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[资讯].磷酸铁锂电池应用定位及商业模式思考

2022年11月24日 泰安机械设备网

编者按:磷酸铁锂LFP这个在中国大地曾经热的发紫,能够“点石成金”的神奇材料,笔者相信很多人现在对它是怀着非常复杂的情感。在经历过了大起大落之后,国内LFP产业何去何从?

LFP从2003年开始在美国兴起,这股浪潮在2004年迅速流行到中国,2008年左右LFP的研究和产业化在国际上达到高潮, 但是到了2010年以后美国LFP的研究和产业化就开始降温了。而中国则是由于中美“时差”的原因,直到2012年年底A123破产以后国内的LFP热潮才开始逐渐冷却下来。

在讨论LFP的发展方向的时候,我们首先要明确LFP的定位。只有大方向找准了,整个LFP产业链才能健康发展。LFP的优势是什么?很多人会说低成本、安全性好以及长循环寿命等。在笔者看来,LFP的优点只有长循环寿命一点,其它两点都是似是而非的。那么LFP的缺点呢?同样在笔者看来,LFP最大的缺点是能量密度低,至于什么电导率低、密度低等都不是决定性的因素。

那么笔者这里请读者们思考一下,锂离子电池相对于其它二次电池的根本性优势是什么?笔者个人认为,锂电的最突出优势就是高能量密度和长循环寿命,这是由嵌入式反应的本质特征所决定的。

我们就不能够强求锂电安全性和倍率以及温度性能上比水系二次电池具有优势,这同样也是由基于有机体系的嵌入式反应的本质特征所决定的。

笔者这里要强调的是,国人津津乐道的所谓LFP电池“安全性好”的最根本原因在于其能量密度低,这个从最朴素的能量守恒定律很好理解,并且LFP电池的“安全性”也只是相对意义上的。

所以,锂电的发展方向就是“扬长”和“避短”并重的问题,但是首要的就是要确保“扬长”,高能量密度和长循环寿命是锂电最根本的“纲”。如果明确了这一点,那么我们就不难理解,橄榄石和尖晶石正极材料,都不可能撼动层状材料(LCO、NCM和NCA)的优势地位,其根本原因是因为只有层状材料才同时具备高能量密度和长循环寿命这两个最基本特性。

一般来说,LFP电池是达不到PHEV和EV(纯电动车)的能量密度要求的,LFP电池只能用在HEV上。国内锂电界很多同仁对磷酸铁锂动力电池应用于纯电动车寄予厚望,事实上国内大部分纯电动车都是采用LFP动力电池。这里面固然有多方面的因素,但笔者这里要强调的是,LFP动力电池是不可能用于纯电动汽车的,这点已经是国际电动汽车界的共识,这也是A123破产的最根本原因之一。

就HEV来说,LMO、LFP和三元材料都可以使用,各有各的特点。经过简单分析,我们就可以看到,在未来电动车市场上,LFP不过是跟NCM和LMO在HEV混合动力车市场三分天下而已。笔者个人认为,全混技术上是可行的,但现阶段LFP电池用于微混和浅混的可行性更大些。用于汽车/摩托车的启动/启停电源也是一个较大的市场,但这个领域的技术门槛较高(低温性能要过关),厂家也面临着如何进一步提高性价比跟铅酸竞争的压力。HEV应用需使用纳米LFP制作高功率电池,满足其低温和倍率性能的要求。

除了在HEV电动汽车方面的应用,笔者认为电动自行车也是LFP电池一个较大的潜在应用领域。电动自行车现在百分之九十是铅酸电池,就消费者的承受能力而言,锂电成本还是太高。但无论是从环保还是性能角度而言,锂电都将取代铅酸电池,这只是个时间的问题。但很遗憾的是,国内几乎没有磷酸铁锂电动自行车产品面世。

