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納米磷酸鐵鋰效果怎樣

發布時間: 2022-11-30 10:52:08

A. 磷酸鐵鋰電池的優點和缺點分別是什麼

磷酸鐵鋰電池的優點是:

1 磷酸鐵鋰電池的壽命長,循環壽命在2000次以上。在同樣的條件下,磷酸鐵鋰電池可使用7到8年的時間。

2 使用安全。磷酸鐵鋰電池經過嚴格的安全測試,即使在交通事故中也不會發生爆炸。

3 充電快速。使用專用充電器,1.5C充電40分鍾即可以使電池充滿。

4 磷酸鐵鋰電池耐高溫,磷酸鐵鋰電池熱風值可以達到350到500攝氏度。

5 磷酸鐵鋰電池的容量大。

6 磷酸鐵鋰電池沒有記憶效應。

7 磷酸鐵鋰電池綠色環保,無毒,無污染,原材料來源廣泛,價格便宜。

磷酸鐵鋰電池的缺點是:

1 磷酸鐵鋰電池正極的振實密度小,密度一般在0.8到1.3左右。體積大。

2 導電性能差,鋰離子擴散速度慢,高倍充放電時,實際的比容量低。

3 磷酸鐵鋰電池的低溫性能差。

4 磷酸鐵鋰電池單個電池的壽命長,在2000次左右,但是磷酸鐵鋰電池組的壽命短,一般在500次左右。

(1)納米磷酸鐵鋰效果怎樣擴展閱讀:

安全性能的改善

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有報告指出,實際操作中針刺或短路實驗中發現有小部分樣品出現燃燒現象,但未出現一例爆炸事件,而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。

壽命的改善

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。

長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標准充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是「新半年、舊半年、維護維護又半年」,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鍾內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。

高溫性能好

磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C),有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

國內現在普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料,從政府、科研機構、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料,將其作為動力型鋰離子電池的發展方向。分析其原因,主要有下列兩點:首先是受到美國研發方向的影響,美國Valence與A123公司最早採用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有制備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷,歸結起來主要有以下幾點:

1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。

2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能系統中心主任Don Hillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候,他用terrible來形容,他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動汽車行駛。

盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。

B. 磷酸鐵鋰電池迎來強復甦!

磷酸鐵鋰產業鏈涉及上游原材料磷酸、磷酸鐵、碳酸鋰,中游正極材料磷酸鐵鋰以及下游磷酸鐵鋰電池和整車,後端市場還包括動力廢舊磷酸鐵鋰電池拆解、梯次利用和濕法回收。



2019年,新能源 汽車 銷量因補貼大幅下滑而負增長,預計 2020 年我國新能源 汽車 補貼不再退坡, 但單車降本壓力仍然存在,磷酸鐵鋰電池在成本方面較三元有較大的優勢,再次進入市場視線。本文主要闡述鐵鋰電池在動力領域的復甦邏輯,強調鐵鋰電池在低端乘用車領域的應用優勢以及部分企業在這方面的積極 探索 。

電池的性能由材料性能水平決定,作為鋰電池的一種,磷酸鐵鋰電池(LFP 電池)優缺點都非常明顯:成本低,循環次數高、低溫性能差、能量密度低。特殊的指標數據決定了LFP 電池在新能源 汽車 中的份額逐漸被功率密度和能量密度更高的三元電池蠶食,目前的裝機主要集中在客車和專用車上,在乘用車領域的裝機量份額較低。但隨著補貼政策大幅變動,一直追求三元電池高能量密度的方向遇到了成本的阻力。在降成本的壓力下,尋找其他電池替換三元電池是車企一直堅持的思路。在價格上較三元電池便宜 10%-15%的 LFP 電池成為車企在低端乘用車型上考慮方案之一。


