不要用落后的眼光看待磷酸鐵鋰正極材料比亞迪為什么堅(jiān)持用磷酸鐵鋰

從電動(dòng)汽車列入國家863高科技發(fā)展計(jì)劃，到新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入國家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，國家四部委從2009年開始實(shí)施兩輪新能源汽車補(bǔ)貼政策，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)近十年來得到了快速的發(fā)展，但中國新能源汽車動(dòng)力鋰電池的發(fā)展一直存在方向性爭(zhēng)議---錳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰之爭(zhēng)始終沒有平息。

拋開復(fù)雜的技術(shù)孰優(yōu)孰劣之爭(zhēng)，我們只要搞清楚中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)要得到快速發(fā)展，真正能實(shí)現(xiàn)彎道超車的關(guān)鍵因素和依托點(diǎn)到底是什么，那么，新能源汽車動(dòng)力鋰電池的方向選擇，就不應(yīng)該是一個(gè)復(fù)雜的問題。

事實(shí)上，這些關(guān)鍵因素和依托點(diǎn)，業(yè)界早已形成了共識(shí)：一是，中國新能源汽車的發(fā)展，必須保證使用安全可靠、性能穩(wěn)定和成本低廉的動(dòng)力電池，其中，安全可靠是首位的，沒有安全就不會(huì)有新能源汽車產(chǎn)業(yè)的未來；二是，在技術(shù)上應(yīng)該能超越和領(lǐng)先發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的，而非總是處于追趕狀態(tài)，只有這樣，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)彎道超車。

搞清楚了中國新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素和依托，針對(duì)我們行業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況，再來比較一下三元和磷酸鐵鋰的現(xiàn)狀與發(fā)展方向。

一、如果繼續(xù)發(fā)展三元，我們的動(dòng)力鋰電池將永遠(yuǎn)處于追趕狀態(tài)，不僅實(shí)現(xiàn)不了彎道超車，而且將喪失新能源汽車的安全性。

目前，改性錳酸鋰和三元鋰的核心技術(shù)，都掌握在日韓企業(yè)手中。尤其是三元鋰，無論是技術(shù)、工藝還是設(shè)備，日韓行業(yè)龍頭都已達(dá)到非常成熟穩(wěn)定階段。

目前，三洋、松下和三星SDI的18650三元鋰電池，容量已做到3.1AH以上，而國內(nèi)最知名的三元鋰電池企業(yè)的18650電池，容量也不過做到2.2AH左右。三洋、松下和三星SDI批量生產(chǎn)的18650三元鋰電池，在電壓、容量、內(nèi)阻、放電平臺(tái)、恒流比等幾項(xiàng)關(guān)鍵電池指標(biāo)的一致性已超過90%，可以不用分容配檔即可成組，而國內(nèi)最優(yōu)秀的三元鋰電生產(chǎn)企業(yè)也無法做到。

如果中國新能源汽車動(dòng)力電池的發(fā)展方向定位于發(fā)展三元鋰電，不僅長(zhǎng)期處于追趕日韓企業(yè)狀態(tài)，而且因缺乏關(guān)鍵技術(shù)、工藝和設(shè)備，已陷入到了一個(gè)發(fā)展瓶頸。

以容量提升為例，國內(nèi)最優(yōu)秀的18650型三元鋰電池，容量在2.2AH左右已不斷出現(xiàn)安全問題，如果沒有大的技術(shù)和工藝突破，僅在材料改性方面或提高極片壓實(shí)密度來提升容量，不僅會(huì)大幅降低電池的循環(huán)性能，更嚴(yán)重的是，三元鋰電的安全性問題會(huì)更加突出。

使用安全，是新能源汽車發(fā)展三大關(guān)鍵要素之首。特斯拉采用了三元鋰電中最好的松下電池，也避免不了五周之內(nèi)三次著火。萬幸的是，有特斯拉先進(jìn)的整車安全設(shè)計(jì)才沒有引發(fā)人身傷亡，而中國新能源汽車企業(yè)在整車安全設(shè)計(jì)方面，又有幾家能達(dá)到特斯拉的水平?