究其原因, 笔者个人认为,这主要还是因为L F P在国内一直被神话,自己感觉自己是“高大上”,是专门来做高档电动汽车的,当然不屑于做“ 低端” 的电动自行车。但笔者个人认为中国恰恰要发展L F P电动自行车。一方面是中国的国情需要,另一方面也是为发展大型动力电池积累经验和技术。在电动自行车领域,LFP电池将面临LMO的竞争。但笔者个人认为,LFP电池的技术优势更大些,但如何降低成本仍然是首要问题。对电动自行车而言,电池的能量密度比较重要,这就需要使用球形微米级的LFP材料来提高电极压实密度。

近两年,国内对于LFP电池应用在储能领域炒作得沸沸扬扬。就储能领域来说,现在还是铅酸的天下。但由于铅酸的低能量密度和循环寿命,加上环保的考虑,比重肯定会慢慢降低,但这需要较长的时间才能实现。目前主要有三种新型电池比较有希望应用于储能领域 ,分别是液流电池、钠硫电池和锂离子电池。这几种电池各有优势和缺点,笔者这里不再详细讨论。

笔者个人认为,国内目前LFP电池用于储能目前基本上还是政府行为,主要是为了消化由于电动汽车“热潮”而带来的大量的LFP材料和电池产能过剩,说白了也就是在为过去十年因为磷酸铁锂动力电池技术路线的政策失误买单。但笔者认为,目前LFP电池在储能方面大规模商业应用还存在经济和技术上的困难。

LFP电池目前的性价比还不能跟铅酸竞争,比如铅酸的出厂价大概在0..6元/Wh,而LFP目前的出厂价普遍在1..0 元/Wh左右,并且产品品质还不能完全满足实际使用要求,所以目前国内几个LFP电池储能项目都是政府示范工程。

LFP电池在技术上也有待改进提高,比如电池的一致性问题在兆瓦级成组以后将非常突出,严重降低使用寿命并且带来安全隐患,另外LFP电池高温浮充性能是一个很大的挑战。笔者乐观预计,LFP电池在储能领域展开大规模的商业化应用,恐怕还得至少还需要五年以上的时间。

在传统的3C和电动工具这样强调能量密度的领域, LFP几乎没有应用的可能性。所以笔者认为,LFP短期还是应该着眼于HEV混合电动车、电动自行车以及启动/启停电源的应用,中长期可以考虑进军储能电池领域。笔者个人预计,到2020年LFP能够占据全球正极材料市场份额的15%,就已经是相当不错的成绩了。

经历了大起大落之后,市场对LFP材料以及LFP动力电池的信心无疑已经备受打击。所以笔者个人认为,当前LFP的商业模式恐怕要发生很大的转变,才能扭转目前的颓势。目前,国内注册的LFP材料企业超过100多家,有实际产能的大概有二三十家,实际产能利用率不到10%。

据统计,2013年国内LFP材料的实际产量大概在吨左右,这其中有些动力电池企业比如BYD的材料都是自给自足,占了将近一半的市场份额。剩下的两三千吨由国内的几十家材料企业瓜分,平均到每一家可能100吨都不到。即便是引进一条规模最小的自动化生产线,也意味着将近80%的产能可能处于闲置状态。

所以,笔者认为国内LFP行业深度洗牌在所难免,未来最终存活的LFP材料企业不会超过10家,并且产能将会高度集中到两三家厂家。笔者个人认为,现在中国LFP产业的发展需要有一两家能够整合整个LFP产业链的领军企业,从LFP材料生产到LFP电芯制作到Pack和BMS,直至终端应用(电动汽车、电动自行车或者储能等)。否则的话,生产的LFP材料市场在哪里?制造的LFP电池卖给谁?

虽然笔者认同,全产业链并非就一定能够降低整体成本从而实现利润最大化,但是鉴于国内LFP产业目前面临的特殊形势,笔者认为只有拥有完整产业链的领军企业,才能将LFP商业化的风险控制到最低。也只有这样,才能扭转目前LFP的颓势而带领LFP产业走上健康发展的道路。

在笔者看来,BYD、万向A123以及中兴派能都在朝这个方向发展努力,但它们仍然需要做大做强。笔者希望中国LFP产业尽快走上正轨,迎来LFP发展的春天。

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