铁锂电池描述锂铁电池是什么？和普通的碱性干电池有什么区别？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂铁电池是什么？和普通的碱性干电池有什么区别？

相信各位对于干电池都不会陌生，平时许多小东西小物件里面都可能会要使用到干电池，比如时钟，电动小玩具，无线鼠标等等，而我们最常使用的干电池型号就是5号电池和7号电池。

但是不知道大家有没有详细了解过干电池的原理以及种类，可能其中有的人会比较了解，我们现在一般最常使用的就是碱性干电池，它又叫做碱性锌锰电池或者是碱锰电池。其原理就是电解二氧化锰来进行电子的转移从而实现放电。

这种碱性电池的性能最均衡，性能耐用性等等都比较好，但是有一个比较严重的问题那就是可能会导致漏液，并且还可能会对于环境产生污染和危害。

其实我们除了最常使用的这种碱性干电池之外，还有一种碳性电池，学名是中性锌-二氧化锰干电池，这种电池的缺点就是放电容量比较小，通俗的说就是不太经用，同时也容易出现漏液问题，但是最大的优点就是价格便宜，有时候更低甚至都不要一块钱一粒。

而近年来又出现了一种新的锂铁电池，其采用了全新的内部材料，也被称之为第三代干电池，相比于前两代电池，其优点也是不少，比如不会出现漏液问题，容量大经得用，重量也比较轻，储存适应的条件范围也是比较广，储存时间长，对于环境无污染，但是其也有一个最致命的的缺点，那就是现阶段价格还比较昂贵。

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中金：电动车用铁锂电池意味着什么？

来源：中金点睛

铁锂可带来多少成本下降？

铁锂价格与成本当前显著低于三元电池

价格： 铁锂低于三元15％以上。 根据GGII数据，至4Q19，三元与铁锂PACK的不含税价格为0.83、0.75元/Wh，而至2M20，根据CIAPS数据，三元与铁锂PACK的不含税价格已下降至0.77、0.64元/Wh，而三元与铁锂电芯的价格已下降至0.64、0.51元/Wh。铁锂当前单位价格低于三元15％以上。

成本： 我们测算铁锂低于三元20％以上。 根据我们对宁德时代成本的测算，材料价格导致的正极成本下降与更简单的热管理、BMS导致的PACK环节成本的下降使得宁德时代当前三元成本较铁锂低20％以上。

图表: 铁锂价格当前低于三元15％以上

资料来源：GGII，CIAPS，中金公司研究部

图表: 我们测算认为铁锂成本较三元低20％以上

资料来源：GGII，CIAPS，中金公司研究部

铁锂性能适用于哪些车型？

对于铁锂电池在乘用车的应用，核心问题在于性能是否满足现有市场要求？

？优势： 铁锂电池具备低成本、高循环寿命、高安全性的优点。

劣势： 铁锂电池在体积能量密度、质量能量密度、低温性能、倍率性能上，较三元电池性能位于劣势。特别是在能量密度方面，是制约铁锂电池在乘用车应用的主要原因。

市场需要什么样性能的电池？

从能量密度与里程两个维度看， 我们认为终端需求成本能量密度高于140Wh/kg，同时续航里程短期来看350km以上，中长期来看400-600km的车型会是市场主导。

从电池配套角度， 能量密度方面我们认为400km及以下的中低里程车型适配于140-150Wh/kg能量密度锂电，而500km以上车型更适配于160Wh/kg以上能量密度锂电。快充、低温性能我们认为更多需要对使用场景与区域进行进一步细分定位。

图表: 纯电乘用车当前平均能量密度高于145Wh/kg

资料来源：宁德时代公告，CIAPS，GGII，中金公司研究部

图表: 纯电乘用车平均续航在300-400km

资料来源：万得资讯，中金公司研究部

龙头企业具备将铁锂电池批量应用于400km车型的能力，但需要结合CTP技术。

宁德时代可通过CTP，实现乘用车140-150Wh/kg铁锂成组能量密度，并降低体积能量密度差的影响。 从下表可以看到，宁德时代在客车中已实现91％的成组率，达到最高161Wh/kg的成组能量密度，单体层面则已达到178Wh/kg。宁德时代应用于乘用车最大的单体电芯容量228Ah，我们以宁德时代同级别231Ah铁锂电芯为基准，当成组率在80-85％级别时，成组能量密度可达140-150Wh/kg。考虑到乘用车带电量小于客车，且空间较客车也更小，因此90％以上成组率较难。参考国轩当前80％左右成组率，我们认为85％的成组率在宁德时代CTP技术应用下可达到，对应宁德时代有望实现在乘用车150Wh/kg的铁锂成组能量密度。

