磷酸鐵鋰電池比能量如何邁過(guò)180Wh/kg？

近期，工信部發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件(2021年本)》(征求意見(jiàn)稿)(下稱《規(guī)范條件(2021)》)和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理辦法(2021年本)》(征求意見(jiàn)稿)。

其中，《規(guī)范條件(2021)》提到，新建設(shè)的動(dòng)力電池項(xiàng)目，能量型動(dòng)力電池項(xiàng)目單體能量密度應(yīng)≥180Wh/kg，電池組能量密度應(yīng)≥120Wh/kg。

此外，《規(guī)范條件(2021)》還對(duì)正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等擴(kuò)建項(xiàng)目產(chǎn)品性能進(jìn)行了要求。

目前，業(yè)內(nèi)量產(chǎn)的主流三元電池單體能量密度普遍在210Wh/kg以上，而主流LFP電池單體能量密度普遍在180Wh/kg以下。這意味著該技術(shù)指標(biāo)一旦實(shí)施，將會(huì)對(duì)LFP電池產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)生一定影響。

對(duì)此，多位動(dòng)力電池企業(yè)高層認(rèn)為，該技術(shù)指標(biāo)看似已經(jīng)觸探了LFP電池能量密度的“天花板”，但對(duì)具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的動(dòng)力電池企業(yè)而言可以實(shí)現(xiàn)。

例如，蜂巢能源第二代L600短刀片LFP電芯已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)，單體容量提升至196Ah，能量密度超過(guò)185Wh/kg，體積能量密度超過(guò)430Wh/L，預(yù)計(jì)將在2022年Q3實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

國(guó)軒高科目前成熟量產(chǎn)的LFP電芯能量密度已經(jīng)達(dá)190Wh/kg，試驗(yàn)電芯已達(dá)210Wh/kg，規(guī)劃2025年達(dá)到260Wh/kg。

億緯鋰能表示公司動(dòng)力型LFP電池主要產(chǎn)品皆可實(shí)現(xiàn)能量密度≥180Wh/kg，用于電力與家庭儲(chǔ)能的主要產(chǎn)品可達(dá)到要求。

瑞浦能源單體比能量達(dá)180Wh/kg的LFP電芯已經(jīng)在2020年大規(guī)模量產(chǎn)交付，并計(jì)劃在2021年推出的比能量達(dá)190Wh/kg的LFP電芯。

而作為動(dòng)力電池市場(chǎng)的龍頭企業(yè)，寧德時(shí)代的LFP動(dòng)力電池已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大規(guī)模裝機(jī)應(yīng)用，其單體能量密度超過(guò)180Wh/kg也沒(méi)有難度。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，從技術(shù)角度而言，LFP電芯能量密度超過(guò)180Wh/kg可以實(shí)現(xiàn)，但從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，對(duì)動(dòng)力電池企業(yè)仍有一定的技術(shù)難度。

據(jù)悉，目前市場(chǎng)上量產(chǎn)的LFP電池能量密度大部分都能接近180Wh/kg，但還沒(méi)有哪家電池企業(yè)的LFP電芯能量密度100%都超過(guò)180Wh/kg。

一方面，LFP電芯要突破能量密度“天花板”，需要電池企業(yè)在材料體系開(kāi)發(fā)、電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池制造工藝等方面具備核心技術(shù)，存在較高的技術(shù)門(mén)檻。

另一方面，補(bǔ)貼作用持續(xù)弱化，市場(chǎng)導(dǎo)向明顯，下游主機(jī)廠對(duì)動(dòng)力電池的產(chǎn)品需求從此前的高能量密度向高安全和低成本轉(zhuǎn)變。

在此情況之下，動(dòng)力電池企業(yè)將根據(jù)下游客戶需求來(lái)開(kāi)發(fā)其LFP電芯產(chǎn)品，將競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)放在提升電池安全性和循環(huán)壽命以及性價(jià)比方面，能量密度不再成為電池企業(yè)電芯開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)。

不過(guò)，業(yè)內(nèi)認(rèn)為政策提出動(dòng)力電池單體能量密度要≥180Wh/kg對(duì)LFP電池的發(fā)展也有積極作用。此舉釋放出的信號(hào)在于，政策在引導(dǎo)企業(yè)建立優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，避免低門(mén)檻帶來(lái)的低水平重復(fù)建設(shè)。

對(duì)動(dòng)力電池企業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)LFP電池能量密度超過(guò)180Wh/kg主要有以下路徑：

一是優(yōu)化材料體系，例如正極材料從磷酸鐵鋰向磷酸鐵錳鋰升級(jí)、采用摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)，導(dǎo)入新型電解質(zhì)和極薄銅箔等方式，提升電芯能量密度。

二是優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，做大電芯尺寸提升電池容量，單個(gè)電芯容量至少提升至180Ah以上，并使用輕量化技術(shù)減輕電芯重量。

目前，大方型、大圓柱和大軟包已經(jīng)成為電池企業(yè)動(dòng)力電池產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要方向。

事實(shí)上，在能量密度提升方面，高鎳電池仍是主要技術(shù)方向，包括寧德時(shí)代、合肥國(guó)軒、億緯鋰能等企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了300Wh/kg的高鎳電池產(chǎn)品，甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了200Wh/kg電池系統(tǒng)裝機(jī)配套并進(jìn)入《推薦目錄》。這意味著其300Wh/kg高鎳三元電池量產(chǎn)在即。

整體來(lái)看，LFP電池能量密度要實(shí)現(xiàn)超180Wh/kg對(duì)電池企業(yè)而言有一定的難度，如果該技術(shù)指標(biāo)正式作為今后動(dòng)力電池新建項(xiàng)目的準(zhǔn)入門(mén)檻，或?qū)?duì)后期LFP動(dòng)力電池項(xiàng)目投擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)生一定影響。

不過(guò)，《規(guī)范條件(2021)》是鼓勵(lì)和引導(dǎo)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)范發(fā)展的引導(dǎo)性文件，不具有行政審批的前置性和強(qiáng)制性，這也給電池企業(yè)在后期電池技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)充方面預(yù)留了發(fā)展空間。