行业新闻丨从“蛰伏”到“惊蛰” 磷酸铁锂加速逆袭

    “蛰伏”多年的磷酸铁锂电池在2020年表現可以说“高光”。在政策、技术和市場的共同推进下，磷酸铁锂产业链就此打开新一轮的市場周期。被三元电池占用市场份额多年以后，磷酸铁锂电池2020年迎接“高光时刻”。

    自2020年三季度至今，磷酸铁锂电池的需求量和出货量俱增，仅12月就实现6.89Gwh的装机量，领先三元电池近1Gwh。“预计2021年磷酸铁锂我国市場装机量将迎接40GWh至50GWh的需求量，尤其是在个人乘用车、储能、二三轮电动车等市場。”中关村新型电池技术革新联盟秘书长于清教预测。

    从2020年初比亚迪刀片电池面世，到年中特斯拉国产Model3入门车系换“心”，再到年末“扎堆”新能源乘用车销售排行榜，磷酸铁锂电池在刚过去的2020年迎接“高光时刻”。

据中国汽车动力电池产业创新联盟公布的统计数据，2020年我国动力电池总计销量65.9GWh，同比下降了12.9%。在其中，三元锂电池总计销售34.8GWh，同比下降了34.4%；磷酸铁锂电池总计销售30.8GWh，同比增加49.2%，成为唯一实现同比增加的动力电池种类。

    被三元电池占用市场份额多年以后，磷酸铁锂电池总算“吐气扬眉”了。

    当年4月，新能源补贴政策公布，不仅规定补贴前销售价须在30万元之内，还明确将来2年平缓补贴退坡幅度和节奏，且维持电池系统能量密度指标不改变，2021年至2022年原则上维持技术指标总体平稳。

    在此背景下，乘用车主机厂加快发布磷酸铁锂电池主力车系。工信部最新一批新能源汽车申报目录表明，23款标注电池种类的纯电车型中，有9款使用磷酸铁锂电池，比例近四成。非常值得关心的是，在其中一汽集团的红旗E-QM5和奔腾E05两款车系所搭载的动力电池来源于弗迪电池，这代表着继全系车系加快切换后，比亚迪刀片电池真正打开外供。

    “2020年，新能源汽车可持续发展水平更强，因而也被行业定位为新能源汽车市场化发展壮大的元年，整个产业发展进入了一个新阶段。”工信部装备工业一司汽车发展处副处长马春生在2020年底的一次媒体沟通会上作出这样判断，依据的是新能源汽车市场的两个方面变化：一是个人消费占比从两年前的20%大幅提升至近70%；二是非限购城市购买比例到达60%。

随着销售端主体的变化，“量入为出”成为消费者和车企的一同抉择。

    在乘联会统计分析的2020年新能源汽车零售排名榜上，前10名中至少有4款车系搭载磷酸铁锂动力电池，分別为特斯拉Model3、宏光MiniEV、奇瑞eQ和比亚迪汉EV，全年累计销售量分別为13.75万辆、11.28万辆、3.82万辆和2.88万辆。

    从销售价上看，四款车系呈现两极化。特斯拉国产Model3和比亚迪汉EV的价格超出20万元，宏光MiniEV和奇瑞eQ的销售价仅为几万元。在其中，特斯拉国产Model3的入门车系因换装宁德时代的磷酸铁锂电池，销售价下探至25万元之内，令当月的生产量环比提升约1万辆到达2.29万辆。

    磷酸铁锂电池的“高低端通吃”，归功于其与生俱来的性价比竞争优势和技术革新不断提升的能量密度。

    华安证券测算，磷酸铁锂的使用成本费用约为0.08元/Wh，相比较三元正极材料能够 节约0.15至0.21元/Wh，相应降低成本65%至72%。在现阶段优惠政策下，带电量55kWh、续航405公里的三元电池替换为磷酸铁锂电池，成本费用可下降0.46万元至0.56万元。

    国轩高科近期公布了单体能量密度为210Wh/kg的磷酸铁锂软包电池，及其与CTP原理相似的JTM技术，即将卷芯直接安裝在模组中。“（磷酸铁锂软包电池）现阶段已超出三元常规523电池的水平，接近622电池的能量密度。”国轩高科工程研究总院常务副院长徐兴无称。

    最近，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳院士团队发布的一篇文章，让市場意识到磷酸铁锂电池仍有潜力可挖。

