失意者通常有兩種結(jié)局，要么一蹶不振，要么絕地求生，磷酸鐵鋰電池屬于后者。

　　過(guò)去十年的動(dòng)力電池市場(chǎng)可以清晰的劃分為兩個(gè)階段，也是磷酸鐵鋰電池從波峰到谷底、再卷土重來(lái)的過(guò)程。

　　2021年6月，磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量反超三元鋰電池，成為動(dòng)力電池市場(chǎng)的主流選擇。此后開(kāi)啟神擋殺神的開(kāi)掛人生，份額一路提高到72%，重回十年前的巔峰水平。

　　今年1-4月，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池裝機(jī)份額超過(guò)80%，可謂獨(dú)孤求敗。向來(lái)以技術(shù)先進(jìn)性自我標(biāo)榜的海外車(chē)企，也罕見(jiàn)地為磷酸鐵鋰搖旗吶喊。

　　磷酸鐵鋰和三元鋰的技術(shù)討論幾乎與新能源車(chē)的歷史一樣長(zhǎng)，這個(gè)問(wèn)題在當(dāng)下似乎又有了新的解讀。

　　危險(xiǎn)的地位

　　磷酸鐵鋰和三元鋰的纏斗，可以一路追溯到2009年的“十城千輛”計(jì)劃。

　　時(shí)值新能源產(chǎn)業(yè)鏈蹣跚起步，迎來(lái)為期三年的培育期，補(bǔ)貼力度可以用送錢(qián)形容：10米以上混動(dòng)和純電公交客車(chē)每輛享受42-50萬(wàn)元補(bǔ)貼。個(gè)人購(gòu)買(mǎi)新能源車(chē)，也有最高5-6萬(wàn)元的補(bǔ)貼。

　　“十城千輛”的背景之一是孱弱的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最頂尖的動(dòng)力電池生產(chǎn)商成品率僅有60%。與之對(duì)應(yīng)，鋰電池價(jià)格大約3元/Wh，40度電池包相當(dāng)于10萬(wàn)元成本。成本問(wèn)題無(wú)法解決，新能源車(chē)普及就無(wú)從談起。

　　另一方面，當(dāng)時(shí)動(dòng)力電池能量密度普遍不到120Wh/kg，對(duì)應(yīng)的車(chē)輛續(xù)航大多在200km以下，如果沒(méi)有財(cái)政補(bǔ)貼，新能源車(chē)幾乎沒(méi)有任何市場(chǎng)說(shuō)服力。

　　從公交客車(chē)入手便是針對(duì)電池續(xù)航水平的務(wù)實(shí)思路：公交車(chē)行駛路線(xiàn)相對(duì)固定，對(duì)補(bǔ)能設(shè)施和續(xù)航?jīng)]有太高要求，可以先給電池生產(chǎn)商造血，為后續(xù)技術(shù)研發(fā)提供利潤(rùn)。

　　對(duì)訂單望眼欲穿的電池公司無(wú)疑是補(bǔ)貼中的最大受益者，涉足鋰電池生產(chǎn)的企業(yè)一度超過(guò)1000家。

　　由于磷酸鐵鋰電池成本低、工藝成熟的特點(diǎn)也方便快速上產(chǎn)能，與政策思路完美匹配。這是產(chǎn)業(yè)政策第一次也是最后一次眷顧磷酸鐵鋰電池，2014年之前，中國(guó)新能源車(chē)幾乎清一色采用磷酸鐵鋰路線(xiàn)。

　　到“十城千輛”計(jì)劃結(jié)束，25個(gè)示范城市共售出27432輛新能源車(chē)，其中個(gè)人采購(gòu)量只有4400輛[1]。雖說(shuō)成績(jī)單不算理想，但最大成果是培育了以“鋰電四大天王”比克、比亞迪、力神和ATL（后孵化出寧德時(shí)代）為代表的電池生產(chǎn)商。

　　2010年，國(guó)際鋰電池PACK均價(jià)高達(dá)1436美元/千瓦時(shí)

　　然而，伴隨全球范圍內(nèi)電動(dòng)化開(kāi)始提速，磷酸鐵鋰能量密度不足的弱點(diǎn)迅速暴露。

　　磷酸鐵鋰和三元鋰（NCx）指電池正極材料，是決定電池能量密度與性能的核心環(huán)節(jié)，也是影響電池成本的最關(guān)鍵指標(biāo)。

　　相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)在于成本低，安全性更高，循環(huán)壽命也更長(zhǎng)。三元鋰電池雖然成本更高，但能量密度的長(zhǎng)板實(shí)在太長(zhǎng)，在當(dāng)時(shí)幾乎是磷酸鐵鋰電池的兩倍。

