理性数说 “铁锂”在EV乘用车中的表现

　　导言：受补贴政策调控的影响，在EV乘用车市场，名义上看铁锂电池的市场份额受到挤压，但是从绝对装机量来看，铁锂并未减少。2018年EV乘用车铁锂装机3.3Gwh，相比2017年增加0.3Gwh。后补贴时代来临，铁锂的成本优势逐步凸显，技术亦在不断进步。从新车公告数据来看，预计19年下半年将会有更多的铁锂车款落地，全年EV乘用车铁锂装机量有望达到4Gwh。未来补贴全部取消之后，政策因素让位，消费需求和供给匹配直接决定技术路线的选择。无论在任何市场，差异化的产品矩阵才能更好的匹配的消费需求的多样化，铁锂和三元各自具有的独特的产品特性，也必将各自占据合理的市场位置。

　　理性·数说·“铁锂”在EV乘用车中的表现

　　2016-2018EV乘用车铁锂电池总装机量保持在3Gwh左右，铁锂车款保持着在车型产品矩阵中的特定位置

　　下图显示了2016-2019H1 EV乘用车车企铁锂电芯匹配的实际情况。细分到车企，最明显的变化是这三年来比亚迪的EV乘用车铁锂用量逐步降低。有趣的是，比亚迪的用量减少却并没有明显影响到铁锂的装机总量，2016-2018年铁锂的装机量一直保持在每年3Gwh左右。主要原因在于近几年有更多的车企在探索铁锂电池在特定车款和特定市场的应用。数据显示，2017年有5家车企的EV乘用车匹配铁锂电芯，2018年上升到9家。

　　数据来源：真锂研究

　　具体来看，江淮是非常典型地坚持将铁锂应用于EV乘用车的主机厂，2019年上半年江淮的铁锂装机量就已经与2018年全年大致持平。同时，江淮在EV乘用车市场的表现一路走高，按照销量排名，2017年江淮在EV乘用车市场排名第八，2018年排名提升到第五位，2019年H1排名提升到第四位，仅次于比亚迪、北汽和吉利。江淮汽车认为，长远来看，我国电动车市场不只集中在一二线城市，对于三四线城市甚至乡镇的消费者来说，主打超长续航特性的三元电池产品并不适合其通勤路程短的使用特点，相反，价格实惠、寿命长的磷酸铁锂电池更具竞争力。

　　另外，奇瑞和长安从2019年年初开始转向，在EV乘用车上启用铁锂电芯。据悉，比亚迪和北汽等车企亦有可能在下半年重新推出铁锂车款。

　　从数据展现的事实来看，虽然补贴强调能量密度促进了三元电芯的应用，但是更多的车企已然意识到铁锂车款在车型产品矩阵中的扮演者重要的角色。

　　2019年H1新车公告

　　EV乘用车中铁锂车款占比提升至8%

　　下表是乘联会崔东树老师统计的公告目录数据。数据显示，2019年上半年一共发布了6批公告，其中EV乘用车铁锂车款合计发布了19款，已经跟2018年的全年铁锂车款发布数量持平。公告中铁锂车款的占比由2018年的5%提升至8%。由于公告目录具有一定的提前效应，可以预见，2019年下半年将会有更多的铁锂车款落地。

图表：2019年1-6批公告EV乘用车电池匹配车款数量统计

　　数据来源：乘联会，根据公告目录整理

　　2019年新车公告中

　　95%的车款系统能量密度超过140wh/kg

　　从2017年开始补贴政策和能量密度挂钩，补贴的门槛从90wh/kg，提升到120wh/kg，对应的补贴系数也逐年提升达标难度。

图表：2017-2019年EV乘用车系统能量密度的补贴标准和补贴系数

　　数据来源：真锂研究，根据补贴政策整理。单位：wh/kg

　　补贴政策逐年提升能量密度的门槛促进了技术的进步。三元电池从523到622、811的动态备受关注，而铁锂电池却常常被忽视。下表回顾了EV乘用车铁锂电池的系统能量密度进展情况，2017年至今，装配铁锂电池的EV乘用车系统能量密度逐年提升，2018年有33%的铁锂乘用车系统能量密度可以达到120-140wh/kg，到2019年上半年，这一比例迅速上升至86%，同时已经有9%的铁锂乘用车的系统能量密度突破到140wh/kg以上。

　　以上的比例预计到下半年将进一步提升，根据乘联会对公告目录数据的统计，2019年1-6批的新车公告当中有95%的铁锂车款能量密度可以达到140wh/kg以上。

　　数据来源：真锂研究

　　EV乘用车铁锂电池的系统能量密度的提升一方面是电池包结构优化和材料轻量化的成果，另一方面与电芯能量密度的提升密不可分。从下表可以看出，2017年-2019年，几乎是一年一个阶梯，2019年H1已经有95%的EV乘用车的铁锂电芯能量密度达到160wh/kg以上。

　　数据来源：真锂研究

图表：2019年H1铁锂电池厂家电芯能量密度及EV乘用车装机情况

　　数据来源：真锂研究。单位：辆

　　2019年上半年，为EV乘用车供应铁锂电池的企业一共有6家。其中国轩高科囊括了几乎90%的份额。虽然业界普遍认为铁锂的极限能量密度在180wh/kg，但是国轩高科当前开发的圆柱形铁锂单体电芯能量密度已经可以达到190wh/kg的量产水平，今年还计划将其提升至200Wh/kg左右。据悉，国轩高科的信心源于其对铁锂材料的深入研究和优化，自2007年国轩高科就开始开展对磷酸铁锂材料的研究及生产，通过配比优化，纳米化处理，共熔烧结，粒度级配优化等实现容量与压实的同步提升，材料性能的提升使单体电芯能量密度提升10%以上。

