【SMM分析】三元高镍化VS磷酸铁锂 谁能成为未来三年新能源汽车主流趋势?

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【SMM分析】SMM认为目前市场两极分化,分向高镍三元及磷酸铁锂两大方向。全球主流企业纷纷进行高镍化布局,磷酸铁锂技术突破系统能量密度提升10%-15%。综合来看,铁锂电池在质量密度上的技术受限与高镍三元的成本下降趋势,高镍三元仍将会是未来三年新能源汽车主流趋势。

SMM2月20日讯:本周特斯拉与宁德时代可能会在国产Model 3合作磷酸铁锂电池新闻热议,引发了一股铁锂潮流,同时也引起大家对磷酸铁锂电池与三元电池未来发展的讨论。目前整个市场上走向两大方向,三元高镍化与磷酸铁锂。主导磷酸铁锂电池的主要是宁德时代的CTP技术与比亚迪的“刀片”电池,而三元高镍化则是全球主流企业在2017年就已开始发展。两股势力势头正猛,接下来就重点分析下两者目前状况与未来发展趋势。

全球主流企业纷纷进行高镍化布局 为尽快占据市场有利地位

目前国内的宁德时代、国轩高科、比克动力、力神电池、远景AESC、蜂巢能源、塔菲尔、万向一二三、亿纬锂能、孚能科技、比亚迪、桑顿新能源、远东福斯特、鹏辉能源、卡耐新能源,国外的LG化学、SKI、三星SDI等电池企业都在近两年陆续布局了NCM 811。国内材料厂容百科技高镍三元材料出货量领先,容百科技董事长白厚善表示,公司NCM811高镍正极材料已经是技术成熟的产品,未来2至3年内,高镍产品仍会保持领先的市场份额,成为公司主要业绩来源。其他三元材料及三元前驱体企业也纷纷布局高镍产线,期望在补贴退坡及市场竞争剧烈情况下,能快速发展高镍化技术创新,占据市场有利地位。

目前国内及全球市场三元材料仍是523产品为主流,但考虑到三元高镍化的优势,其镍含量高、钴含量低,具备高能量密度和低成本,NCM811和NCA的单体能量密度能达300Wh/kg以上,比NCM523、NCM622的能量密度高很多,因此三元向高镍化发展是未来趋势。SMM预计中国新能源市场在2023年进入高镍时代,全球将在2021年完成高镍目标。


 
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磷酸铁锂技术突破 系统能量密度提升10%-15%

受新能源行业补贴退坡影响,电池厂及整车厂都在寻求低成本路径,宁德时代和比亚迪都已经在这股趋势之上,发布了自己的电池集成化技术。宁德时代CTP技术路线基于高镍三元锂架构,其核心是减少了模组数量,直接由多个大容量电芯组成标准化电池包,再灵活堆叠组成更大的电池模块,适应不同车款的储能需要。而比亚迪的"刀片"电池则基于其所擅长的磷酸铁锂技术,电池单体同样向大容量进化,但电芯形状更加扁平、窄小,因此取名为"刀片"。多个"刀片"捆扎形成电池包模块,通过少数几个大模组的组合成电池模块。两者其实主要是在提高电池体积利用率,以此增加整车电池能量密度并减少成本。比亚迪去年宣布将于2020年5-6月份推出全新一代磷酸铁锂电池。据了解,新电池的体积比能量密度将提升50%,寿命长达8年120万公里,并且节约成本30%,能满足电动车600公里续航。目前比亚迪“汉”EV/DM出现在工信部公布的2020年第二批次《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,EV共有续航里程550km和605km两个版本,目前系统能量密度为140Wh/Kg,预计2020年能提升至160Wh/Kg以上。宁德时代的CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,系统能量密度有着10-15%的提升。

据SMM了解,目前磷酸铁锂正极材料能量密度已经可做到与三元材料NCM622一致,基本在今年第三季度会推出,在成本方面铁锂电池又有绝对优势,因此SMM预测未来在新技术铁锂电池推广后,三元材料NCM523及NCM622运用率会逐步减弱,铁锂会在市场上替代一部分普通三元电池。

高镍三元与铁锂性能对比

能量密度 目前磷酸铁锂能量密度方面有所提高,宁德时代CTP技术系统能量密度提升10%-15%,比亚迪“刀片”电池预计在2020年系统能量密度提升到160 Wh/Kg以上。高镍三元方面,宁德时代单体能量密度可达到240Wh/kg,2020年动力电池组将实现200Wh/kg的系统能量密度。因此高镍三元在能量密度占据绝对优势,更适用于中高端乘用车领域。此外考虑到铁锂目前更多的是在突破体积能量密度,而在本身质量能量密度技术方面仍受限,但高镍三元在此方向仍有较大技术突破可能性,SMM预计未来三年铁锂电池较难在中高端乘用车市场替代三元电池。

电池成本 目前磷酸铁锂电芯成本为0.5-0.6元/Wh,三元电芯成本为0.7-0.8元/Wh,据SMM了解今年铁锂电芯成本继续降低,达到0.3-0.4元/Wh,高镍三元电芯成本会减少至0.5元/Wh。考虑到目前铁锂续航里程最高可达到600公里,SMM预计铁锂电池会逐渐占据A0型及A00型新能源乘用车市场。若高镍三元可运用CTP技术,其成本会逐渐趋近磷酸铁锂电芯,铁锂的成本优势可能会丧失。

安全性及循环寿命 目前铁锂的安全性更强,其热稳定性和结构稳定型是目前所有正极材料中最高的,新能源客车更偏好使用铁锂电池,其占比也达到96%。而三元电池稳定性较差,在200℃左右的外界温度下,就会分解并释放出氧气,与电池里的可燃的电解液、碳材料一起,一点就着,发生安全事故事件较多。循环寿命方面也是铁锂更胜一筹,可达到3500次以上,而三元电池仅有1000-2000次。

车企及消费群体选择偏好

SMM认为,近期特斯拉有可能选择铁锂作为国产Model 3电池,运用比例未知,主要是看中铁锂电池的低成本与续航里程符合目前Model 3的配置。目前国内北汽和上汽等车企也开始使用铁锂电池,会有一些车企跟随特斯拉采取相同策略,但具体实施时间可能要等到年末。

目前中国新能源汽车在国家政策的支持下逐渐发展,虽2019年随补贴退坡导致产销量出现负增长,但未来随着技术发展与新政策出现,外资车企的大量涌入,新能源汽车产销量会逐步提高。大众消费者有满足于普通续航里程,也有对汽车性能有较高要求的,但目前新能源汽车性价比仍是大众的重要考量标准。乘用车作为新能源汽车发展主要驱动点,其安全事故多发、汽车官方续航里程与实际严重不符、后期保值率低、充电桩数量过少等问题不断打击消费者对新能源汽车的积极性与购买力。目前新能源汽车并没有做好替代燃油车的准备,SMM认为无论是铁锂还是高镍三元电池,都仍需在技术方面继续努力,加大消费者信心。

综合来看,SMM认为铁锂电池在质量密度上的技术受限与高镍三元的成本下降趋势,高镍三元仍将会是未来三年新能源汽车主流趋势。但这两款产品都会凭借自己的优势在市场占据一席之地,期待未来新能源汽车能在性能上有更大的突破,满足广大消费者需求。

SMM钴锂研究团队

胡岩 021-51666809

覃晶晶 021-51666828 

梅王沁 021-51666759

霍媛 021-51666898

吴阳 021-51666818
 

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