磷酸铁锂重回C位 未来动力电池竞争格局如何演变？

/供图/制图证券时报记者叶玲珍官兵带着全包装磷酸铁锂电池时隔三年归来。从产量和装载量来看，它超越了三元电池，重新回到了市场中心。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，今年1-11月，磷酸铁锂电池累计装机容量为64.8GWh，占总装机容量的50.5%，高于三元电池1.2个百分点。磷酸铁锂电池为什么会逆袭？它会完全取代三元电池吗？未来动力电池的竞争格局将如何演变？在大多数受访者看来，在补贴下降和产业链成本降低的背景下，磷酸铁锂电池回归C位是市场化选择的结果，未来可能会进一步提高市场份额，但在高端市场仍难以与三元电池竞争，未来大概率将呈现磷酸铁锂电池和高镍三元电池的双轨发展格局。目前，多技术路线的布局已成为行业共识，掌握原材料和客户资源、能够连接产业链的企业有望走在前列。事实上，作为锂电池的两大技术路线，磷酸铁锂与三元电池的市场竞争从未停止。在新能源汽车发展初期，磷酸铁锂电池以其经济性占据主流地位，2015-2016年其装载量占比达到70%。2016年12月，中国首次将电池的能量密度纳入补贴参考指数，能量密度更高的三元电池开始崛起，并在2018年首次超过磷酸铁锂电池，并在随后几年保持领先优势。2020年，三元电池装机容量为38.9GWh，占比61.1%。然而，变化来得出乎意料。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，今年5月，磷酸铁锂电池产量突破三元，当月产量为8.8GWh，占总产量的63.6%；1-5月累计产量达到29.9 GWh，占比50.3%，超过三元0.7个百分点。7月，磷酸铁锂电池月负荷进一步超过三元，为5.8GWh，占总装机容量的51.3%，高于三元电池2.6个百分点；在接下来的几个月里，磷酸铁锂电池在11月的累积负载方面进一步赶超了三元电池，这是今年以来的首次，颠覆了三元蓄电池三年来的累积优势。数据显示，1-11月，磷酸铁锂电池累计负荷为64.8GWh，占总负荷的50.5%，比三元电池高1.2个百分点。数据高速增长的背后，是产业链对磷酸铁锂路线的竞争追求。在车企方面，特斯拉去年在国产Model 3上安装了磷酸铁锂电池，并于今年7月推出了配备磷酸铁锂蓄电池的Model Y标准加长版。特斯拉首席执行官马斯克也在今年10月透露，未来全球Model 3和Model Y的标准加长版将全部使用磷酸铁锂电池；4月，比亚迪宣布其全系列纯电动乘用车将配备磷酸铁锂刀片电池；

小鹏P7自5月开始推出磷酸铁锂版本。此外，戴姆勒、大众和福特已明确表示将在入门级车型中使用磷酸铁锂电池。在电池制造商方面，除了国内制造商如宁德时代（300750）、比亚迪、亿纬锂能（300014）、国轩高科（002074）增加磷酸铁锂产能外，更积极的信号来自专注于三元电池的LG化学、SKI等韩国电池制造商，并且还积极地采用磷酸铁锂路线。LG化学旗下的LG能源解决方案公司也在开发磷酸铁锂电池。新产品将采用软包装形式，预计将于2022年试生产，或主要销售给中国汽车企业；