LFP 電池成本較三元電池低 10%-15%,差距主要體現在兩種電池的材料體繫上。在三元電池體系中,電池占整車成本的 40%,其中三元正極材料又占電池成本的 30%左右。三元正極材料中鈷鎳錳有價金屬含量高,盡管鈷價格從最高點 68 萬元/噸下跌至 28 萬/噸,加上鎳錳鹽和碳酸鋰/氫氧化鋰材料以及加工成本,三元材料的價格在 12-18 萬元/噸區間。而 LFP 正極主要由磷酸鐵+碳酸鋰組成,以兩者較低的價格,最終 LFP 正極價格僅 4.1-4.5 萬元/噸。另外,LFP 電池主要使用干法隔膜,價格也較三元電池用的濕法隔膜低。最終體現在電芯價格上,LFP 電芯的成本可以做到0.55 元/Wh,而三元電芯的成本則在 0.65 元/Wh 左右。兩者的價差會因為正極材料價格差異而長期存在。疊加 pack 環節,兩者之間的價差絕對值在 0.15 元左右。


2019 年,新能源 汽車 補貼大幅下滑,地方補貼也取消,導致單車平均補貼降幅高達 70%。從絕對額上看,微型車和小型車補貼金額從 4-5 萬區間驟降至1.8 萬元以下,降本是未來 2-3 年低端乘用車主線。

磷酸鐵鋰在成本上較三元電池有著較大的優勢。從正極材料,到電池系統,再到整車,甚至整個使用過程。降本路徑來自於材料端價格不斷下降和鐵鋰電池工藝水平的提升。以帶電量 40 度電的小型車為例,三元電池價格約 4 萬元,續航 350 公里;而磷酸鐵鋰電池的價格 3.2 萬元,續航300公里;犧牲 50 公里理論續航(實際續航縮減20-30 公里)可以給車企帶來約 8000 元降本空間。

而在使用端,全生命周期內鐵鋰車型較三元車型的平均年度使用成本低約 4300 元。因此,我們認為低端車型從三元轉向鐵鋰,是車企和消費者共同的目標導向。



從工信部新車推薦目錄來看,進入2020 年,鐵鋰電池在乘用車中的配套比例明顯回升,最新推薦目錄顯示,乘用車中鐵鋰電池配套比例已經超過 20%。其中,上汽集團榮威 ei6 插電、榮威 eRX5 插電和名爵 MG6插電的改款版車型也確定更換為磷酸鐵鋰電池。這是車企對鐵鋰電池全新認知的變化,鐵鋰電池較三元電池節約成本,且對性能影響不大。插電混動車型本身帶電量 15 度左右,電池重量 120 公斤,從三元換回鐵鋰,同等容量下,電池增重僅 10 公斤,續航里程影響 5 公里左右,但成本下降 3000 元。我們預計這一趨勢將在 2020 年繼續加強,鐵鋰在乘用車中的配套有望提速。

在中國 汽車 工業發展的大進程中,自主車企始終處於被動的局面,但仍有一些車型成為老百姓口中的神車。之所以用「神車」這個詞,是因為它們在車市激烈的競爭中脫穎而出,創造了銷量神話和優質口碑。以五菱宏光為首的中國國產神車以高品質、低價格、開不壞、低成本的特點給消費者留下了深刻的印象,五菱宏光更是被譽為「秋名山神車」。

上汽通用五菱旗下的 A 級 MPV 車型五菱宏光首款車型 2010 年上市,定位成微型麵包車。五菱宏光在動力性和經濟性的完美平衡,以及在操控性和安全性上的實力表現,顛覆了人們對商務車的傳統印象。自上市以來,該車連續 7 年霸佔 MPV 細分市場銷量排行榜冠軍,巔峰時月銷高達 8.25 萬輛。2019 年,五菱宏光累計銷量銷量 37.5 萬輛,在國內 汽車 銷量中排名第四,在自主車型中排名第二,僅次於哈弗 H6。截止 2019 年底,五菱宏光系列車型累計銷量高達 450 萬輛,強大的用戶積累、優秀的口碑反饋和極高的性價比是五菱宏光系列車型持續暢銷的重要因素。

此外,上汽通用五菱旗下另一款專用車五菱榮光 2019 年銷量也達到 16 萬輛的規模,位列 19 年自主車型銷量排行榜第 7 位。大微客五菱榮光自 2008 年推出首款車型,定位微型麵包車,商貨兩用。

2012 年五菱榮光全面升級,其中加長款產品將整車長度延伸至 4490mm、寬度和高度分別為1615mm、1900mm,由原來的 7 座升級為 9 座,空間更大。經過三代改款,目前五菱榮光已經延伸出 V、S、加長版、單雙排和小卡等多個版本。

