近一段時(shí)間以來(lái)，碳酸鋰價(jià)格暴漲使得新能源汽車市場(chǎng)未來(lái)走向格外引人關(guān)注。動(dòng)力電池企業(yè)因此承受著巨大壓力，上游資源漲價(jià)最終也會(huì)傳導(dǎo)給整車企業(yè)。那么，整車企業(yè)除了漲價(jià)，還有沒(méi)有別的出路？
不久前，蔚來(lái)汽車發(fā)布了三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包（75kWh）。據(jù)了解，該電池包采用三元鋰與磷酸鐵鋰電芯混合排布的方式，并應(yīng)用了新一代CTP技術(shù)。有行業(yè)分析人士就此指出，蔚來(lái)汽車的這一舉措打破了三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的界限，不失為一種有益的嘗試。
面對(duì)上游鋰資源價(jià)格上漲，其他企業(yè)也開(kāi)動(dòng)腦筋提出對(duì)策，錳酸鋰與三元鋰電池混搭，鈉電池與鋰電池混搭等多種混搭形式都在研發(fā)之中。除了混搭外，天津斯科蘭德科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“天津斯科蘭德”）總經(jīng)理李積剛告訴記者，磷酸錳鐵鋰技術(shù)路線也是動(dòng)力電池未來(lái)發(fā)展的出路之一。
混搭之路從此開(kāi)啟
以往電動(dòng)汽車大多只裝配三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，很少見(jiàn)到混搭的現(xiàn)象。蔚來(lái)汽車發(fā)布三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包，開(kāi)啟了量產(chǎn)車的動(dòng)力電池混搭之路。
一位業(yè)內(nèi)專家告訴記者，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池電壓不同，因此混搭很難保持電池包的一致性。三元鋰電池的單體電壓為3.6~4.3V，磷酸鐵鋰電池的單體電壓為3.4V，兩者之間存在電壓差。動(dòng)力電池包對(duì)一致性要求較高，電壓差成為一致性的障礙。
磷酸鐵鋰電池有自己的優(yōu)點(diǎn)，但低溫性能差、SoC估算不準(zhǔn)的缺點(diǎn)也給混搭帶來(lái)較大的困難。據(jù)介紹，蔚來(lái)汽車經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索，獨(dú)創(chuàng)的雙體系算法為突破瓶頸找到了一條路。蔚來(lái)電池系統(tǒng)副總裁曾士哲表示，研發(fā)人員根據(jù)三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池低溫特性進(jìn)行模型化控制，經(jīng)過(guò)多輪標(biāo)定，有效提升了低溫下電池系統(tǒng)的能量使用效率。
在混搭的道路上，蔚來(lái)汽車先行一步，其他企業(yè)也在努力。中國(guó)科學(xué)院物理所研究員李泓告訴記者，星恒電源股份有限公司與天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司(TIES)攜手，共同研發(fā)錳酸鋰電池與三元鋰電池混搭。
據(jù)悉，錳酸鋰電池的單體電壓較高，達(dá)到3.9V。電壓高意味著電池PACK用較少的電芯即可達(dá)到理想指標(biāo)，從而降低成本。此外，少用電芯后，錳酸鋰電池還有體積優(yōu)勢(shì)。李泓認(rèn)為，在上游鋰資源持續(xù)漲價(jià)的心理預(yù)期下，錳酸鋰電池的低成本優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越明顯。
錳酸鋰混搭三元鋰電池也有難點(diǎn)需要攻克。錳酸鋰電池的安全性、耐高溫性能、循環(huán)性都不及磷酸鐵鋰電池，但錳酸鋰混搭三元鋰電池也許是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
寧德時(shí)代的混搭與上述兩家企業(yè)又不同，是用鈉電池與鋰電池混搭。前不久，寧德時(shí)代發(fā)布了鈉電池產(chǎn)品，并且明確表示將與鋰電池組成電池包在2023年上市。據(jù)寧德時(shí)代研究院副院長(zhǎng)黃起森介紹，寧德時(shí)代把鈉離子電池與鋰離子電池按一定比例進(jìn)行混搭，集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里，通過(guò)BMS精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。這一電池系統(tǒng)解決方案，既彌補(bǔ)了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度低的短板，又發(fā)揮出其高功率、低溫性能好的優(yōu)勢(shì)，可拓展更多應(yīng)用場(chǎng)景。
磷酸錳鐵鋰電池的機(jī)會(huì)
兩種不同材料的電池混搭在一起，既要發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，又要克服彼此的缺陷，確實(shí)不容易，這是以往動(dòng)力電池很少采用混搭方式的主要原因之一。在李積剛看來(lái)，隨著技術(shù)越來(lái)越成熟，磷酸錳鐵鋰的優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)出來(lái)。