　　2019年H1铁锂EV乘用车18%续航超400km

　　2019年H1，装配铁锂电池的EV乘用车，有73%的车辆续航在300-400km，18%的车辆续航超过400km。

　　数据来源：真锂研究

图表：2019年铁锂电芯装配车款统计表

　　数据来源：真锂研究

　　上表中江淮iEVA50、奇瑞X70EV、长安A600EV、比亚迪e6的续航均超过400km。

　　其中iEVA50是江淮推出的最新A级轿车。产品最大续航里程高达530km，综合工况续航里程402km，可快充，国轩高科提供的铁锂电池享有8年或80万公里的超长质保，完全满足网约车日常运营需求。在后补贴时代，网约车是非常值得重视的市场空间，相对而言，低成本、长续航、长质保的铁锂车款是匹配这一需求的综合性能更优的选择。

　　后补贴时代推动磷酸铁锂电池成本优势凸显

　　下表对比了2018年铁锂和三元电池匹配EV乘用车的经济性。如表所示，400km续航，铁锂电池比三元电池的成本低6600元，但是受补贴能量密度系数的影响，铁锂电池的补贴额比三元电池的补贴额要少7500元。以此类推，300km续航的车款亦是如此。综上，2018年铁锂电池的低成本优势几乎被补贴额的劣势抵消殆尽，很难展现出来。

图表：2018年铁锂和三元电池装配EV乘用车经济性分析

　　数据来源：真锂研究

　　下表为2019年过渡期后的经济性分析。2019年过渡期后，400KM续航EV乘用车，按照假设，如果选用铁锂电池，相对成本可以节约7400元，按照新的补贴政策，LFP车款可以得到的补贴额比三元车款仅少2500元。综合考量，铁锂车款仍然具备4900元的成本优势。以此类推，续航300KM的铁锂车款具备2900元的成本优势。

图表：2019年过渡期后铁锂和三元电池装配EV乘用车经济性分析

　　数据来源：真锂研究

　　综上所述，2019年相对2018年单车补贴总额减少导致铁锂和三元补贴差距缩小，后补贴时代铁锂的成本优势开始凸显，这也印证了为什么2019年上半年的新车公告中铁锂车款的占比增长至8%。

　　事故频发，铁锂电池的安全性优势应受重视

图表：2019年中国电动汽车事故汇总

　　数据来源：真锂研究，根据新闻媒体资料整理，本表为不完全统计

　　2019年7月北美发生两起电动汽车事故，现代Kona EV、日产Leaf先后爆炸、自燃。上表统计了近期国内的电动汽车安全事故，其中蔚来因动力电池问题而召回4000多辆ES8。电动汽车安全牵动人心，国家监管部门也加大了对新能源汽车安全的监管力度，从去年9月份到目前，工信部已三次下发新能源汽车安全隐患排查工作通知。截至2019年5月，国内新能源汽车共召回12.3万辆，其中，由于三电系统故障导致的召回占比为50%，由于制动系统缺陷导致的召回，占总召回量40%。

　　由于补贴政策对于能量密度、续航里程的倾向，乘用车的主流技术路线为三元电池。为提高能量密度，三元电池正极材料体系正在由111、523向622、811材料体系迈进，通过增加镍含量以提高电压，随之而来的就是热失控风险加大。因此对电池管理系统的要求非常高，需要防过温保护装置和电池管理系统来保护电池的安全，当然这也随之增加了成本。

　　从材料特性来说，铁锂电池确实具有一定的安全优势。磷酸铁锂正极材料为橄榄石结构，有更好的热稳定性。一般磷酸铁锂材料热分解温度约为250～270℃，三元材料的热分解温度约为220～240℃。并且三元材料中随着镍含量增加，NCM523、NCM622和NCM811从层状相到尖晶石相的相转变温度快速降低（235℃、185℃和135℃），尖晶石相存在的温度区间也在逐步缩减，热稳定性逐步降低。因此，由于磷酸铁锂正极材料的高热稳定性以及铁锂电池热失控时低放热量，在电芯其他材料相同，电池包结构设计相同，结构件相同等条件下，磷酸铁锂动力电池的安全性一般要高于三元动力电池。中国科学院院士杨裕生指出，要正确看待锂离子电动汽车的安全性，磷酸铁锂电池这条技术路线也应当受到重视。

　　综上所述，过去由于补贴的原因，铁锂电池的成本优势在补贴劣势的抵消下难以全部展现出来。后补贴时代来临，补贴影响逐步降低，铁锂的成本优势也就日益凸显。2019年上半年新车公告目录中EV乘用车铁锂车款占比随之提升至8%。随着以国轩高科为代表的铁锂电池厂家从材料基础研发开始不断创新，铁锂电芯的能量密度最高达到190wh/kg。电芯能量密度的提升促进了系统能量密度的提升，新车公告中95%的车款系统能量密度可以超过140wh/kg。铁锂电池同样可以达到满足特定出行需求的续航里程。高安全、低成本和长寿命的优势保证了铁锂电池在EV乘用车的特定市场区域占据稳固的地位，2019年预计EV乘用车的铁锂装机量有望提升至4Gwh。