自主車企是電動化主力,但 2019 年銷量 top10 自主車型的電動化率卻比較低,僅3 款車型有對應的電動車在售。自主車企並未有效利用熱銷車型的高銷量、高口碑效應來開拓電動市場。一方面,基於油車平台的車型純電話,在續航上會有一定的劣勢;另一方面,油電車型同台競爭也是車企的考量因素之一。我們認為,車企更願意推出基於純電動平台的新車來打市場,但新平台不等於新品牌,熱銷品牌在消費市場的穿透效果要明顯好於新品牌。

2019 年下半年,上汽通用五菱開始了相關熱門車型的電動化進程,五菱宏光和榮光兩款神車領銜,雙雙進入工信部發布的第 326 批新車公示名單。兩者均將推出高低續航版的純電動車型,並細分為多功能版和運輸版。從電池配套來看,五菱宏光高續航版本由寧德時代配套磷酸鐵鋰電池,電池參數是(335V/125Ah),摺合帶電量 41.88KWh。低續航版本由國軒高科配套磷酸鐵鋰電池,參數是(323V/105Ah),摺合帶電量 33.92KWh。五菱榮光由鵬輝能源獨家配套磷酸鐵鋰電池,高續航版電池參數是(368V/113Ah),摺合 41.58 度電,低續航版電池參數(314V/113Ah),摺合35.48 度電。

繼新車公示之後,兩款神車很快進入工信部推薦目錄。根據 2019 年第 11 批推薦目錄,五菱榮光車型高續航版本310 公里,能量密度131Wh/kg;低續航版本260 公里,能量密度126Wh/kg。五菱榮光車型高續航版本41.6 度電,續航300 公里,能量密度125Wh/kg;低續航版本35.4 度電,續航 252 公里,能量密度 125Wh/kg。此外掛牌廣西 汽車 的五菱牌廂式運輸車續航里程為270 公里,由鵬輝能源提供磷酸鐵鋰電池配套。

上汽通用五菱基於神車五菱宏光和榮光燃油車,一共推出 3 個品牌,累計 10 個型號純電動車。此外,在乘用車領域,上汽通用五菱也即將推出 E300/E300L 等低端乘用車型,有望打開小型車滲透空間。我們假設五菱宏光和榮光車型銷量滲透率20%,疊加 E100/200 增量和 E300 新車型,上通五電動車轉型有望帶動鐵鋰電池增量超過5GWh。

後補貼時代,車企對鐵鋰電池的接受到有了很大的提升,鐵鋰電池不僅在低端乘用車中廣泛應用,中高端車型中也開始出現鐵鋰電池的身影。在中高端領域,比亞迪率先推出最新刀片電池,採用磷酸鐵鋰路線,系統能量密度最高達到 160Wh/kg,改款電池應用在旗下高端車型漢上,實際能量密度 140Wh/kg,最高續航達到605 公里,是鐵鋰車型續航的最大突破。

簡單來說,所謂「刀片電池」,就是比亞迪開發的長度大於0.6 米的大電芯,是長電芯方案,通過陣列的方式排布在一起,就像「刀片」一樣插入到電池包裡面。將電芯進行扁長化涉及,提高電池包的集成效率。提升主要體現在動力電池包的空間利用率,體積能量密度可提高50%;重量能量密度也有所提升。另一方面,長電芯方案兩側直接與外殼相接,能夠保證電芯具有足夠大的散熱面積,可將內部的熱量傳導至外部,從而匹配較高的能量密度。體現在成本上,刀片電池較傳統結構電池成本下降 10%左右,能夠有效節約電池成本。

三元電池對鐵鋰電池份額的擠壓始於 2016 年,在乘用車領域,三元迅速取代鐵鋰,裝機份額逐漸提升。在專用車領域,三元的裝機量也有較大增長,而客車領域由於政策的原因,未放開三元電池配套。2019 年全年,我國動力電池裝機量達到62GWh,乘用車裝機量 42GWh,客車裝機量14.55GWh,專用車裝機量5.4GWh,乘用車已經成為拉動電池裝機的主要領域。因此三元的份額在裝機總量中快速提升,達到 40GWh,裝機份額65%,較 18 年增加10GWh;而鐵鋰電池的裝機量僅 20GWh,裝機量連續三年出現增長瓶頸,裝機份額下降至32%。


