摘要：2020年以來，磷酸鐵鋰電池市場開始回暖并進入了新的增長周期。特斯拉搭載磷酸鐵鋰電池迅速拉動了磷酸鐵鋰市場。2021年初新能源汽車補貼政策正式落地，給主機廠在新能源車型規劃方面指明了方向。2021年之后磷酸鐵鋰電池在新能源汽車、儲能、二輪車、重型卡車、電動船舶都將有更加強勁的發展。本文依據作者的工作經驗和公開信息，總結了磷酸鐵鋰材料的產銷情況、市場集中度、價格趨勢以及磷酸鐵鋰電池企業新的發展方向。

1、引言

       隨著全球經濟不斷發展，能源危機逐步加深、環保意識不斷增強，作為新能源及環保低碳的動力電池產業得到迅猛發展，而鋰離子電池憑借其優異的性能以及適中的制造成本成為眾多動力電池的主流發展方向［1］。隨著材料及電池性能技術不斷突破和生產成本的逐步下降，鋰離子電池質輕、續航里程長、適用范圍廣、能量密度高、輸出功率高的優勢將逐步得到強化，被作為主要的動力電池發展，是當今新能源車動力電池的主要類型［2］。目前國內外產業化應用的鋰離子動力電池正極材料有磷酸鐵鋰（以下簡稱為LFP）、錳酸鋰、三元（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等［3， 4］，其中磷酸鐵鋰以其較高的安全穩定性、較長的循環壽命和更低的成本優勢在國內得到了迅速的成長［5－9］，伴隨著新能源汽車及動力電池的快速發展，近幾年磷酸鐵鋰材料行業技術工藝不斷成熟，同質化競爭凸出，基于技術快速迭代和產業生態合作，磷酸鐵鋰市場在穩步成長中加快向龍頭企業集中，行業集中度進一步提升。磷酸鐵鋰固有的成本優勢，在成本敏感的市場存在頑強的生存空間，疊加一些新技術方案可在一定程度解決性能短板。在過去的一年，磷酸鐵鋰產業鏈需求已經回暖，供需格局得到了改善，磷酸鐵鋰在動力電池市場地位回升將會得到進一步強化。

2、磷酸鐵鋰電池的應用領域

       磷酸鐵鋰電池目前應用的領域包括新能源汽車、儲能、5G基站、二輪車、重型卡車、電動船舶等領域，其中新能源汽車領域應用占比最大，包括新能源乘用車、新能源客車和新能源專用車；儲能領域目前使用磷酸鐵鋰電池占比超過94％，包括新品電池與梯次電池，主要應用在UPS、后備電源以及通訊儲能等領域；電動船舶市場未來發展預期較好，該領域應用目前全部是磷酸鐵鋰電池；磷酸鐵鋰電池在二輪車換電市場也開始應用起量。隨著市場開始進一步擺脫政策化，走向真正市場化，磷酸鐵鋰電池的機會也將進一步打開。

3、磷酸鐵鋰電池的應用展望

3.1在新能源汽車領域的應用展望

       2020年以來，磷酸鐵鋰電池市場開始回暖，進入到新的增長周期，去年年初特斯拉與寧德時代合作入局“無鈷電池”，讓磷酸鐵鋰電池再一次回到舞臺中央。特斯拉電動車搭載磷酸鐵鋰電池無疑迅速拉開了磷酸鐵鋰電池在動力電池市場強勢回歸的序幕。受國產Model 3、比亞迪漢EV、宏光MINI EV等多款配套磷酸鐵鋰電池的車型銷量大幅增長帶動，包括寧德時代、比亞迪、國軒高科、瑞浦能源、鵬輝能源等多家電池企業，在乘用車市場的LFP電池裝機電量大增。根據行業數據統計，磷酸鐵鋰電池出貨量占動力電池總出貨量比例從2019年28％回升至2020年的35－40％左右。