　　特斯拉在首款車(chē)型Roadster的研發(fā)環(huán)節(jié)嘗試了300多種電池，最終選定松下18650鈷酸鋰電池。電池業(yè)務(wù)主管Kurt Kelty給出的理由是：電池能量密度高，穩(wěn)定性和一致性更好[3]。

　　三元電池與磷酸鐵鋰電池對(duì)比

　　2012年Model S上市時(shí)，特斯拉換裝松下三元鋰電池，續(xù)航直逼500公里。同期海外車(chē)企的電動(dòng)車(chē)型，幾乎也都選擇了三元鋰電池。

　　作為對(duì)比，2014年北汽紳寶EV經(jīng)三次改版定型量產(chǎn)。前兩版使用磷酸鐵鋰電池，續(xù)航只有160公里，最終版換成SK的三元鋰電池，續(xù)航增至240[2]——當(dāng)然，續(xù)航只是這輛車(chē)最不抽象的地方。

　　續(xù)航的短板已然成為新能源車(chē)向乘用車(chē)市場(chǎng)滲透的最大阻力，這也進(jìn)一步影響了補(bǔ)貼政策的方向。

　　2016年底的新一輪補(bǔ)貼政策，第一次將電池能量密度納入?yún)⒄障担a(bǔ)貼系數(shù)與能量密度掛鉤，能量密度越高拿的補(bǔ)貼越多，實(shí)際上將天平不加掩飾的傾向了三元鋰一方。

　　另一方面，彼時(shí)國(guó)內(nèi)電池公司在三元鋰電池的積累遠(yuǎn)不及日韓廠(chǎng)商，時(shí)至今日，LG仍是全球最大的三元正極材料生產(chǎn)商。結(jié)合2018年被廢止的“白名單”，扶持國(guó)內(nèi)三元鋰產(chǎn)能的意味非常明顯。

　　由于政策風(fēng)向的變化，2016年成為了磷酸鐵鋰與三元鋰的分水嶺，后者的份額開(kāi)始迅速提升，幾乎成為高端電動(dòng)車(chē)的代名詞。

　　到2019年新能源車(chē)市場(chǎng)爆發(fā)前夜，磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)份額只剩下32%，似乎成為了一門(mén)過(guò)時(shí)的技術(shù)。

　　反攻二重奏

　　決定電池能量密度多寡的核心環(huán)節(jié)是正極材料，這也是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池最大的不同。

　　三元鋰電池中的“三元”指鎳鈷錳或鎳鈷鋁三種金屬元素進(jìn)行混搭。例如NCM811是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）混合，811代表三個(gè)元素的摩爾配比。NCM523是另一種配比。

　　磷酸鐵鋰電池顧名思義，就是以磷酸鐵鋰作為正極材料，理化特性導(dǎo)致其雖然便宜大碗，但能量密度天然不如三元鋰，屬于努力無(wú)法彌補(bǔ)的天賦差異。

　　磷酸鐵鋰的咸魚(yú)翻身，很大從程度上得益于比亞迪在2020年推出的刀片電池。

　　刀片電池跳過(guò)模組，直接將電芯集成到電池包，體積利用率從模組電池包的40%提高到60%。即同樣大小的電池包，可以放入原來(lái)1.5倍數(shù)量的電芯。

　　傳統(tǒng)的電池集成方式是“電芯-模組-電池包”三級(jí)裝配，刀片電池跳過(guò)了“模組”這個(gè)環(huán)節(jié)，即CTP（Cell to Pack）。成本的縮減是其次，核心是騰出更多空間容納電芯。

　　換句話(huà)說(shuō)，比亞迪的思路并不是提高磷酸鐵鋰的能量密度，而是“空間換續(xù)航”，用電芯的堆砌讓磷酸鐵鋰電池的總續(xù)航追上三元鋰電池。

　　第一代刀片電池單體能量密度約140-150Wh/kg，遠(yuǎn)不如同期的三元鋰電池。作為對(duì)比，寧德時(shí)代2019年的三元鋰電池，能量密度就能做到200Wh/kg。

　　但由于內(nèi)部容納的電芯更多，刀片電池體積能量密度達(dá)到230Wh/L，配合天生的成本優(yōu)勢(shì)，讓磷酸鐵鋰瞬間眉清目秀了起來(lái)。