基於補貼變動向成本導向轉變,我們堅定看好鐵鋰在乘用車領域的配套的持續提升。鐵鋰在新能源 汽車 應用的復甦是一個長期的過程,在動力裝機量中的份額會維持一個穩定的比例。從單一車型來看,五菱榮光/宏光神車電動版本產銷規模有望達到 10 萬輛級別,貢獻裝機量達到 4GWh;而從長期看,我們預計國內 50%的 A00 車型,30%的 A0 車型,10%的 A 級車以及30%的插電車型有望配套 LFP 電池,以 2020 年各車型銷量預測數據計算,對LFP 電池裝機的增量高達 10GWh,鐵鋰裝機量達到30.37GWh,2021-2022 年分別達到36GWh 和 42.6GWh。而隨著全球主流車企低端車型也開始轉向 LFP 電池,我們認為長期來看,LFP 電池的在新能源 汽車 領域的增量空間更可觀。

磷酸鐵鋰產業鏈涉及上游原材料磷酸、磷酸鐵、碳酸鋰,中游正極材料磷酸鐵鋰以及下游磷酸鐵鋰池和整車,後端市場還包括動力廢舊磷酸鐵鋰電池拆解、梯次利用和濕法回收。從產業集中度和企業純度來看,正極和電池廠業務相對更純粹,是投資首選環節。

寧德時代:鐵鋰電池份額第一,發力乘用車

寧德時代是電池環節絕對龍頭,三元和鐵鋰電池並行。2019 年 32GWh 裝機量中,21GWh 為三元,11GWh 為鐵鋰。鐵鋰電池主要配套大巴車,自 2019 年下半年起,公司鐵鋰電池開始向乘用車型配套,這次向特斯拉提供鐵鋰電池有望進一步奠定公司在鐵鋰細分領域的行業地位。在三元電池方面,公司目前已經與海內外多家主流車企建立起合作關系,並在歐洲設立了電池工廠,未來公司有望受益於歐洲電動車爆發從而進一步鞏固市場份額,高成長型邏輯有望持續兌現。

鵬輝能源:專注 LFP 動力電池的低成本玩家

公司是小而美的全能型鋰電池綜合供應商,在消費、動力(含輕型動力)、儲能和電動工具領域均有涉及。動力電池方面,公司 19 年深度綁定上汽通用五菱,為寶駿 E100/200 系列提供了 60%的電池配套,同時已經拿下上通五五菱榮光純電車型獨家配套。2019 年動力電池裝機量 0.7GWh, 排名國內前 10。公司在動力電池業務上已經將重心轉向鐵鋰電池,同時在儲能板塊對鐵塔基站備用電源實現供貨,並積極拓展歐洲儲能市場。未來公司將受益於動力、3C 數碼和儲能等電池需求爆發,盈利彈性強。

德方納米:LFP 正極材料市場佔有率第一,低成本方案不可復制

公司是目前 A 股最純正的磷酸鐵鋰正極材料標的。2018 年,納米磷酸鐵鋰材料收入 10.1 億元, 佔到公司營收的 96.13%。公司是寧德時代鐵鋰材料的核心供應商,磷酸鐵鋰正極材料出貨量迅速增長,2019 年出貨量 2.2 萬噸,其中對寧德供應量比達 72%,占其采購量的 60%。公司鐵鋰正極在工藝技術和成本上行業領先,採用的「自熱蒸發液相合成納米磷酸鐵鋰技術」,原材料從碳酸鋰、硝酸、鐵源、磷酸出發,與行業傳統的「碳酸鋰+磷酸鐵」水熱法有顯著區別,低成本路徑不可復制。

湘潭電化:潛在鐵鋰正極低估標的

公司是湘潭電化系湘潭市國資委下屬控股企業,主營業務為生產銷售電解二氧化錳和新能源電池材料、城市污水集中處理、工業貿易等。是湖南杉杉、青島乾運、桑頓新能源等二次電池生產企業的優質供應商。公司參股裕能新能源16%的股份,裕能新能源是磷酸鐵鋰核心供應商之一,客戶端涉及寧德時代、比亞迪和億緯鋰能。裕能新能源當前擁有 3 萬噸磷酸鐵鋰正極產能,2019 年出貨量超過1 萬噸,銷售渠道由湘潭電化幫助搭建。公司和德方納米共處鐵鋰正極第一梯隊,產品壓實密度高。