       2021新年伊始，最新的產業動態預示，LFP電池將在2021年的乘用車領域掀起一股浪潮。從產業政策層面看，2021年初新能源汽車補貼政策正式落地，給主機廠在新能源車型規劃方面指明了方向。從大的趨勢看，新能源汽車已經完成了由國家政策為推手的產業發展方式，向市場需求為推手的發展方式的轉變。2021年新能源汽車補貼標準在2020年基礎上退坡20％，補貼政策的實施疊加補貼過渡期的消除，將有利于促進2021年新能源乘用車全年產銷量正常增長。從產業布局層面看，寧德時代、比亞迪、國軒高科等頭部電池企業都在積極加碼磷酸鐵鋰電池產能建設．寧德時代和比亞迪推出的基于磷酸鐵鋰方案的CTP電池和刀片電池已經得到了市場認可，目前正在積極擴充旗下磷酸鐵鋰電池產能。除此之外，國軒高科也對其LFP電池產品進行了技術升級，日前最新推出了210Wh／Kg磷酸鐵鋰軟包電芯和JTM技術。各大主流電池公司均在大幅擴充LFP電池產能和進行產品升級，并在2021年乘用車LFP電池配套方面搶占市場先機。總體來看，隨著各大乘用車主機廠加快推出LFP車型和電池企業進一步降低制造成本，LFP電池在乘用車領域的競爭優勢將進一步凸顯，國內乘用車領域的動力電池裝機排名也將出現新一輪調整。

       為了估算我國2021－2025年磷酸鐵鋰電池的裝機量，我們進行如下假設：首先，我國新能源汽車產銷在2021－2023年保持穩步增長；2024－2025年高等級自動駕駛和新能源汽車的協同效應顯著體現。至2025年，新能源乘用車產銷規模達到550萬輛，加上商用車、專用車后接近600萬輛，基本實現《新能源汽車產業發展規劃（2021－2035 年）》的預設目標。其次，純電動乘用車內部，A00 級車型保持約20％份額，且磷酸鐵鋰電池依托成本優勢滲透率逐年提升，最終占據主導地位；A0～A1級車型保持約50％份額，綜合考慮空間、續航、成本和動力性等因素，鐵鋰占比穩中有升，總體而言，磷酸鐵鋰動力電池迎來乘用車領域的用量和定位雙升。最后，純電動乘用車每類車型的單車帶電量逐年小幅提升。基于以上預估，至2025年，國內磷酸鐵鋰動力電池裝機量預計將達 136GWh，磷酸鐵鋰在動力電池市場中的份額有望達到40％到50％之間。如果放眼全球，考慮到主機廠龍頭企業對磷酸鐵鋰電池的態度也有所轉變，鐵鋰電池可能有更廣闊的的市場空間，屆時，全球僅用于動力電池的磷酸鐵鋰年產量可能逼近50萬噸左右。總之，從產業發展初期的主流選擇、產業快速發展期到逐步成熟期，磷酸鐵鋰動力電池即將迎來蓬勃發展，并有望最終基業長青。

3.2在通訊儲能領域的應用展望

       磷酸鐵鋰電池在5G基站方面的應用也呈現出快速增長態勢，開啟了新的市場機會， 2020年上半年，中國鐵塔和中國移動先后進行5G基站備用電源磷酸鐵鋰電池儲能項目的招標，中標企業包括鵬輝能源、億緯鋰能、南都電源、中天科技、海四達、雙登集團、雄韜電源、光宇電源、力朗電池等。《中國鐵塔與中國電信備電用磷酸鐵鋰電池產品聯合集中招標項目招標公告》正式發布，招標預估量為2．09GWh。未來中國至少需要新建或改造1438萬個基站，以單站能耗2700W、應急4h進行估算，5G基站儲能市場未來將提供155GWh的磷酸鐵鋰電池需求空間，對應的市場規模將超過1000億元。

3.3在二輪車領域的應用展望

       磷酸鐵鋰電池在電動自行車行業也得到了很好的應用，從國內市場看，新國標的實施，帶來了大規模的替換需求，將推動兩輪電動車的銷量不斷走高。共享經濟持續發展，共享電單車大規模投放市場，也為兩輪電動車的產銷量走高提供了強勁動力。在寧德時代、比亞迪、國軒高科等電池龍頭企業與哈啰、滴滴等共享電單車巨頭合作的帶動下，磷酸鐵鋰電池放量明顯，多家原以錳酸鋰電池或三元電池為主要技術路線的二輪車電池企業開始轉向磷酸鐵鋰電池，2021年磷酸鐵鋰電池的市場份額有望大幅增加。綜上，二輪車在新國標、共享、外賣、快遞、出口等眾多利好因素的驅動下將會迎來爆發式增長，在2022～2023年期間超過5000萬輛，直奔6000萬輛而去，初步預測到2025年，70％的電動自行車將為鋰電車型。