技術(shù)嚴(yán)重受制于日韓企業(yè)，規(guī)模也遠(yuǎn)不如日韓企業(yè)巨頭。三星ＳＤＩ今年一次性將18650－2.2ＡＨ的電池銷售價(jià)格降至1美元/只，幾乎將國內(nèi)同行逼上絕境。

在國內(nèi)三元?jiǎng)恿﹄姵?/a>性能和價(jià)格都無法與日韓巨頭相比的情況下，如果我們?cè)谛履茉雌噭?dòng)力電池上堅(jiān)持三元路線，恐怕我們還在追趕路上，就已經(jīng)被國際巨頭給扼殺了，更無從談什么彎道超車。最終結(jié)果將跟傳統(tǒng)汽車發(fā)展一樣，高端車和核心技術(shù)依然源自國際巨頭，即使我們讓出了市場(chǎng)也換不回核心技術(shù)。

磷酸鐵鋰電池則不同。日韓企業(yè)基本沒有涉足，國際主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來自美國。雖然兩個(gè)基礎(chǔ)專利有一個(gè)在美國(A123和Valence是美國磷酸鐵鋰電池的主要代表)，但中國與美國的技術(shù)水平相差不大，而且中國是全球在磷酸鐵鋰領(lǐng)域投入最大、產(chǎn)銷量最多的國家。

隨著萬向集團(tuán)收購了Ａ123，事實(shí)上中國企業(yè)已經(jīng)掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術(shù)和工藝。而磷酸鐵鋰電池在安全性和循環(huán)壽命上相對(duì)于三元鋰電的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，正是中國新能源汽車關(guān)鍵要素所在和發(fā)展所需。只要明確其發(fā)展地位，加大投入固化這一優(yōu)勢(shì)，中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。

二、選擇三元，頂層設(shè)計(jì)缺乏前瞻性，全球鎳、鈷資源緊張，其大量應(yīng)用將導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)格暴漲,尤其中國這兩種元素的貯量根本無法支撐。

三元鋰電的材料配方，無論是鎳鈷錳酸鋰，還是鎳鈷鋁酸鋰，都離不開兩種貴金屬，即鈷和鎳。這兩種金屬在中國都很匱乏，在全球儲(chǔ)量也有限。其中，中國鈷的使用量90%以上都需要進(jìn)口，鎳主要用于不銹鋼生產(chǎn)，這兩種貴金屬都有國際期貨交易，價(jià)格不僅高且波動(dòng)很大。

如果中國確定以三元鋰電為主要的動(dòng)力電池發(fā)展路線，按照政府規(guī)劃，到2020年，新能源汽車產(chǎn)能達(dá)到200萬輛，新能源汽車保有量達(dá)到500萬輛。按每輛新能源汽車動(dòng)力電池平均帶電量80KWH計(jì)算，500萬輛新能源汽車所需電池就達(dá)4000億WH電池，這還不包括用于更換和備用的電池。這種需求一旦推向市場(chǎng)，將很快推動(dòng)鈷、鎳期貨價(jià)格暴漲，從而帶動(dòng)其現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格暴漲，三元鋰電未來的價(jià)格走勢(shì)將直線上升。

中國新能源汽車推廣沒有達(dá)到政策預(yù)期目標(biāo)的一個(gè)很大的原因，就是價(jià)格居高不下。其中，最重要的原因，就是占據(jù)新能源汽車成本近50%的動(dòng)力鋰電池價(jià)格居高不下。三元路線的結(jié)果，就是新能源汽車價(jià)格更高，要求政府的補(bǔ)貼也要更多，永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化推廣。

磷酸鐵鋰電池則剛好相反，不含任何貴金屬，而且生產(chǎn)正極材料的主要原料氧化鐵、碳酸鋰在中國儲(chǔ)量非常豐富。如果下游新能源汽車市場(chǎng)需求放大，其上游材料在規(guī)模效應(yīng)的推動(dòng)下，成本將直線下降，占據(jù)磷酸鐵鋰電池成本超過30%的正極材料價(jià)格的下降，將促使磷酸鐵鋰電池價(jià)格的迅速下降。

三、整車安全設(shè)計(jì)上，中國新能源汽車使用三元鋰電作為動(dòng)力電池，會(huì)存在巨大安全隱患。

特斯拉三次著火中，其中一次為金屬片劃破電池引發(fā)的，但因特斯拉整車安全設(shè)計(jì)完善，三次著火并沒有引起人員傷亡。三元材料的脫氧溫度是200℃，放熱能量超過800J/g，三元鋰電無法通過針剌實(shí)驗(yàn)，表明了三元電池在內(nèi)部短路的情況下，很容易引發(fā)安全事故。

目前，中國新能源汽車整車安全設(shè)計(jì)，短期內(nèi)根本無法達(dá)到特斯拉的水平，使用三元鋰電作為新能源汽車動(dòng)力電池存在巨大安全隱患。事關(guān)乘客人生安全，這種安全隱患哪怕是十萬分之一的發(fā)生概率，也是不能接受的。

磷酸鐵鋰電池在高溫下的穩(wěn)定性，可達(dá)390℃以上，保證了電池內(nèi)在的高安全性，不會(huì)因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒，可以輕松通過針剌實(shí)驗(yàn)。這一安全性特點(diǎn)，對(duì)中國還處于幼稚期的新能源汽車產(chǎn)業(yè)來說，是最合適的。

