三元鋰電池，悄然間淪為時代的“棄子”？

2025-05-09 18:43 經濟深觀察

來源：電動車公社
作者：社長
ID：EVgongshe
還記得2019年前後的電動車市場，是怎樣一個場景嗎？
當時大家對電動車還是相對陌生的階段，再加上充電基礎設施遠遠不及現在這麼完善，使得“里程焦慮”成了電動車普及最大的障礙。
因此，幾乎所有做電動車的車企，在不約而同地幹同一件事，拼續航。
看著數字從300、400km……一路捲到了700km，似乎誰的數字越大，誰的技術就更NB。
車企們拼續航的做法也是簡單粗暴——玩命堆大電池。
於是，能量密度更高的三元鋰電池，就在那些年成了香餑餑。
根據中國汽車動力電池產業創新聯盟公佈的資料，2019年全年的動力電池裝車量中，三元鋰電池佔比高達65%，磷酸鐵鋰電池佔比僅為32%。
誰承想，短短4年之後就發生了翻天覆地的變化，三元電池和磷酸鐵鋰兩極反轉！
還是同樣的資料來源，2024年三元鋰電池的裝車量佔比已經下滑至僅25.3%，而磷酸鐵鋰電池則強勢崛起，佔比提升到了74.6%；
到了12月份，磷酸鐵鋰的裝車量佔比更是提升到了80.9%，三元鋰電池佔比下滑至僅不足20%。
這也是為什麼有部分業內人士發表觀點，照這趨勢下去，以後三元鋰電池可能存在被市場拋棄的風險。
從產品的角度來說，同樣可以反映出磷酸鐵鋰越來越受大家歡迎了。
盤點一下近幾年新上市的動力電池產品，寧德時代的神行電池、極氪的金磚電池、蜂巢的短刀電池、廣汽的因湃電池，包括即將上市的比亞迪“二代刀片電池”……
都是磷酸鐵鋰。
而且賬面資料，看起來都異常強大。續航突破1000km、支援5C以上超快充，以往經常被詬病的低溫效能衰減問題也有所緩解。
似乎，磷酸鐵鋰在效能上已經不輸三元鋰電池了。
那麼到底是什麼原因，導致原本效能強大的三元鋰電池跌落神壇，而效能沒那麼出眾的磷酸鐵鋰電池，反倒強勢崛起的呢？
一切的根源都在於兩個字，成本。
關注新能源汽車行業的朋友應該知道，新能源汽車近幾年經歷了好幾波降價，才到瞭如今“電比油低”的程度。
換句話來說，以前電動車沒現在普及度這麼高，“罪魁禍首”就是動力電池，它實在是太貴了。
作為車上最貴的零部件，價格高的時候說“一塊電池半輛車”一點都不為過。
尤其是2022年電池價格攀升至頂峰，承受著巨大成本壓力的車企，終於到了忍無可忍的地步。
原廣汽集團董事長曾慶紅直接在公開場合表達了對電池廠的不滿：“動力電池成本已經佔到新能源汽車的40~50%，甚至60%，那我現在不是在給寧德時代打工嗎？”
長安汽車董事長朱華榮也“陰陽怪氣”道：“我們要‘感謝’電池行業和上游產業‘任性’地漲價，能讓我們不斷去花錢。”
三元鋰電池作為當時市場的主流產品，導致其價格偏貴的主要原因是原材料問題。
三元鋰電池（Li(NiCoMn)O2）的縮寫為NCM，三個字母分別代表鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn），附在後面的數字代表每種元素的配比。
比如NCM523，就是鎳鈷錳5/2/3，NCM811就是鎳鈷錳8/1/1，諸如此類。
鎳和錳都是比較常見的元素，不算太貴。即便漲價，往往背後也有著不為人知的“炒作”。
鈷就比較“金貴”了，在地殼中的含量非常稀有。
目前全球已探明的鈷儲量只有830萬噸，平均丰度僅為0.0023%。其中有接近一半都分佈在剛果（金），而中國的鈷儲量只有8萬噸左右，只佔全球儲量的不到1%。
也就是說，三元鋰電池的生產製造，是高度依賴進口鈷的！
據估算，電解鈷的價格一度攀升至35萬元/噸，是電池級碳酸鋰價格的4.5倍左右。
所以，如何降低鈷的含量，就成為了當時動力電池行業降本的熱門話題。
比如，蜂巢能源專門研發出了“無鈷電池”，用不含鈷的尖晶石鎳錳酸鋰作為正極材料。
雖然成本降了大約10%，但無鈷電池卻面臨著能量密度低的問題，只有250Wh/kg，只能達到早期NCM523電池差不多的水平，而NCM811能量密度能達到300Wh/kg以上，迴圈壽命和高溫效能也不太好，所以無鈷電池到後來就逐漸銷聲匿跡了。
除此之外，三元鋰電池的安全性在當時也是個問題。
尤其是能量密度最高的NCM811電池，時不常地就會曝出幾起自燃事故。
再加上當時堅持走磷酸鐵鋰路線的比亞迪，藉機用針刺試驗來證明刀片電池比傳統三元鋰電池更安全，加深了人們對三元鋰電池“不夠安全”的印象。
成本與安全性等因素的疊加之下，行業開始將目光移向了磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰（LiFePO₄），正極材料除了鋰之外的構成元素主要是磷、鐵和氧。嚴格意義上來說，磷酸鐵鋰電池也算是無鈷電池。