　　2021年7月，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)份額重新超越三元電池，此后再未落后。

　　傳統(tǒng)的CTM集成方式到CTP，CTC

　　但正所謂周期性手段解決不了結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，砍掉模組的CTP方案并不僅適用于磷酸鐵鋰電池。2019年，寧德時(shí)代就推出了三元鋰電池的CTP方案（保留了大模組）。考慮到電池包的發(fā)展趨勢(shì)是直接集成進(jìn)底盤(pán)——即CTC（Cell to Chassis），磷酸鐵鋰的隱患并沒(méi)有解除。

　　另一種思路是提高正極材料壓實(shí)密度，比亞迪曾在去年表態(tài)，第二代刀片電池能量密度將達(dá)到190Wh/kg，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)超過(guò)了磷酸鐵鋰?yán)碚撋系哪芰棵芏壬舷?70Wh/kg，核心就在于高壓密正極材料[5]。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰顆粒大小不均會(huì)影響壓實(shí)密度，進(jìn)而影響電化學(xué)性能和能量密度。主流的磷酸鐵鋰粉末壓實(shí)密度以2.4-2.5g/cm3為主，“高壓密”指的是單位體積可以塞入2.6g以上的磷酸鐵鋰。

　　壓實(shí)密度提高，對(duì)應(yīng)的能量密度就會(huì)提升。寧德時(shí)代的神行PLUS電池，即通過(guò)精確控制磷酸鐵鋰顆粒的位置，實(shí)現(xiàn)了更高的壓實(shí)密度。

　　充放電過(guò)程中鋰離子的移動(dòng)方向

　　高壓實(shí)密度產(chǎn)品的逐漸應(yīng)用，也讓磷酸鐵鋰電池徹底改頭換面，曾經(jīng)對(duì)之不屑一顧的同行紛紛勒緊韁繩，調(diào)轉(zhuǎn)方向。

　　去年7月，LG新能源從雷諾電動(dòng)車(chē)部門(mén)Ampere拿到磷酸鐵鋰電池供應(yīng)合同，韓聯(lián)社用了一個(gè)聳人聽(tīng)聞的標(biāo)題：“磷酸鐵鋰電池=中國(guó)制造”的時(shí)代終結(jié)了。

　　但真實(shí)情況是，作為三元鋰電池最忠實(shí)的擁躉，韓國(guó)企業(yè)普遍視磷酸鐵鋰為“上一代技術(shù)”，更愿意投資利潤(rùn)率更高的三元鋰電池。

　　但2021年下半年開(kāi)始，LG和SK On相繼開(kāi)始投入磷酸鐵鋰技術(shù)研究，只剩下三星SDI全力押注高端市場(chǎng)一百年不動(dòng)搖，忙著從NCM轉(zhuǎn)向能量密度更高的NCA電池。

　　可見(jiàn)市場(chǎng)選擇的往往不是最先進(jìn)的技術(shù)，而是反復(fù)權(quán)衡利弊后的最優(yōu)解。每一個(gè)對(duì)磷酸鐵鋰不屑一顧的車(chē)企，都發(fā)射了一只扎向自己腦門(mén)的回旋鏢。

　　暴漲的需求

　　磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的長(zhǎng)短板互為表里，前者成本低能量密度低，后者成本高能量密度高。但以十年為尺度觀察，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)新能源車(chē)的評(píng)判標(biāo)尺，實(shí)際上在從能量密度向成本傾斜。

　　理論上來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰的能量密度處于天然劣勢(shì)，但由于雙方的能量密度一直在提高，對(duì)應(yīng)到消費(fèi)者的感知層面，300km和450km的續(xù)航，大部分消費(fèi)者可能會(huì)為后者支付更高成本。但450km和600km的續(xù)航，購(gòu)車(chē)成本的權(quán)重就會(huì)提高。

　　也就是說(shuō)，伴隨新能源車(chē)市場(chǎng)的爆發(fā)，磷酸鐵鋰低成本的優(yōu)勢(shì)被不斷放大，三元鋰能量密度的優(yōu)勢(shì)反而在縮小，在頭破血流的價(jià)格戰(zhàn)中這種趨勢(shì)被進(jìn)一步放大。

　　另一個(gè)變量是增程車(chē)的高速增長(zhǎng)。自2022年以來(lái)，插混和增程車(chē)型的增速就一直在純電前面。事實(shí)證明，大家可能不一定喜歡燒油的車(chē)，但還是喜歡帶油箱的車(chē)。

　　同一時(shí)期，增程車(chē)的設(shè)計(jì)思路從“大油箱小電池”變成了“大電池小油箱”，進(jìn)一步推動(dòng)了磷酸鐵鋰電池攻城略地。