考虑到CTP对电芯的更高要求，我们认为有能力在头部车企批量供应铁锂电芯的锂电企业并不多。 CTP由于进一步省去模组，因此PACK层面直接监控单体电芯，若电池PACK出现局部故障，则不能如以往替换模组，而需要直接替换完整的PACK。因此CTP应用下，对于批量电芯的一致性、安全性、稳定性较非CTP下的PACK，要求更严苛。

图表: 我们认为宁德时代有能力在乘用车上利用铁锂电池达到140-150Wh/kg的成组能量密度

资料来源：CIAPS，GGII，松下财报，特斯拉财报，中金公司研究部

比亚迪与宁德时代均推进CTP应用，但技术路线有所不同。

比亚迪通过刀片电池，首次实现铁锂电芯下乘用车里程超600km。 比亚迪刀片电池技术是通过电芯与模组层面共同的创新以实现，在电芯层面通过多软包小电芯的内串联实现长条型类电芯，并将长条型刀片电芯密集组合为PACK，大幅提升体积能量密度，质量能量密度方面也受中间结构件减少有所提升，实现140Wh/kg成组能量密度与605km NEDC续航。

宁德时代是基于现有大电芯产品，通过去少模组或去模组化，来实现CTP。 宁德时代在电芯层面沿用现有的方形产品，在模组层面通过正向的设计以实现减少模组，以降低中间结构件耗材，提升体积与质量能量密度。

宁德时代CTP更易推广商业化，同时我们认为当前NCM811的CTP依旧有难度。 宁德时代由于未使用新电芯，创新主要是在PACK设计层面，对现有的产能可充分利用，更易于商业化。同时，考虑到NCM811单体安全性较523有所减弱，我们认为模组层面的设计依旧需要，来强化NCM811 PACK的安全性。

图表: 宁德时代CTP的路径是大电芯下的去模组化

资料来源：宁德时代，中金公司研究部

图表: 比亚迪CTP路径为刀片电芯直接成组

资料来源：比亚迪专利说明书，中金公司研究部

铁锂需求弹性几何？

2014-19年间磷酸铁锂份额由82％下滑至32％。 2019年，中国动力电池装机量62GWh、同比增长9％。其中三元电池装机量38GWh、同比增长24％，份额占比提升近8ppt至62％；而磷酸铁锂电池装机量20GWh、同比下滑8％，其份额约32％、相比2018年下滑约6ppt，相比2014年下滑近50ppt。

图表: 中国分类型动力电池装机量

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

图表: 中国分类型动力电池装机市占率

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

目前磷酸铁锂广泛应用于商用车，而纯电乘用车中装机占比仅4％。 据我们统计与测算，2019年纯电乘用车、纯电客车、纯电专用车、插电混乘用车、插电混客车中，铁锂电池占比分别4％、96％、80％、0％、20％。其中，磷酸铁锂在纯电乘用车中的装机占比自2014年以来下降51ppt，在插电混乘用车中的装机占比自2014年的95％以来持续下滑驱零，而在客车、专用车中保持着较高水平。

图表: 2019年中国动力电池装机拆分（分车型）

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

图表: 2019年中国各车型的磷酸铁锂电池装机占比

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

我们预计磷酸铁锂产业链拐点已至，对应正极环节弹性显著，碳酸锂供大于求格局边际改善。

磷酸铁锂正极： 我们测算2020年，纯电乘用车中磷酸铁锂电池装机占比每提升1ppt、将带来2.5-3％的磷酸铁锂正极需求弹性。 我们预计2020年中国新能源汽车销量约156万辆、对应同比增长34％，动力电池装机量约82GWh、对应同比增长31％。而其中，我们认为2020年磷酸铁锂主要弹性在于纯电乘用车，因此我们假设2020年，纯电乘用车中磷酸铁锂电池装机占比分别提升至5％、10％、15％、20％四种情景，对应2020年中国磷酸铁锂动力电池总装机量分别22、25、28、31GWh，分别对应11％、25％、40％、54％的同比增速。

图表: 2020年磷酸铁锂动力电池预测

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

碳酸锂： 磷酸铁锂动力电池占总需求比例有限，我们预计将边际改善需求、但不会影响实质性的供需格局。 据安泰科数据及我们统计预测，2019年，全球碳酸锂需求中，动力电池占比约38％、而其中磷酸铁锂占比仅约26％，对应磷酸铁锂动力电池占碳酸锂总需求约10％。而据中金有色组预计，2019-20年全球碳酸锂需求量分别约29.7/35.0万吨，而供给-需求量分别约11.6/8.3万吨，因此，磷酸铁锂动力电池的需求回暖将改善碳酸锂边际需求，但是无法改变2020年供大于求的格局。整体上看，我们认为锂总需求在未来3年有望实现20％左右的复合增长，供给端的过剩或将在2020~2021年逐渐消化，碳酸锂价格有望自2020年底开始逐步回升，氢氧化锂由于供需格局良好，价格上行动能更强。

图表: 2019年全球碳酸锂需求拆分、及其中新能源汽车需求分材料拆分