当前,主流三元电池单体能量密度普遍在210Wh/kg以上,而主流LFP电池单体能量密度普遍低于180Wh/kg。因此,这意味着该技术指标一旦实施,将会对LFP电池产业化产生一定影响。
在这一点上,多家动力电池企业高层认为,这一技术指标看起来已经触及了LFP电池能量密度的“天花板”,但对于具有较强竞争力的动力电池企业来说可以实现。
举例来说,蜂巢能源第二代L600短刀片LFP电芯已经开发完毕,单体容量提高到196Ah,能量密度超过185Wh/kg,体积能量密度超过430Wh/L,有望在2022年Q3实现大规模生产。
目前国轩高科已成熟量产的LFP电芯能量密度已达190Wh/kg,测试电芯已达210Wh/kg,计划2025年达到260Wh/kg。
亿纬锂能表示,本公司LFP电池的主要产品均可实现能量密度在180Wh/kg以上,用于电力与家庭储能的主要产品可达到要求。
瑞浦能源单体比能量高达180Wh/kg的LFP电芯已在2020年实现大规模量产,并计划在2021年推出的比能量达190Wh/kg的LFP电芯。
作为动力电池市场的领头羊,宁德时代LFP动力电池已在全球大规模装机,其能量密度超过180Wh/kg并无困难。
从技术上讲,LFP电芯能量密度可达到180Wh/kg以上可以实现,但从产业化角度看,对于动力电池企业来说,还存在一定的技术难度。
据介绍,目前市面上量产的LFP电池能量密度大多可以接近180Wh/kg,但尚未有哪个厂家生产LFP电池的能量密度达到100%超过180Wh/kg。
首先,LFP电芯要突破能量密度“天花板”,就需要电池企业在材料系统开发、电芯结构设计、电池制造工艺等方面具备核心技术,这存在较高的技术门槛。
第二是补贴作用持续弱化,市场导向明显,下游主机厂对动力电池产品的需求由先前的高能量密度向高安全低成本转变。
因此,动力电池企业应根据下游客户需求,开发LFP电芯产品,将竞争优势放在提高电池安全性、循环寿命、性价比等方面,能量密度已不再是电池企业电芯开发主要发展目标。
然而,业界认为,政策规定提出动力电池单体能量密度要≥180Wh/k对LFP电池的发展也有积极影响。这一举措释放的信号是,政策正在引导企业建立优质产能,避免低门槛带来的低水平重复建设。
对于动力电池企业来说,实现LFP电池能量密度超过180Wh/kg的主要途径如下:
其中,一是优化材料体系,如正极材料由磷酸铁锂升级为磷酸铁锰锂,采用掺硅补锂技术,引入新型电解质及极薄铜箔等方式,提高电芯的能量密度。
二是优化电芯结构设计,做大电芯尺寸提升电池容量,单个电芯容量至少提高到180Ah以上,并采用轻量化技术以减轻电芯重量。
当前,电池企业以大方型、大圆筒、大软包为主要的动力电池产品开发的主要方向。
实际上,在提高能量密度上,高镍电池仍然是主要技术方向,包括宁德时代、合肥国轩、亿纬锂能等企业都已研发出300Wh/kg的高镍电池,这就是说300Wh/kg高镍三元电池量产在即。
从总体上看,对于电池企业来说,要想使LFP电池达实现超180Wh/kg的能量密度有一定的难度,如果该技术指标正式作为今后动力电池新建项目的准入门槛,或对后期LFP动力电池项目投扩产具有一定的影响。