四、從中國新能源汽車使用對(duì)象的消費(fèi)特點(diǎn)和習(xí)慣來看，三元鋰電并不適合做中國新能源汽車動(dòng)力電池。

特斯拉被稱為“富人的玩具”，裝配電池容量設(shè)計(jì)續(xù)航里程為400KM，但大多時(shí)候，實(shí)際運(yùn)行也就200KM左右，屬淺充淺放，因而循環(huán)壽命有所保障。但中國新能源汽車大多用于公交、政府公務(wù)、專用車和居民乘用車，其使用特點(diǎn)是，每天大多有固定線路和頻次要求，屬深充深放，三元鋰電在DOD95%以上的條件下，容量衰減速度很快，循環(huán)壽命僅為磷酸鐵鋰電池的一半不到。

新能源汽車平均使用8年以上，動(dòng)力鋰電池如果處于深充深放的條件下，維持80%以上的容量，三元鋰電使用壽命將不到三年，而磷酸鐵鋰電池基本可以滿足8年的使用要求。

在目前國家相關(guān)補(bǔ)貼政策的條件下，首次購買新能源汽車有政府相應(yīng)補(bǔ)貼，但二次采購電池并無補(bǔ)貼。三元鋰電池在新能源汽車使用周期內(nèi)，需要更換兩次電池，將極大增加使用者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而不會(huì)為終端使用者所接受。

如果三元鋰電要獲得與磷酸鐵鋰一樣的使用壽命，其只能淺充淺放，需增加至少50%以上的電池容量。如此，其能量密度較高的優(yōu)勢(shì)將喪失，體積將比同性能磷酸鐵鋰電池大，電池重量也會(huì)更重，其價(jià)格更是遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池。

2011年5月，裝配了韓國LG化學(xué)三元?jiǎng)恿︿囯姵氐拿绹ㄓ米罱?jīng)典混合動(dòng)力汽車沃藍(lán)達(dá)，在美國進(jìn)行碰撞測(cè)試。第二次測(cè)試發(fā)生了濃煙和明火，第三次測(cè)試七天后發(fā)生了自燃，因此受到美國國家公路交通安全管理局NHTSA的調(diào)查，加上投入市場(chǎng)僅一年的近6000臺(tái)沃藍(lán)達(dá)，因批量出現(xiàn)電池容量衰減至80%以下而大量召回。LG化學(xué)作為全球三元鋰電的領(lǐng)導(dǎo)者，其生產(chǎn)的三元鋰電的安全性和容量保持率尚且如此，正說明了三元鋰電事實(shí)上并不適合裝配于新能源汽車。

五、磷酸鐵鋰電池將最適合未來電動(dòng)車的發(fā)展。

可以預(yù)見的是，未來純電動(dòng)乘用車、專用車的發(fā)展，將具有如下特點(diǎn)：一是形成三類車型，即1.3噸以下，1.3～1.7噸和1.7噸以上。對(duì)應(yīng)每度電，分別實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程10KM、8KM和6KM，對(duì)應(yīng)裝配電池重量，也分別為300KG、500KG和800KG左右。二是所有電池都裝配直流快充和交流慢充兩類充電方式。三是無論車身還是底盤都將使用新材料，走輕型化復(fù)合材料路線，如鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等。

因而，中國未來電動(dòng)車的發(fā)展，對(duì)動(dòng)力電池要求其能量密度高一點(diǎn)低一點(diǎn)都不再是主要問題，因?yàn)檎噺陌踩浴⒅匦姆€(wěn)定性設(shè)計(jì)，需要保持一定的重量。車身和底盤輕一點(diǎn)，電池重一點(diǎn)，將是一種全新的汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)---車身和底盤進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行配套設(shè)計(jì)，來保證車身重量和車身重心穩(wěn)定。

新能源汽車能否大規(guī)模普及推廣的關(guān)鍵，是使用安全、性能穩(wěn)定可靠和成本低廉，只有如此，才能為市場(chǎng)所接受和大眾所喜歡。

磷酸鐵鋰電池，能保證組合能量密度達(dá)到100～120WH/KG,加上其最好的安全性和可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)性，必將是中國新能源汽車動(dòng)力電池發(fā)展的最佳選擇。

我們只有不懷疑、不懈怠和不折騰，相信二十年后，中國的新能源汽車已是大行其道，而其心臟一定是磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。

我再補(bǔ)充一點(diǎn)，磷酸鐵鋰還有很好的大電流放電特性，在電池總量不大的時(shí)候，適合走性能路線，比如秦。

真正實(shí)用化的，可以取代燃油車的純電動(dòng)車，個(gè)人覺得可能性最大的是能量密度超過1000的鋰空氣電池。