SKI的电池部门SK On也在开发电动汽车用磷酸铁锂电池，主要是因为汽车制造商对其感兴趣。市场选择的结果是：“磷酸铁锂的比例逐渐增加并不奇怪，这是市场选择的成果。”张宏利，国轩高新技术产业研究总院副院长对证券时报·e公司表示，这一波反攻主要是由市场需求推动的。主机厂认可磷酸铁锂的性价比优势，主动研发搭载磷酸铁锂电池的车型，引发了产业链的共振。“从三元电池转向磷酸铁锂电池应该是三年内的趋势。”独立汽车分析师张翔表示，明年三元电池的份额将进一步下降。随着新能源汽车补贴政策的逐步退坡，以高能量密度换取高补贴的时代已经结束，安全性更好、性价比更好的磷酸铁锂电池进入了大多数车企的视野。目前，每种类型的电池材料都有其自身的优点和缺点，在世界上没有一种材料是不可战胜的。我们追求的是成本效益， ”高电科技股份有限公司有限公司副总经理李亮告诉《证券时报·e公司》记者，三元材料对应的镍、钴等贵金属价格一直很高，而磷酸铁锂对应的磷、铁价格相对较低。此外，对于二者的共有元素锂，三元金属的使用nari电池也更大。具体而言，三元电池的锂系数在0.4以上，比磷酸铁锂的0.25高出60%。当碳酸锂价格高于15万元/吨时，三元电池几乎没有优势张宏利还表示，今年以来，磷酸铁锂材料的增长很大，但即便如此，目前磷酸铁锂电池的成本至少比三元电池高15%~20%。尽管磷酸铁锂在安全性方面一直处于优势地位，但由于其能量密度无法与三元电池相媲美，其在乘用车领域的应用大多集中在低端车型。近年来，磷酸铁锂电池技术不断进步。CTP无模式电池组、比亚迪刀片电池、国轩高科JTM技术横空出世。磷酸铁锂电池的电池单体和模块结构得到优化，能量密度天花板不断突破，性价比优势开始凸显。“回想一下，2010年磷酸铁锂电池的能量密度只有90-100Wh/kg，但现在国轩高科已经达到210Wh/kg。按照目前的水平，磷酸铁锂的续航里程达到500公里并不难，几乎可以与三元电池相媲美。”在张宏利看来，磷酸铁锂电池技术的快速发展是将其推回到C位的最根本原因。“随着以特斯拉为代表的龙头企业大规模使用磷酸铁锂电池，整个行业逐渐改变了此前对磷酸铁锂的偏见，让其走出了低端困境。”李亮说。从资源供应来看，磷酸铁锂的上游材料供应比三元更可控，可以给行业企业带来足够的安全感。“作为最重要的三元金属元素之一，全球钴资源总储量约700万吨，其中三分之二依赖于非洲的刚果民主共和国。目前，全球钴开采产量仅为每年约14万吨；

而磷酸铁锂所需的磷的全球累计储量高达700亿吨，与钴相比总共是两个数量级，“李亮说。三元电池中镍含量高的势不可挡的趋势是否意味着磷酸铁锂濒临灭绝？在采访中，大多数受访者给出了否定的回答，并表示高镍电镀有望在未来为三元电池带回一座城市。宁德时代相关负责人告诉《证券时报》·e公司记者，未来，三元和磷酸铁锂都将保持高速增长，并肩前进，服务不同细分市场的消费者。对于追求长续航的高端车型，三元仍是市场的主流选择；对于续航里程要求更低、更追求经济性的车型，磷酸铁锂更具吸引力。此外，储能电池对能量密度的要求较低，更注重成本、循环寿命等因素。磷酸铁锂电池在储能领域具有天然的适应性。“今年磷酸铁锂销量高的主要原因之一是，中国汽车智能化的进展相对不及预期，而电动汽车的定位只是一种交通工具。在这种情况下，磷酸铁锂电池暂时可以满足需求。从具体数据来看，其磷酸铁锂今年乘用车销量有所回升，主要受特斯拉和比亚迪的推动。其他汽车制造商目前都在生产高端车型。True Lithium Research的首席分析师Moke表示，除此之外，磷酸铁锂电池已被广泛用于乘用车、微型车和小型车。今年，这部分市场并没有失去。例如，广受欢迎的五菱宏光MINI EV使用磷酸铁锂电池。True Lithium的研究数据显示，比亚迪磷酸铁锂电池今年1-10月累计装机15.28GWh，较去年增长11.52GWh，增长超过300%；特斯拉磷酸铁锂电池累计装机容量为8.92GWh，比去年的1.43GWh增长了5倍多。两家车企贡献的磷酸铁锂装机增量占总装机增量的40%。在Moko看来，磷酸铁锂和三元这两条技术路线将长期共存，每一条都将逐渐找到更适合发展和扎根的市场。随着智能电动汽车的进步，对能量密度的要求将进一步提高，未来三元电池必将朝着“高镍低钴”的方向发展。根据镍、钴和锰的不同比例，常见的三元材料类型包括早期NCM111、中镍523、中高镍622和高镍811。镍含量越来越高，钴含量越来越低；