據(jù)介紹，1997年，Goodenough課題組發(fā)明了磷酸鹽正極材料。2009年，天津斯特蘭首先采用這一材料體系生產(chǎn)電池，這種4.1V的磷酸錳鋰電池用于3C數(shù)碼產(chǎn)品。盡管磷酸錳鋰電池的電壓較高，但缺點(diǎn)也很明顯，電導(dǎo)率較低，克容量較低，極片加工困難被廣為詬病。
2014年，我國(guó)開(kāi)始大規(guī)模推廣新能源乘用車，政策導(dǎo)向偏向于能量密度，部分企業(yè)的目光再次瞄向磷酸錳鋰。隨著磷酸鐵鋰的技術(shù)得到大幅提高，研發(fā)人員把鐵鋰技術(shù)加進(jìn)來(lái)，升級(jí)磷酸錳鋰電池成磷酸錳鐵鋰電池。李積剛告訴記者，2019年，天津斯科蘭德解決了加工性能等問(wèn)題，磷酸錳鐵鋰得以快速產(chǎn)業(yè)化。
磷酸錳鐵鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰都是磷酸鹽正極材料家族成員，但磷酸錳鐵鋰稱得上是磷酸鐵鋰的升級(jí)版。據(jù)李積剛介紹，磷酸錳鐵鋰?yán)碚撊萘颗c磷酸鐵鋰相同，為170mAh/g，但它相對(duì)于Li+/Li的電極電勢(shì)為4.1V，遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰的3.4V，且位于有機(jī)電解液體系的穩(wěn)定電化學(xué)窗口。眾所周知，高電壓意味著PACK中的電芯數(shù)量減少，電芯數(shù)量減少，成本自然降低。李積剛說(shuō)：“4.1V的高電位使得磷酸錳鐵鋰電池具有潛在的高能量密度的優(yōu)點(diǎn)，這是它相對(duì)于磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢(shì)。”
李積剛進(jìn)一步解釋說(shuō)，如果磷酸錳鐵鋰電池的實(shí)際容量發(fā)揮到與磷酸鐵鋰電池相同的程度，其能量密度將提高15%，與電壓相當(dāng)?shù)腻i酸鋰相比，其質(zhì)量能量密度也可提高25%以上。另外，磷酸錳鐵鋰電池原料成本低，環(huán)境友好，材料的市場(chǎng)前景廣闊。
上游資源漲價(jià)是推手
動(dòng)力電池混搭背后，原材料漲價(jià)是推手。今年8月末，碳酸鋰的價(jià)格為11.2萬(wàn)元/噸，9月初已漲到13萬(wàn)元/噸，年底有可能達(dá)到18萬(wàn)元/噸。中國(guó)有色金屬工業(yè)信息中心、北京安泰科信息股份有限公司高級(jí)分析師陳光輝說(shuō)：“多種因素綜合作用造成鋰資源價(jià)格上漲，最主要的因素是新增鋰資源的開(kāi)發(fā)跟不上需求的增長(zhǎng)，導(dǎo)致上游鋰資源價(jià)格大幅上漲。”
數(shù)據(jù)顯示，今年前8個(gè)月，我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量分別達(dá)到181.3萬(wàn)輛和179.9萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.9倍，滲透率已提升至11%左右。陳光輝告訴記者，去年碳酸鋰產(chǎn)能增長(zhǎng)率約為10%，遠(yuǎn)不及新能源汽車產(chǎn)銷量增長(zhǎng)率，這是碳酸鋰價(jià)格上漲的主要原因。
國(guó)際環(huán)境及資本推動(dòng)作用也導(dǎo)致碳酸鋰價(jià)格大幅上漲。陳光輝說(shuō)：“碳酸鋰新增產(chǎn)能跟不上新能源汽車的增長(zhǎng)，國(guó)際資本嗅到了其中的商機(jī)，加上美國(guó)推行的貨幣量化寬松，兩種因素結(jié)合在一起推動(dòng)了全球大宗商品價(jià)格上漲。”
從歷史情況看，經(jīng)濟(jì)向好之時(shí)，有色金屬價(jià)格也會(huì)進(jìn)入上升周期。疫情之后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)率先恢復(fù)，強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求拉動(dòng)了包括鋰資源在內(nèi)的金屬價(jià)格上漲。
上游鋰資源價(jià)格劇烈波動(dòng)引發(fā)各方關(guān)注，海通證券的研究部門認(rèn)為，在本就不足的鋰礦供給中，大部分供給被長(zhǎng)期協(xié)議鎖定，不能自由銷售。而Pilbara是散單市場(chǎng)上最大的供給方。在拍賣制度下，Pilbara對(duì)鋰精礦的控制力極強(qiáng)。近期價(jià)格波動(dòng)主要是缺礦的小廠或投機(jī)資金對(duì)拍賣價(jià)格造成很大的干擾。
長(zhǎng)江證券的研究部門認(rèn)為，近期價(jià)格波動(dòng)反映了澳洲礦山變更礦石定價(jià)模式的態(tài)度。此前礦石定價(jià)模式為根據(jù)國(guó)內(nèi)鋰鹽價(jià)格和利潤(rùn)分配比例來(lái)定價(jià)，最終結(jié)果是澳洲鋰礦僅僅占到利潤(rùn)的小部分，并且鋰礦的供需狀態(tài)對(duì)礦石定價(jià)幾乎沒(méi)有影響，礦價(jià)僅僅只是跟隨鋰價(jià)波動(dòng)。拍賣制度的引入，意味著礦石的定價(jià)開(kāi)始由供需主導(dǎo)。
在這一行業(yè)大背景下，動(dòng)力電池混搭會(huì)不會(huì)蔚然成風(fēng)？人們拭目以待。
