在国内新能源汽车领域,磷酸铁锂电池延续对三元电池的碾压
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磷酸铁锂电池,是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池,单体额定电压为3.2V,充电截止电压为3.6V~3.65V。充电过程中,磷酸铁锂中的部分锂离子脱出,经电解质传递到负极,嵌入负极碳材料;同时从正极释放出电子,自外电路到达负极,维持化学反应的平衡。放电过程中,锂离子自负极脱出,经电解质到达正极,同时负极释放电子,自外电路到达正极,为外界提供能量。 [1] 磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。
在国内新能源汽车领域,磷酸铁锂电池延续对三元电池的碾压。9月9日,中国汽车动力电池产业创新联盟(下称动力电池联盟)发布数据称,今年8月,国内动力电池装车量27.8 GWh,同比增长121%,再创历史新高。其中,磷酸铁锂电池装车量17.2 GWh,占总装车量62%,市占率连续三个月环比正增长;三元电池装车量10.5 GWh,占总装车量38%。今年4月,国内磷酸铁锂电池的市占率达67%,创历史新高。5月市占率降至55.1%;6月开始升至57%;7月升至59.3%。
磷酸铁锂和三元电池是国内动力电池两大主流技术路线。两者的主要区别在于使用的的正极材料不同。2018-2020年,国内磷酸铁锂电池的装车量均低于三元电池。2021年,磷酸铁锂电池实现逆袭,全年市场占有率达到51%,超过三元电池。
相比三元电池,磷酸铁锂无需使用镍、钴等昂贵资源,在安全性和成本方面更有优势。借助宁德时代(300750.SZ)的CTP技术、比亚迪(002594.SZ)刀片电池等创新,磷酸铁锂电池续航能力相对较差的劣势被弥补,使得其逐渐获得了更多新能源车企的青睐。
今年以来,磷酸铁锂电池的单月装车量均超过三元电池。今年前8个月,磷酸铁锂电池市占率超过59%,较三元电池高出18个百分点。动力电池联盟同期公布的8月国内动力电池企业装车量排名显示,宁德时代、比亚迪继续位列前两位。其中,宁德时代市占率接近47%,比亚迪则为22%左右,两者均较上个月略有下滑。
中创新航在8月位列行业第三,市场份额为5.6%。今年前八个月,中创新航仅在6月跌出国内前三位。LG新能源在6月顶替了中创新航,排名第三位。排名第四至第七位的企业,分别为国轩高科(002074.SZ)、欣旺达(300207.SZ)、蜂巢能源和亿纬锂能(300014.SZ),它们的排名与上个月一致,市场份额均未超过5%。
90年代初,出现了一种新型电池——锂电池,在自主电源中掀起了一场新的革命。1991年发生在日本,第一次向世界推出新型电池的公司是索尼公司。但进展并没有停滞不前,很快出现了不同类型的锂电池。它们在尺寸、外壳、容量、工作和最大电流强度、电压、放电和过度充电、爆炸危险以及可能伤害人体的化学反应和蒸气的后果方面各不相同。在所有物种中,今天已经开始脱颖而出的一种——磷酸铁锂。关于它,未来将是拥有最大使用量的最新一代,以及所有其他锂电池的类似物的竞争对手。
磷酸铁锂(LiFePO4、LiFe、LFP、IFR),1996年被John Goodenough发现作为锂离子电池的阴极。它与传统的钴酸锂相比有显着差异,毒性更小,耐热性更强。但同时它也有一个明显的缺点——充电容量小。因此,当时这项技术并没有得到发展,也没有吸引任何人,直到 2003 年,A 123 Systems 公司开始对它产生了兴趣,在蒋业明教授的领导下,他致力于制造电池能够在一定条件下自我复制胶体溶液的结构。但所有的研究都陷入了停顿,由教授领导的实验室团队继承了 John Goodenough 的发展,并继续进行深入的研究。
它们具有与其他锂电池类似的结构:
带负电的电极(阳极)——是在铜箔的基础上制成的,上面覆盖着一层石墨。
带正电的元件(阴极) - 由铝箔和磷酸铁锂层组成。
电解质 - 旨在填充阴极和阳极之间的空间,允许正锂离子通过,但不允许带负电的电子通过。通常,液体电解质基于锂盐。
隔板或隔板是一种多孔聚乙烯片,它可以很好地吸收并保持电解质,还可以将阴极与阳极隔开。避免在极板短路或形成的锂金属枝晶生长的情况下发生不可逆的化学反应。
与锂离子电池的主要区别在于磷酸铁锂正极。电池有一个卷式装置,由 3 个条带组成:阳极、电解质隔板和阴极,扭曲成几层。所有铜层和铝层分别连接成一个触点,顶部为正极,底部为负极。当电池因负载开始放电时,锂离子通过隔膜从正极流向负极,释放积聚的电荷,引发氧化反应。充电时,锂离子通过隔膜从阳极到阴极并积累电荷,同时进行恢复过程。
锂离子电池正极材料供应商,主要从事锂离子电池正极材料研发、生产和销售。其主要产品包括磷酸铁锂、三元材料等锂离子电池正极材料,主要是动力、储能及数码领域(含电动工具) 等锂离子电池的制造,最终应用于新能源汽车、储能、数码(含电动工具)等领域。
7月29日,丰元股份披露的2022年上半年度报告显示,公司实现营业收入 7.10 亿元,同比增长 126.05%;实现归母净利润 0.94 亿元,同比增长 316.02%。
对此,丰元股份方面表示,公司业绩大幅增长,主要是因为新能源行业快速发展、下游客户需求旺盛,随着公司锂电正极材料新建产线的产能逐步释放,公司锂电池正极材料产销量较去年同期大幅增加,为公司业绩带来积极贡献。
磷酸铁锂作为正极材料之一,在安全性、循环寿命、生产成本等综合指标上相比三元材料具有相对优势,成为现阶段最具发展潜力的正极材料之一。
2021年2月,《国务院关于加快建立绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》指出,推动绿色低碳运输工具、加快大容量储能技术研发推广。
有业内人士向记者分析称,磷酸铁锂是储能电池的首选,在新能源汽车补贴持续退坡的趋势下,新能源专用车厂商更关注动力电池的性价比,磷酸铁锂电池凭借较低的成本,越来越得到市场的青睐,其装机量占新能源专用车动力电池装机量的比重持续上升。同时,磷酸铁锂电池还在基站储能、电力储能、两轮电动车、船舶等应用场景拓展版图。
中国汽车工业协会发布的数据显示,2022年1~6月,新能源汽车销量合计260万辆,同比增长115%;渗透率21.5%,同比提升12.2%。根据GGII统计,2022年上半年,中国动力电池出货量同比增长超150%,出货量超过200GWh,其中磷酸铁锂电池占比56%,三元电池占比44%。
储能方面,根据《中国储能锂离子电池行业发展白皮书(2022年)》的预测,2025年全球储能锂电池出货量将达到243.7GWh,是2021年出货量的3.7倍,2030年全球储能锂电池出货量将达到913.7GWh.据GGII统计,储能市场经过前期的订单积压,2022年Q2迎来订单大规模交付,出货量同比增长超2倍。
受新能源汽车及储能行业增长驱动,锂离子电池正极材料需求强劲。据GGII统计,2022年上半年,磷酸铁锂材料出货量同比增长136%,三元材料出货量同比增长48%。