此外，镍钴铝NCA电池使用铝代替锰，常见比例为8:1.5:0.5，也属于高镍系列。此前，中国的三元电池主要由以NCM523为代表的5系列中的镍组成，但近年来，高镍在三元材料中的渗透率不断提高。据新伦信息数据显示，今年7月，国内高镍材料产量达到13820吨，占三元总产量的41.6%，首次超过主流5系材料，成功登顶。在接下来的几个月里，高镍三元材料的市场份额仍然很高，8系列的市场份额稳定在40%以上。根据容百科技（688005）的投资者研究记录，行业数据显示，今年前三季度，高镍三元电池装机增长260%，磷酸铁锂电池装机增加160%~170%，其中高镍电池的增长率超过磷酸铁锂电池的增长速度。当盛科技（300073）也表示，其高镍8系列产品在总销售额中的比例正在迅速增加，主要出口海外并供应给汽车客户。从成本角度来看，高镍三元合金在降低成本方面具有巨大潜力。根据信达证券的研究报告，在生产相同能量密度的电池时，NCM811的生产成本比NCM523低11%。容百科技表示，随着技术的进步和大规模生产，随着大型圆柱形电池的引入，高镍电池的制造成本将迅速降低；CTP、CTC等技术一旦应用到三元层面，三元能量密度至少有10%~15%的提升空间，从而间接降低了单位成本。“事实上，随着下游需求的爆发和预期的上涨，今年磷酸铁锂正极材料的价格持续飙升。动力型磷酸铁锂的平均价格已从年初的39000元/吨上涨到近期的93000元/吨左右，涨幅超过130%高镍三元电池的材料已经超过了磷酸铁锂电池的原材料碳酸锂。按照目前的趋势，磷酸铁锂电池的千瓦时成本将逐渐失去绝对吸引力。一位华北电池材料厂的内部人士告诉证券时报·e公司，尤其是2022年，印尼的镍矿正在逐步生产，而非洲的钴矿正在逐步恢复。镍、钴价格将逐步回归，高镍三元材料的竞争优势将逐步显现。多技术路线的布局正逐渐成为一种趋势。宁德时代表示，新能源产业已进入多层次、多类型、多元化发展阶段，单一的技术路线不足以满足市场的多元化需求。张宏利对证券时报·e公司记者表示，在2025年之前，磷酸铁锂和三元两大路线仍将占据主导地位，市场份额很可能稳定在7:3。当然，不排除未来会有新的技术替代方案，但这个过程仍然相对较长，至少在短期内不会。从产能布局来看，中国主流电池制造商很少在单一的技术路线上下注，普遍坚持两条腿走路。目前，在三元高镍和磷酸铁锂电池两条技术路线上，宁德时代处于领先地位。据韩国研究机构SNE Research统计，2021 1-10月，宁德时代动力电池装机容量居世界第一，市场份额为31.2%；今年4月，以刀片电池闻名的比亚迪为福特在中国的第一辆电动汽车野马Mach-E提供了高镍811电池；国轩高科开发了“做精锂铁、做强三元电池、做大储能”的产品线。目前，高能量密度300Wh/kg三元电池已安装在汽车上，研发重点为260Wh/kg磷酸铁锂和400Wh/kg三元电池；

中航锂业、蜂巢能源、亿纬锂业等电池工厂也实现了铁锂和三元电池的全覆盖。除了上述主流路线外，目前宁德时代已启动钠离子电池的产业化布局；比亚迪、国轩高科和蜂巢能源等电池制造商也在固态电池方面投入了研发工作。向上追溯，正极材料工厂也在规划一个新的局面。今年12月，专注于生产三元前驱体的华友钴业（603799）与兴发集团（600141）签署合作框架协议，成立合资公司，投资宜昌宜都市30万吨/年磷酸铁项目。随后，该公司迅速计划收购津巴布韦的Prospect锂矿，计划价格为4.2亿美元。根据规划，华友钴业2025年将拥有100万吨磷酸铁锂产能，2035年市场份额将达到35%；同月，以高镍、低钴三元前体为主的中卫股份有限公司计划在贵州省开阳县建设年产20万吨磷酸铁和磷酸铁锂材料的集成生产线项目；三元材料制造商当声科技最近表示，已开发出高性能磷酸铁锂和磷酸锰铁锂材料，并将加快磷酸铁锂业务的扩张。在李亮看来，三元材料的核心技术在于前驱体合成，而磷酸铁锂材料的关键技术在于造粒和碳封装。对于三元材料来说，获得或生产良好的前驱体是最重要的；如果磷酸铁锂的碳涂层和造粒技术不符合标准，则需要降级销售，只有大规模才能盈利。目前尚不清楚上述制造商是否正在进行技术转型或对冲市场风险。磷酸铁锂材料的技术相对成熟，关键取决于是否有足够的客户。

“另一方面，在强烈的市场预期下，产业链竞相扩产，前端原材料的风险早已显现。近日，中国科学院院士欧阳明高院士在中国电动汽车百人协会媒体传播会上指出，据统计，中国电力（600482）计划2023年电池容量将达到10亿千瓦时，2025年将接近25亿千瓦时。在装机容量方面，根据电动汽车百人协会预测，到2025年，动力电池的年装机容量将达到约6亿千瓦时，是2021的四倍，到2030年将进一步增加到15-2亿千瓦时。今年上游材料供过于求、大幅增长的情况，清楚地反映了动力电池产业链的问题。产能的口号很容易喊出来，但未来能否有效释放，取决于确保供应链安全和对产能的稳定支持。未来，原材料的竞争将更加激烈，能够构建生态闭环、保证材料供应的企业将拥有更大的竞争优势。张洪利说。

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