光華 科技 :LFP 新星,循環產業鏈已成

公司主營業務 PCB 電子化學品和化學試劑,2017 年進軍鋰電材料行業,先後布局電池回收、磷酸鐵鋰&磷酸鐵項目、鐵鋰梯次利用項目。2019 年上半年鋰電材料業務規模占公司比重達到 18%, 較 18 年底提高 5 個百分點,預計 2019 年全年佔比達到 19%。公司已經建成年產 1 萬噸磷酸鐵產能,基於電子化學品濕法提純技術,公司磷酸鐵品質優越,產品售價高於市場。磷酸鐵鋰正極產線建成,目前正在對驗證中。在後端市場,公司布局動力電池回收業務,是五家示範企業之一。公司具備從梯次利用到濕法處理全鏈條能力,是電池報廢放量的直接受益者。鐵鋰電池的梯次利用業務逐漸放量,成為公司收入和利潤的增長點。

中國寶安:子公司貝特瑞是 LFP 正極材料龍頭之一

公司持有貝特瑞 75%股權,後者是正極領域後起之秀,成長速度亮眼。目前貝特瑞主要正極材料產品包括 NCA 單晶品和多晶品以及 LFP 系列。公司 2015 年起投產正極材料磷酸鐵鋰,2018 年成為國內磷酸鐵鋰市場排名第三的企業,當前產能 3 萬噸,常州的 1.5 萬噸產能預計年中投產,19年出貨量約 1.3 萬噸。公司正極材料占營收比也快速上升,從 2015 年的 9.70%到2018 年的 36.80%, 逐漸成為公司主要營收業務。隨著未來公司產能的進一步釋放,正極材料對公司盈利情況的拉動將 更加明顯。


C. 磷酸鐵鋰電池的優點和缺點分別是什麼

一、優點:

1、安全性能的改善:磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。

2、壽命的改善:磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標准充電(5小時率)使用,可達到2000次。

二、缺點:

1、磷酸鐵鋰電池正極的振實密度小,密度一般在0.8到1.3左右。體積大。

2、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路。

磷酸鐵鋰電池原理及構造:

1、商品化的磷酸鐵鋰電池一般由以下部分構成:正極材料(磷酸鐵鋰)、負極材料(石墨)、同時還有作為正極負集流體的鋁箔(正)、銅箔(負),正負極極耳(即從集流體引出)。

2、還有隔膜、電解液、鋁塑膜,電池保護板。採用的是卷繞式,製成18650型電池。

3、原理就是當放電的時候,Li離子從負極遷移到正極;而充電時,Li離子從正極遷移到負極,是一個搖椅式電池。

D. 磷酸鐵鋰的功能用途

磷酸鐵鋰的應用領域主要有:
⑴ 儲能設備
太陽能、風力發電系統之儲能設備,不斷電系統UPS,配合太陽能電池使用作為儲能設備(比亞迪已經在生產此類電池);
⑵ 電動工具類
高功率電動工具(無線),電鑽、除草機等;
⑶ 輕型電動車輛
電動機車,電動自行車,休閑車,高爾夫球車,電動推高機,清潔車,混合動力汽車(HEV),近期2-3年的目標;
⑷ 小型設備
醫療設備:電動輪椅車,電動代步車),玩具(遙控電動飛機,車,船);
⑸ 其它小型電器
礦燈, 植入性的醫療器械(磷酸鐵鋰無毒性,鋰電池僅鐵鋰可滿足要求) , 替代鉛酸,鎳氫,鎳鎘,鋰鈷,鋰錳類電池在小型電器上的應用。
(6)移動電源
德國新能源公司Deboch經過長期研究,成功研發和量產了復合納米材料的磷酸鐵鋰電池,提高了單位容量比,克服了磷酸鐵鋰單位體積過大,不適用於數碼產品領域的難題。現在單節32650(直徑32mm,長度65mm)規格電池,容量突破6000mAh,通過兩節搭配,就能達到12000mAh。移動電源能量高達38.4Wh,足以給5.3Wh(1432mAh)的iPhone4S充電近6次,適合長途戶外旅行的用戶。