锂电池能用铁锂电池组不跟逆变器通信就不能用吗？CAN RS485 RS232哪个更好用？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池组不跟逆变器通信就不能用吗？CAN RS485 RS232哪个更好用？

锂电池组为什么要跟逆变器通信，难道不通信就不能用了吗？经常有朋友这样问我。今天就跟大家解说一下，有说得不对的请指出。这些年来，储能系统飞速发展，尤其是在光伏、锂电池行业成本大幅下降的背景下，很多因为价格过高，无法大批量使用的应用场合，现在可以大面积铺开了，光伏发电、户用储能、工商业储能、电动汽车、充电桩正在以燎原之势，在全球扩张。幸亏我国新能源行业和电动汽车行业够争气，硬是在欧美日企业占绝对优势的市场中杀出了一条血路，成为全球竞争力第一，成为这个市场的最大最有实力的玩家。

德国U型潜艇大量使用铅酸电池储能

储能系统并不是很新鲜的产品，早在二次世界大战中，就大量使用到了有北大西洋狼群之称的德国U型潜艇上，当时用得最多的是铅酸电池。潜艇在水面航行时，柴油发电机一边给铅酸电池充电，一边给船提供动力，一旦下潜，水下就得使用铅酸电池提供动力。由于铅酸电池能量密度低，导致潜艇在水下不能长时间工作，所以要经常浮出水面补电，很容易被攻击，德国大量潜艇都是在水面上被击毁的。

铅酸电池的放电曲线非常简单，能量密度低，根据电压，很容易判断电量的多少，很长一段时间里，根本就没有电池管理系统，也不会影响到正常使用。但是随着锂电池的大批量商业应用，情况发生了根本性的变化。锂电池的能量密度和循环使用寿命超出铅酸电池5倍以上，甚至更高。能量密度太高了，稍微管理不好就会出现大问题，比如燃烧或者爆炸。

储能用铅酸电池组

以最常用的三元锂电和磷酸铁锂电池举例，单节三元锂电标称电压3.7V，磷酸铁锂标称电压3.2V。早期锂电池使用都是单节或者两节电池串联使用，输出3.7V或者7.4V电压，应用比较简单，对电池的一致性要求不高。但是随着储能电量越来越大，电压也做得越来越高。以输出电压为300V的车载三元电池组为例，要串联81个左右的电芯，这时对电池的一致性要求就非常高了，如果一致性不达标，串联中的某几个电池容量较小的电池，会在充电的时候首先充满，放电的时候首先放光，就会形成过冲或者过放，一旦出现一两次这样的情况，锂电池就会报废，严重的就会起火或者爆炸。这时候，就需要有电池管理系统BMS对电池进行有效的管理。它可以实时精确管理电池组每个电芯，让每个电芯处于最佳状态，一旦发现有问题能第一时间进行保护和告警，防止出现危险情况。

特斯拉储能电站大批量使用磷酸铁锂电池

如果在一些存储电量不大，充放电功率比较小，比较平缓的场合，锂电池组只上硬件控制的BMS，是没有问题的。但是，如果在大功率储能产品上，就一定要带通信功能的锂电池组了。因为锂电池在不同电压、电流、电量和温度下，它的工作特性是不一样的，还有不同电芯厂的电芯也会有微小差别，这些逆变器是不可能知道的，这时就必须由锂电池组告诉逆变器自己的实时工作状态，逆变器知道这些状态后，就会调整自己的控制策略，让锂电池处在最佳工作状态，这样可以大幅提升电池的工作寿命和安全性。所以，上了5度电以上的储能系统，一定要有通信功能。就像有个网友说的那样，锂电池组带通信功能还有一个好处，就是每个电芯的运行情况通过网络都能查到，但是并不是所有的平台都会把这个数据给客户看。

一般电池组上会有RS232/RS485/CAN的接口，有朋友问，我用哪个比较好呢？建议采用的顺序是CAN/RS485/RS232。在电池组比较多的时候，强烈建议使用CAN总线，很多汽车、火车上都是用CAN总线的，可见这个安全性和速度是最好的。

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

资料来源：安泰科，GGII，Marklines，中金公司研究部

正极环节企业格局怎么看？

截至2019年底，磷酸铁锂正极需求及价格已跌至谷底。 2017年初至2019年底，磷酸铁锂正极均价由10.5万元/吨断崖式下滑至4.1万元/吨。

目前产业链尾部已经基本出清，格局明晰，龙头具备高产能利用率、及进一步扩产能力。 中国磷酸铁锂正极产业链在过去经历了“需求增长之下大规模投产——产能严重过剩——价格及企业盈利大幅下滑——尾部出清、龙头集中度提升”的阶段，目前格局已经趋于稳定。龙头企业产能、扩产计划、产能利用率全面领先。

图表: 磷酸铁锂正极产量及增速

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 磷酸铁锂正极均价

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 2019年磷酸铁锂正极企业市占率

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 铁锂正极主要企业的产能及计划、产能利用率

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

投资建议： 我们认为磷酸铁锂产业链底部已过、2020年有望迎来明显改善。电池环节有望直接受益于铁锂电池带来的成本下降与竞争力提升；正极环节需求弹性显著，龙头企业优势凸显；碳酸锂环节需求边际向好。

风险提示： 新能源车销量不及预期，动力电池成本下降与性能进步不及预期。

文章来源

本文摘自：2020年2月19日已经发布的《特斯拉若装载磷酸铁锂电池意味着什么？》

曾韬 SAC 执业证书编号：S0080518040001

张月 SAC 执业证书编号：S0080519090002

赵宇辰 SAC 执业证书编号：S0080119050029

王雷 SAC 执业证书编号：S0080118040030 SFC CE Ref：BNN451

2020年2月19日已经发布的《“无钴电池”对上游能源金属影响几何？》

詹奥博 SAC 执业证书编号：S0080518070002 SFC CE Ref：BLZ827

陈彦 CFA SAC 执业证书编号：S0080515060002 SFC CE Ref：ALZ159

林轩 SAC 执业证书编号：S0080118090006

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