比較:三元鋰電池的能量密度較高,通過調節鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素比例,還有極大的提升空間磷酸鐵鋰電池能量密度較低,基本已經達到理論極致

所以從能量密度、低溫性能,倍率性能等方面,三元鋰離子電池綜合性能優於磷酸鐵鋰電池,但是在穩定性以及成本上,磷酸鐵鋰電池佔據優勢。在目前的應用市場上,新能源客車的電池主要為磷酸鐵鋰電池,而三元鋰離子電池因其優勢成為乘用車商業化首選。那為什麼特斯拉要重新擁抱磷酸鐵鋰電池呢?因為磷酸鐵鋰電池由於天然存在的電芯能量密度低的短板,使得在上一輪技術補貼引領的技術變化中市場份額下滑明顯。但是鐵鋰電池電芯再設計(比亞迪刀片電池結構等)、電池pack結構優化(寧德時代的CTP),以及正極材料加工處理等,逐步補償了鐵鋰電池的性能短板。而鐵鋰電池具有的原材料成本低、耐用性好、循環壽命長等比較優勢,使得在整個新能源汽車補貼退坡的情況具備現實的市場化應用價值。

本次特斯拉採用無鈷的磷酸鐵鋰電池,會對國內市場帶來怎樣的投資機會呢?

為什麼採用LFP電池?核心還是降成本,磷酸鐵鋰成本相對較低。電池成本在整車佔比高,特斯拉要實現“放量”,客觀存在“降本”的需求,通過製造“物美價廉”的智能電動車,真正推動行業發展,進而帶來的能源革命。特斯拉從model S到model 3,電池包結構的演化不斷展開,考慮到國內鐵鋰技術和產業鏈分工成熟,以及對短期快速成本的降低,在部分車型市場新設計的鐵鋰電池包需求可獲得快速提升,也對電池性能提出更高要求,電池整包行業集中度將加劇。電芯和pack結構的優化設計,有助於快速降低電池初裝成本,但是大幅增加了電池故障維護成本。如何降低電池維護需求,對於電池材料、電池和pack整包生產企業提出更嚴苛要求,這將進一步加劇行業集中度提升。從未來趨勢看,LFP電池及材料邊際增長,未來也會在低成本電池存在一定的需求;中長期看,高能量密度(300Wh/kg以上)的高鎳(包括無鈷三元材料)體系,依舊是趨勢。特斯拉與寧德時代對無鈷電池的談判,實際底層是特斯拉對動力電池以及電動車降本的需求,希望進一步推動電動車普及,加速汽車產業乃至能源行業的變革。低成本的磷酸鐵鋰邊際需求有望提升,利好磷酸鐵鋰電池及材料相關企業。

可關注磷酸鐵鋰電池企業:寧德時代(CTP技術)、比亞迪(刀片電池)、億緯鋰能(動力電池業務重估)、國軒高科(國內出貨量前三有並望成為大眾B供)。

特斯拉,為什麼要做“無鈷”電池?


磷酸鐵鋰電池的材料企業:當升科技(正極材料)、璞泰來(負極)、新宙邦(電解液)、天賜材料(3.5萬噸磷酸鐵電解液以鐵鋰正極材料與中間體)、湘潭電化(電解錳)、德方納米(鐵鋰正極、導電液、碳納米管)、天奈科技(國內導電劑產能第一)。



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