为什么市场在众多电池中选中三元和磷酸铁锂
这么多种电池，为什么最终市场选择三元和磷酸铁锂？
大家早上好，按照我们的研究进程，研究完新能源车的各种技术路线后，我们就要继续一个个拆分详细研究啦。首先先进行动力电池部分。（燃料电池部分不着急，慢慢来，时间非常充裕。）
首先，大家有没有想过，为什么现在会是磷酸铁锂和三元锂电池共分市场的阶段呢？从产量结构上看，基本是磷酸铁锂和三元材料五五开。别的基本退出市场。
想研究为什么，还是我们的老方法，分析优劣势。
动力电池的发展路线都是秉持着动力性能更强、可靠性能更高、安全性能更强、经济性能更好的这四个方向进行发展，我们分析优劣势，也要切合这四个方向。
然后来看看，历史上到底有什么电池在这个市场上生存过——动力电池经历过如下几个阶段：铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，最后到了现在的锂电池。
铅酸电池可靠安全性高、工作温度范围较宽、大容量电池技术成熟、维护简单、使用寿命长、材料易得且价格低廉。但铅酸电池的理论比能量仅有 170Wh/kg，实际比能量由于活性物质利用率 低而仅有 35~45Wh/kg。（三元电池实际能量密度160-220Wh/kg）受限于能量密度，铅酸电池淘汰是一定的。
接下来就是镍镉电池，这个大家一定会有些印象，早期运用于大哥大中，大哥大有个问题，就是要一直充电，电池会很不耐用。这就是因为镍镉电池的记忆特性。后来也有尝试运用于动力电池，但镍镉电池价格昂贵，镉材有毒，比能量也较低，在 50Wh/kg左右，同时因为记忆效应（电池可逆失效）容易带来的容量损失，所以被迅速淘汰。
镍氢电池——安全性及比能量较高。镍氢电池的正极为氧化镍，负极则是氢电极，可以说是镍镉电池与燃料电池结合的产物。最大的优势是安全性高，即使制造工艺不良、受外力挤压变形、短路、大电流放电（伴随发热）也不会像锂离子电池那样自燃然后自爆。
举个例子，目前只有丰田还在减持使用镍氢电池，但丰田全球1800万多辆新能源混动汽车，没有一辆自燃爆炸的，一辆都没有。这就足以见得这种电池多安全，但为什么还是没有流行起来呢？我们继续往下看。
镍氢电池配方很少污染，对环境基本没有影响；低温性能好；成本较低；循环寿命长，镍氢电池的车型基本都是终身免维护的；记忆效应小；镍氢电池拥有了如此之多的优点，但是目前全球还在坚持使用镍氢电池的，只有丰田。主要是因为镍氢电池大部分只有60-120Wh/kg，能量密度比起锂电池较低，同时充电效率很低，只有66%左右，而锂离子电池充电效率可达95%，同时快速充电能力太弱，综合导致了，镍氢电池无法运用于纯电汽车。最后还有一个因素，是因为丰田的专利壁垒太强大了，基本给锁死了，其他厂家只能避开这个壁垒，再加上锂电池已经开始成熟便宜了，也就没人再使用镍氢电池了。综合看来，镍氢电池不是未来方向。
锂电池——其实锂电池也不是说有多么强大的特性，而是说与其他主要的电池类型相比，锂电池的综合性能更佳。没有以上几种电池中的致命缺点。优点表现在容量大、工作电压高、荷电保持能力强、循环使用寿命长、 安全性相对较高，结构上因比能量高而有体积小重量轻的特点。
那我们继续具体细分锂电池的各种技术路线。
锂电池中，正极处于很重要的地位，正极材料占材料成本的40%左右。且正极是电池发挥性能的基石之一，所以一般市场上，按照按正极材料的不同给锂电池进行分类，可分为三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池等。具体性能对比如下：
钴酸锂电池——能量密度较高，产业成熟度相对较高使其在电动车上得到应用，但很快就表现出较差的安全性，寿命短且成本高的劣势限制其在动力电池领域的应用，钴酸锂就被迅速淘汰。
安全性能差，这是非常致命的，不可原谅的。
锰酸锂电池——安全性较强，但能量密度较低。同时材料的电子导电率低、锂离子扩散速率慢、振实密度较低，导致较差的倍率性能、低温性能和实际能量密度。这也最终导致了锰酸锂无法大规模运用于动力电池，只能在早期部分运用于混动车或公交大巴。后续因为技术的提升，以及对能量密度的要求提升，锰酸锂电池逐渐退出。
好了，比较来比较去，市场上就剩下磷酸铁锂和三元电池了。
目前市场上磷酸铁锂和三元电池的技术路线选择还没有抉择出，下面我们再具体分析两者之间的优劣势。
三元电池与磷酸铁锂电池的优劣势分析：
1、从能量密度来看——磷酸铁锂与三元电池对比，完全没有竞争力，三元锂电池因为电压高，其能量密度是磷酸铁锂电池的1.7倍。同时，三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。
2、从安全性来看——磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上，三元锂电池则低于300度，相比之下磷酸铁锂电池在汽车高速行驶及快速充电过程中自燃风险较低，安全性更高一些。
3、从使用寿命来看——磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，也就是说其使用寿命可长达十年左右，但三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次，意味着其使用寿命仅为6年。
4、从制造成本来看——因为磷酸铁锂电池里没有贵重金属，因而生产成本较低。而三元锂电池因为采用钴金属，成本有所提高。根据WIND资料显示，截至2021年10约，三元5系报价为22.45万元/吨，磷酸铁锂为8.6万元/吨。
总结一下！
如果从安全性和成本角度综合考虑，确实磷酸铁锂电池更加合适。这也是为什么国内外都中短期内有乘用车市场有向磷酸铁锂转向的趋势。连电车全球大佬——特斯拉都全面转磷酸铁锂，这个大家是知道的。
三元锂电池是未来的方向，但是三元锂电池的“无钴化”技术目前无法突破，同时三元锂电池的安全性也有待提升。
三元不突破，可是磷酸铁锂突破了呀！
下图为磷酸铁锂与三元电池产量的增速对比图，磷酸铁锂重新大量商用，也就是这两三年的事，主要的原因就是行业内的两个老大哥，做出了技术突破。
$宁德时代(SZ300750)$ 2019年9月发布 CTP技术， $比亚迪(SZ002594)$ 2020年3月发布刀片电池技术，这两个技术突破带动了磷酸铁锂的需求大幅度增加。（至于这两个技术具体怎么牛，再后面讲到动力电池的时候再详解吧，一次性讲不完，大家敬请期待，关注起来吧！）
未来较长时期内，大概率事两种技术路线将维持共存。
磷酸铁锂产量及占比超过三元，装机占比也不断提升。未来磷酸铁锂电池有望在电动车和储能的拉动下，保持高速增长势头。在之后的研究中，三元电池和磷酸铁锂电池共同研究。
接下来的研究中，将根据新能源汽车的上中下游，也就是：锂电生产设备、动力电池原材料、动力电池（三元电池与磷酸铁锂电池）、关键零部件、新能源整车，五大板块按照顺序进行拆分详解
作者：我超能盈
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来源：雪球
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