       從海外市場看，新冠疫情改變了歐美許多民眾的出行理念和出行方式，電動兩輪車以其清潔、便捷的優點深受歡迎東南亞及印度等地經濟蓬勃發展，低成本、可靠耐用的電動兩輪車以其無與倫比的性價比，將成為數億計民眾出行的主要交通工具。海外市場的強勁需求，將為中國電動兩輪車的產量增長提供千萬級別的增量空間。兩輪電動車，將成為一個數千億規模的巨大產業，成為中國制造業的象征，伴隨著一帶一路戰略走向全球化，服務數十億人的出行，為全人類的幸福生活提供動力。

3.4在重型卡車領域的應用展望

       磷酸鐵鋰電池在重卡領域的應用在加速拓展。工信部公示了最新一批《道路機動車輛生產企業及產品公告》，新能源物流車方面出現了16款重卡，其中10款明確搭載磷酸鐵鋰電池。而且電動重卡憑借超高的經濟性已經被例如公鐵聯運、礦場、鋼廠、港口等領域所采用。行業預計在“十四五”期間，純電動重卡滲透率可以達到10％，如果2025年重卡銷量達到100萬輛，純電動重卡預計近10萬輛。以一汽解放J6P純電換電牽引車為例，其配備的是寧德時代的磷酸鐵鋰電池，電量達282kWh。如果以250kWh作為平均水平來計算，10萬輛重卡至少需要配備25GWh的電池。

3.5在電動船舶領域的應用展望

       電動化的浪潮在船舶領域正加速席卷。電動船舶和電動汽車的應用領域大有不同，對鋰電池的性能要求側重點也不盡相同。目前不少電池企業已經加快了鋰電船舶布局，寧德時代、億緯鋰能和國軒高科是電動船舶領域布局的典型代表企業。就目前來看億緯鋰能、寧德時代、國軒高科所布局的電動船舶，無一例外都采用了磷酸鐵鋰電池。目前，相比傳統的燃油成本，磷酸鐵鋰電芯價格在船舶應用領域已具備經濟性。安全性方面，近年磷酸鐵鋰動力電池及BMS電池管理系統發展迅速，充放電倍率的提高使船舶啟動加速及動力操控性更好，也已經具備了在船舶上推廣應用的技術條件。磷酸鐵鋰電池以其高安全性、長壽命、低成本、性能均衡等多方優勢成為現階段船舶用動力電池的最優選擇。

       隨著環保政策日趨嚴格，同時鋰電池技術的不斷提升，預計未來幾年船舶電動化將進入快速發展期，而且純電動船將成為發展的主流方向。一輛新能源汽車的鋰電池容量平均在40－50度，而一艘豪華電動游船的電池容量在3000度左右。預計2025年全球電動船舶市場規模將達450多億元，市場前景十分廣闊。船舶電動化帶來的鋰電池需求將進入快速增長期，預計2025年電動船舶對磷酸鐵鋰電池的需求量將超過6GWh。

4、磷酸鐵鋰材料的產銷情況、市場集中度及價格趨勢

       磷酸鐵鋰電池大勢逆襲的趨勢下，磷酸鐵鋰材料其產銷情況、市場集中度、價格也隨之發生變化。從產銷數據上看， 2017－2018年產量保持在7－8萬噸，2019開始儲能領域的需求增長導致總產量提升至9－10萬噸，2020年由于下半年需求旺盛，磷酸鐵鋰產量增至14萬噸。2021年新能源汽車、重卡、船舶、電化學儲能等多個領域需求共同釋放，估算今年磷酸鐵鋰材料需求達到25萬噸左右。從市場集中度方面，2020年磷酸鐵鋰電池市場集中度較高，幾家頭部企業占據了大概80％－90％的市場份額。從價格方面來看，由于磷酸鐵鋰電池出貨量增加導致的短期供需緊張，磷酸鐵鋰材料從2020年11月初開始漲價， 2021年初，主流磷酸鐵鋰材料價格為4－4．3萬元／噸左右，儲能用磷酸鐵鋰材料價格為3．5－3．8萬元／噸左右，動力用磷酸鐵鋰材料價格為4．3萬元／噸左右。但考慮到行業總磷酸鐵鋰材料產能并不小，同時受上游礦產期貨影響較小，預計2021年磷酸鐵鋰材料價格將在小幅上漲后維持平穩運行。