由於磷和鐵元素在生活中特別常見，使得磷酸鐵鋰電池的生產成本，遠比三元鋰電池便宜。
根據2023年年底的報價，磷酸鐵鋰正極材料為4.9萬元/噸，僅為NCM523的1/3。
磷酸鐵鋰電池雖然便宜，但相比三元鋰電池缺點也十分明顯。
首先就是能量密度低。
比亞迪第一代刀片電芯的能量密度僅為140Wh/kg，而三元鋰電芯能量密度可達200-300Wh/kg。
這也就造成了，同一輛車上磷酸鐵鋰電池想要達到和三元鋰電池同樣的續航里程，需要裝更多的電池。不僅會讓車身更笨重，增加電耗，還會擠壓乘員艙空間。
當年Model 3標準續航版剛切換成磷酸鐵鋰電池時，這些問題就被不少使用者吐槽過。
工程師們就開始絞盡腦汁，想辦法怎麼才能在有限的空間裡，塞更多的電池。
於是就先是誕生了省去電池模組的CTP技術，現在寧德時代的麒麟電池和神行電池上都在用。
緊接著在此基礎之上，進一步演化出了用車身下地板充當電池包上蓋的電池底盤一體化CTC技術，以及用電池包上蓋充當車身下地板的電池車身一體化CTB技術，主打一個見縫插針：
不過，隨著電池空間利用率越來越逼近物理極限，想要讓磷酸鐵鋰從“能用”到“好用”，就不得不從電池材料層面去做優化了。
前面提到，最近幾年磷酸鐵鋰電池的效能有了顯著突破，續航能做到1000公里，支援800V平臺5C以上倍率高壓快充，這就與磷酸鐵鋰材料本身的提升脫不開干係了。
既然原本磷酸鐵鋰能量密度低，那麼為何不能像“壓縮餅乾”一樣，把磷酸鐵鋰給壓“緊實”一些，把能量密度提升上去呢？
雖然聽上去有些簡單粗暴，但這確實是最近幾年磷酸鐵鋰材料進化的方向。
這就不得不提一下，近期在電池圈子很火的“高壓實密度磷酸鐵鋰”技術了。
目前市面上主流的磷酸鐵鋰壓實密度，通常在2.4-2.5克/立方厘米。而高壓實密度磷酸鐵鋰，可以做到2.6-2.7克/立方厘米。
通常情況下，磷酸鐵鋰製備過程中，都是隻做一次燒結工藝的，業內人士簡稱其為“一燒”。
雖然“一燒”相對省時省力，但其缺點是磷酸鐵鋰顆粒不均勻，有大有小，這些會導致磷酸鐵鋰的效能打折。
而“高壓實密度磷酸鐵鋰”，其核心工藝就是在“一燒”之後，再次進行溫度更高的二次燒結，簡稱“二燒”。
經過二燒之後，原本的大顆粒都被燒成了小顆粒，顆粒分佈更加均勻。就好比碼放整齊的櫃子一樣，更方便鋰離子對號入座，從而提升快充效能。
同時減少了晶體內部的缺陷，可以讓磷酸鐵鋰進一步形成更緻密的晶體結構。
“格子”變多了，能量密度自然也就高了。
同時，為了進一步提升磷酸鐵鋰的導電效能，現在還會在磷酸鐵鋰表面做一層碳包覆。類似於海綿吸水一樣，讓鋰離子流動交換速度更快，從而提升導電倍率。
最終實現的效果，就是能讓磷酸鐵鋰，在效能上越來越接近三元鋰電池。
除了能量密度和快充效能以外，磷酸鐵鋰相比三元鋰電池另一大缺點低溫效能差的問題，工程師們也在著手透過材料最佳化的方式解決。
從微觀角度來說，磷酸鐵鋰低溫衰減，是溫度變化引發的晶體結構相變導致的，如果能找一種元素“支撐”住晶體結構，讓磷酸鐵鋰不容易相變，就可以改善這個問題。
所以，現在的磷酸鐵鋰通常會摻雜一些“過渡元素”，比如鎂、鎳等等，起到支撐作用。
除了能量密度、快充效能、低溫效能以外，磷酸鐵鋰電池還有個“小毛病”，就是不容易檢測出電池剩餘電量。
三元鋰電池通常是電量越少，電壓越低，很容易透過電壓直接判斷電池剩餘電量。
但磷酸鐵鋰電池，甭管有電還是沒電，電壓都特別穩定，幾乎沒什麼變化，很難透過電壓直接判斷電池剩餘電量。
這也是為什麼，在比亞迪DM-i系列車型的官方使用者手冊裡，通常會推薦使用者一個星期充滿一次電，進行電量校準的原因。
而現在，越來越多的車企開始最佳化BMS演算法，結合溫度變化、電流、壓力等資訊，對磷酸鐵鋰電池電量估算的偏差進行修正，從而讓磷酸鐵鋰電池電量顯示更精準。
總之，磷酸鐵鋰電池近幾年經歷了相當多的技術革新，早已今非昔比，才因此獲得了市場和使用者的青睞。
磷酸鐵鋰電池從邊緣逐漸走向主流的過程，是在成本選擇的大背景下，疊加電池結構與原材料本身的技術突破形成的結果。
磷酸鐵鋰電池規模的進一步增長，又促成了製造成本降低，讓磷酸鐵鋰電池在價格上相比三元鋰電池更具優勢，從而形成了“滾雪球”式的良性迴圈。
換句話來說，如今新能源汽車價格能持續下降，從油電同價再到電比油低，磷酸鐵鋰電池的崛起功不可沒。
而磷酸鐵鋰電池的崛起，實際上與近幾年增程車的崛起如出一轍。
那些看似低端、落後的技術，其背後還蘊藏著相當大的潛力值得挖掘。
還是那句話，技術沒有優劣之分，適應時代方可生存。

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