磷酸铁钒锂电池 比亚迪拿下特斯拉电池订单？磷酸铁锂市场或迎来巨变 见智研究

比亚迪拿下特斯拉电池订单？磷酸铁锂市场或迎来巨变 见智研究

10月21日特斯拉公布了其三季报，在用创新高的30.5%汽车业务毛利率（传统车企和造车新势力普遍在20%以下）、创新低的6天全球汽车库存（行业平均45天左右）和破130亿的营收（同比大增57%）惊艳众人后，也提出了特斯拉的标准续航升级版Model 3和标准续航版Model Y都将使用磷酸铁锂电池，来取代之前的三元锂电池。几乎同一时间有消息称动力电池龙头比亚迪已获得了特斯拉10GWh的订单，那么这对目前的磷酸铁锂电池的总体需求有何影响？一直被诟病刀片电池产能不够的比亚迪再次被市场传言将会获得10GHh的合同？

华街见闻·见智研究在此估算了一下特斯拉的磷酸铁锂电池需求情况，考虑到明年特斯拉的销量仍会继续创下新高，但是即使和今年一样，今年前三季度特斯拉在我国销量已经接近30万辆，全年销量预计可达45万辆左右，而从全球市场来看，今年前三个季度，特斯拉一共交付627550辆汽车（已经超过2020年全年49.96万辆），全年有望达成90万辆目标，如果全部车型改为磷酸铁锂电池（暂不考虑长续航版等仍使用三元锂电池），我国市场就需要24.75GWh（以单车电池55KWh计算），全球市场需要近50GWh的磷酸铁锂电池，所以特斯拉的磷酸铁锂体系依旧基本确定是由宁德时代来主导，但是比亚迪的10GWh合同也至少可以在全球特斯拉的市场中占据20%的份额。

比亚迪与特斯拉可以说在这次10GWh合同之前，双方更多是竞争对手，比亚迪自身的新能源汽车也是相当不错，今年以来销量也是连续创下新高，燃油车份额占比已经缩减到不10%左右，完全的新能源转型就在眼前。而比亚迪此前一直受限于自身刀片电池的产能不够，甚至自身的新能源汽车的爆款车型都因此出现订单积压，交车困难的问题。

好在从去年年底以来，各大电池厂商都开始了不同程度的扩产，比亚迪也不例外，不考虑青海西宁工厂，陕西西安工厂以及部分深圳工厂的三元锂电池产能，仅看磷酸铁锂电池的产能，比亚迪旗下的弗迪重庆工厂刀片电池产能以及提高到35GWh；长沙基地的刀片电池规划产能达到20GWh；蚌埠弗迪项目规划年产能为10GWh；贵州电池生产基地的规划产能达到10GWh，累计磷酸铁锂总产能达到75GWh，而前三季度比亚迪自家车辆的动力电池需求量满打满算也就15GWh左右，未来比亚迪完成扩产以后，完成特斯拉的10GWh合同不成问题。

而且今年6月以来，比亚迪主动与多氟多、天际股份、延安必康等公司签下长单，大量采购动力电池上游材料六氟磷酸锂，在原材料持续涨价的情况下，比亚迪在固定成本的同时也稳定了未来的供给渠道，仅电解液的原材料六氟磷酸锂这一项采购的六氟磷酸锂已经达到了14470吨，折合磷酸铁锂电池115GWh，可见比亚迪已经从上游开始为未来的大扩产做好准备。

值得一提的是，在此之前，特斯拉的三元锂电池是由松下和LG新能源提供，而在中国的车型的磷酸铁锂电池则一直在使用由全球最大电池制造商宁德时代供应的电池，换言之，是宁德时代在独供。今年6月宁德时代在和特斯拉续签的长单又再次证实了这一点，宁德时代将从2022年1月至2025年12月间近4年的时间内向特斯拉提供锂离子动力电池产品。当然为了保证动力电池供货的稳定性和安全性，特斯拉之后的磷酸铁锂电池势必还会有二供和三供，比亚迪的刀片电池的引入就是一个开始，考虑到特斯拉4680电池明年就要上车，而国内不少二线动力电池厂商如比克，亿纬锂能等都在积极备战，之后不排除还有三供的出现，这也是大车企选择重要零部件的常规操作。

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磷酸铁锂与全钒液流电池谁更胜一筹？电化学储能之争引发热议

近年来，风电和光伏的发电成本显著下降，全球正朝着“新能源+储能”平价的方向快速发展。2021年起，全球储能行业进入高速发展阶段，全球新增储能装机规模10GW/22GWh，较2020年实现翻倍以上增长。截至2021年底，全球累计储能装机容量约为27GW/56GWh。考虑到2021年底全球累计风电/光伏装机规模已达到837/942GW，以此推算储能在全球风电光伏装机中的占比仅为1.5%，我们认为储能市场的高速增长才刚刚开始，行业发展前景广阔。

　　磷酸铁锂和全钒液流电池是电化学储能的两种载体，它们各自具有独特的优势和劣势。接下来将进一步分析这两种储能载体的性能。

　　一，全钒液流电池充放电原理

全钒液流电池是一种重要的大规模储能技术，基于金属钒元素的氧化还原可再生燃料电池，储能系统钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双极板收集和传导电流，从而使得存储在溶液中的化学能转换为电能，这个可逆的过程使钒电池顺利完成循环充、放电。

　　二，磷酸铁锂电池充放电原理

磷酸铁锂电池简称铁锂电池，采用橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子可以通过而电子不能通过，右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。

　　电池的上下端之间是电解质，电池由金属外壳密闭封装。电池在充电时，正极中的锂离子通过聚合物隔膜向负极迁移。在放电过程中，负极中的锂离子通过隔膜向正极迁移，锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

充电时，锂离子在电场力的作用下，从磷酸铁锂晶体表面，进入电解液，穿过隔膜，再迁移到石墨晶体的表面，然后嵌入石墨晶格中。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁，过程如上图：

放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，穿过隔膜，迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。过程如上图：

三，磷酸铁锂与全钒液流电池对比

储能电池类型

磷酸铁锂电池

全钒液流电池

安全性

使用高度易燃的有机电解液，存在热失控情形下的爆燃风险。

安全性高，采用水性溶液，不发生固相反应，避免自放电现象引起的起火爆炸。

电池结构

锂电池容量增长非线性，扩容边际成本高。

钒电池的电解液和电堆是相互独立的，因此钒电池设计灵活，可以按需组合、定制。

体积占比

体积小

体积是锂电池3-5倍

资源占比

中国锂矿资源储量占全球7%

中国钒资源储量占全球39%

成本

短期投资成本低

全生命周期内平均成本低于锂离子电池

能量密度

150-200Wh/kg

12-40Wh/kg

生命周期

单体电池100%深循环可达5000次。理论使用寿命可达10年

在不损坏电池的情况下进行深放电，循环次数≥13000次以上，电池使用寿命可达 15-20年。

四，总结

目前，锂电池的装机量在全国占比90%，但是，在大规模、大容量的储能需求场景中，钒电池蓄势待发。预计2030年长时储能装机量将达到150GW，国内钒电池累计新增24GW。日趋火热的市场和极具潜力的增长空间似乎正在逐步证明，钒电池或许真的有望引领储能的未来。

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