5、磷酸鐵鋰電池企業新的發展方向

       磷酸鐵鋰電池在2021年之后會有更大規模的應用，磷酸鐵鋰電池企業在產品、經營、技術、布局等方面將呈現出如下變革：電池端銷售轉運營，企業將銷售模式轉變為租賃運營，這會直接提高鐵鋰電池全生命周期經濟性，并改善產品毛利率；在儲能、船舶等下游市場，銷售環節呈現需求波動大，項目數量多，但單次采購量低等特點，方形鐵鋰電池通用化需求增強，特別是在通信儲能和工業儲能環節，模塊化將有利于加速下游企業應用速度；鐵鋰材料在鐵鋰電池市場技術門檻降低，市場規模擴大、應用場景更加豐富的趨勢下，產品型號將逐漸統一，銷售價格進一步降低，企業生產效率和生產規模進一步提高；由于磷酸鐵鋰材料生產成本中，用電成本占比較高，隨著隨著寧德時代、比亞迪等企業在成渝、關中地區建廠，鐵鋰材料企業可以在各地電力價格差異尋找適合自身發展的平衡點。目前我國成渝、云貴、內蒙地區電力價格低廉，化工原料基礎完善，可支撐企業承接部份的產能轉移。

6、結語

       邁入2021年，毫無疑問，磷酸鐵鋰電池將會在更加多元化的市場應用中開啟更大的空間。成本和安全性將繼續是電池供應商在多種電池應用場景中需要首先考慮的因素，磷酸鐵鋰電池的優勢在逐漸顯現。在動力系統的全面電動化中，陸地交通車輛全面電動化的趨勢不可逆轉；船舶電動化也在加速，相關標準陸續完善；儲能領域，包括與電網結合的大型儲能和以5G基站為代表的小型儲能，將會繼續成為磷酸鐵鋰電池的第二大戰場，這些都將是磷酸鐵鐵鋰電池唱主角的應用市場。此外，在新興應用市場中，包括電動叉車、電動助力車、數據中心備電、電梯備電、醫療器械電源等場景，都將會給磷酸鐵鋰電池帶來一定的機會和空間。可以預見，未來磷酸鐵鋰電池的應用范圍將快速擴大，在動力電池市場地位將會得到強化。

       致謝：感謝科技部國際合作項目（2019YFE010200），科技部重點研發計劃（2019YFA0705703和2018YFB0104400），清華大學－佛山先進制造研究院基金（2019THFS0132），清華大學自主科研計劃（2019Z02UTY06）支持。感謝中美清潔能源中心（CERC－CVC）和清華大學－張家港氫能與先進鋰電技術研究中心的支持。

References

［1］ 謝樂瓊， 王莉， 胡堅耀， 等． 鋰離子動力電池產業技術發展概述［J］． 新材料產業 2019， （01）： 38－44．

［2］ 王莉， 何向明， 高劍， 等． 鋰離子電池正極材料生產技術的發展［J］． 儲能科學與技術， 2018， （05）： 888－896．

［3］ 金玉紅， 趙煜娟， 紀常偉， 等． 第三屆新型電池正負極材料技術國際論壇評述——高比能量電池及關鍵電極材料［J］． 電池， 2017，

［4］ 47 （04）： 212－215．

［5］ 應皆榮， 高劍， 姜長印， 等． 控制結晶法制備球形鋰離子電池正極材料的研究進展［J］． 無機材料學報， 2006， （02）： 291－297．

［6］ Wang L， He XM， Sun WT， et al． Crystal Orientation Tuning of LiFePO4 Nanoplates for High Rate Lithium Battery Cathode Materials［J］． Nano Letters， 2012， 12 （11）： 5632－5636．

［7］ Yang G， Jiang CY， He XM， et al． Preparation of Li3V2 （PO4）（3）／LiFePO4 composite cathode material for lithium ion batteries［J］． Ionics， 2013， 19 （9）： 1247－1253．

［8］ Yang G， Jiang CY， He XM， et al． Synthesis of Size－controllable LiFePO4／C Cathode Material by Controlled Crystallization［J］． JOURNAL OF NEW MATERIALS FOR ELECTROCHEMICAL SYSTEMS． 2012， 15 （2）： 75－78．

［9］ Yang G， Jiang CY， He XM， et al． Preparation of V－LiFePO4 cathode material for Li－ion batteries［J］． Ionics， 2012， 18 （1－2）： 59－64．

［10］ Ying JR， Lei M， Jiang CY， et al． Preparation and characterization of high－density spherical Li0．97Cr0．01FePO4／C cathode material for lithium ion batteries［J］． Journal of Power Sources， 2006， 158 （1）： 543－549．

尹蓮芳，謝樂瓊，劉建紅，程剛，王莉，何向明

清華大學核能與新能源技術研究院，北京，100084