　　由于磷酸鐵鋰的低溫性能差，加之中高電量的電壓曲線(xiàn)相對(duì)平緩，難以準(zhǔn)確估算剩余電量，一旦遇到低溫或大電流放電，容易導(dǎo)致低電量時(shí)電壓跳水，類(lèi)似iPhone明明有30%的電量但自動(dòng)關(guān)機(jī)。

　　早年的插混車(chē)型大多搭載10度左右的電池，純電續(xù)航通常在50-100公里，人均標(biāo)配只有幾千瓦的慢充。這種情況下，三元鋰電池反而是更經(jīng)濟(jì)的選擇。

　　對(duì)增程車(chē)型來(lái)說(shuō)，問(wèn)題同樣存在，這也是為什么李想在2020年會(huì)說(shuō)磷酸鐵鋰對(duì)增程和插混車(chē)是“災(zāi)難”。

　　但隨著電芯材料創(chuàng)新和磷酸鐵鋰成本下滑，增程車(chē)的純電續(xù)航迅速向300km看齊，電池容量也集體來(lái)到50度的基準(zhǔn)線(xiàn)。磷酸鐵鋰快充電芯成為硬通貨，在充電站血壓升高的混動(dòng)車(chē)主應(yīng)該會(huì)越來(lái)越少：

　　去年發(fā)布的理想L6，全系都使用了磷酸鐵鋰電池。寧德時(shí)代去年推出的新產(chǎn)品驍遙電池，也意在用低成本的磷酸鐵鋰電池，奪取高速增長(zhǎng)的增程車(chē)市場(chǎng)。

　　此消彼長(zhǎng)之下，三元鋰電池與高端車(chē)型綁定的高端形象，正在出現(xiàn)裂痕。相比幾年前高端車(chē)型清一色的三元鋰電池，如今頂配車(chē)型采用三元鋰，基礎(chǔ)版搭載磷酸鐵鋰是全行業(yè)心照不宣的配方。

　　磷酸鐵鋰最后一個(gè)難以拉長(zhǎng)的短板是重量。作為對(duì)比，仰望U7的135.5kWh電池包重量高達(dá)903kg，相當(dāng)于半輛特斯拉Model 3（1760kg）。對(duì)車(chē)重極其敏感的性能車(chē)，可能是三元鋰電池最堅(jiān)實(shí)的堡壘。

　　按照SNE Research的數(shù)據(jù)[6]，全球動(dòng)力電池正極材料總需求量中，磷酸鐵鋰份額超過(guò)一半。在中國(guó)以外的市場(chǎng)，磷酸鐵鋰材料復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)142%，遠(yuǎn)超高鎳三元材料的54%。

　　有中國(guó)同行做表率，海外車(chē)企自然紛紛浪子回頭，爭(zhēng)先恐后回到磷酸鐵鋰的懷抱：

　　從因價(jià)低成為主流，到努力突破自身極限，磷酸鐵鋰電池顯然沒(méi)有走到終局，技術(shù)路線(xiàn)的摸索也遠(yuǎn)未行進(jìn)尾聲。因?yàn)榧夹g(shù)領(lǐng)域往往沒(méi)有注定無(wú)法逾越的壁壘，只有暫時(shí)難以攻克的問(wèn)題。

　　完美的技術(shù)路線(xiàn)或許并不存在，因?yàn)槔麧?rùn)只會(huì)流向需求的高地，而非參數(shù)和理論的高地。但至少在今天，磷酸鐵鋰電池可以驕傲地說(shuō)：

　　一塊電池的命運(yùn)，可以完全依靠自我?jiàn)^斗，跟歷史的行程一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有。

　　參考資料

　　[1]“十城千輛”工程，初探新能源汽車(chē)市場(chǎng)化，中國(guó)汽車(chē)報(bào)

　　[2]換裝SK三元鋰電，北汽新能源發(fā)力核心技術(shù)，第一電動(dòng)網(wǎng)

　　[3]特斯拉電池生死劫：馬斯克三改充電時(shí)間表，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道

　　[4]K電池，為何被表現(xiàn)不佳的磷酸鐵鋰電池撼動(dòng)，韓國(guó)電氣新聞網(wǎng)

　　[5]磷酸鐵鋰漲價(jià)背后：四代高壓密產(chǎn)品正走向臺(tái)前，界面

　　[6]In 2024, Global Electric Vehicle Battery Cathode Material Installment Reached 1,929K Ton, a 31% YoY Growth，SNE Research

　　編輯：李墨天

　　責(zé)任編輯：徐珊珊

　　封面圖片來(lái)自Shotdeck