    文章内容中，王朝阳展现了一款热调制磷酸铁锂（TM-LFP）刀片电池，利用在平常的磷酸铁锂电池正极增加用以内部加热的镍箔，便能彻底解决其在低温环境下的电化学性能难题，能够在全气候条件下充电10分钟而实现250英里续航里程。除此之外，其优化的温度智能管理系统，更进一步提高了CTP效率和减低电池系统成本费用，使用寿命可以达到200万英里。

    5G基站的建设规划早就打开了磷酸铁锂电池用以基站储能的市場空间。据天风证券测算，7000次循环寿命下，磷酸铁锂电池的成本费用仅为传统铅酸电池的三分之一；预计2020年至2023年间，5G基站产生的备用电源储能需求量分别为7.6GWh、9.7GWh、10.8GWh和11.9GWh。从2020年初开始，中国移动、中国铁塔等陆续采购招标磷酸铁锂电池用以基站储能。

    船舶应用领域，全球电量最大的纯电动商用船舶——“长江三峡1”号游轮在2020年底正式动工，配备的就是宁德时代的磷酸铁锂电芯组合而成电池组，总电量达到7.5MWh，超过100辆纯电动汽车的电池容量之和。亿纬锂能、国轩高科等也在紧跟布局这一领域。

    自2020年三季度至今，磷酸铁锂电池的需求量和出货量俱增，仅12月就实现6.89Gwh的装机量，领先三元电池近1Gwh。

    进到2021年，磷酸铁锂电池旺盛的需求量还在持续。“今年春节实际上也休息不了几天，现在市场需求还较为旺，排单都较为满。”国轩高科的一位工作人员如是说。

    下游厂商放量交货，产业链供求关系失调，上游材料价格上涨。

    对于短时间内上游材料涨价的预估，电池厂商表明，因为有年后生产储备的需求量，采购较为集中化；材料生产厂家则称，由市场供求关系关系决定价格行情。

    “从2021年开始，全球锂电池市场需求将有显著提高，但现阶段看来，全产业链的产能供货相对缓慢，有效供货不够。”宁德时代董事长曾毓群日前表明，未来5年，锂电产业市场将迎接井喷期，快速进到TWh时代（1TWh=1000GWh）。

    随着市场需求进一步扩张，上游材料厂商开启新一轮提产周期，下游电池龙头企业也必然要深层次相互合作，以确保材料的平稳供货。

    在此背景下，德方纳米、富临精工（江西升华）、湖南裕能等铁锂材料企业率先开启提产方案，磷酸铁锂电池出货量第一的宁德时代则以注资入股的方式深层绑定上述公司，比亚迪也出現在湖南裕能的增资扩股名单表中。

    深圳市百耐信科技科技有限公司是一家集研发、制造、销售与技术服务为一体的国家高新技术企业。公司2010年成立于深圳市，经近十年的发展建立并健全了高质量的目标管理体系，专门为新能源锂电组装以及制造领域提供整套的生产设备与技术服务。公司秉承百分百投入，耐心服务，值得信赖的经营理念，不断开拓创新，拼搏进取，我们致力于成为优秀的新能源锂电池组装设备与技术服务商。

    随着18650电池在新能源领域的广泛应用，自动化设备成为电池企业核心竞争力之一。作为国内设备企业的代表企业，百耐信科技根据电池模块组的特点，自主开发了锂电池PACK自动化装配线：该自动线集成了锂电池贴纸机、锂电池分选机、锂电池电池组自动组装机、CCD视觉识别系统、锂电池自动点焊机。选用全自动上料、自动分选机构，保证产品采用电芯一致性的同时，可全自动扫描获取电芯条形码，并与PACK条形码做好等级划分然后绑定和记录，结合后台系统能够完整追溯产品生产制造的数据信息。

    现阶段该装配线已实现电池及模组在上料、分捡、组装、焊接、测试等环节的全过程自动化，节奏稳定。现阶段在生产关键步骤中增加了自动检测系统、自动校验、自动处理系统，完全使用机械手替代了传统式人工的繁杂作业，确保了产品品质的稳定性。目前实际运营数据表明，自动线整体运行安全稳定、处理效率高、成品品质稳定。

    该自动线具有对整个生产制造过程的所有测试数据进行采集、管控、统计，让计划层和控制层进行信息交互，实现对生产过程中的测试结果和数据进行有效追踪和品质管控，真正实现锂电池组组装生产的信息化和自动化的“两化”融合，使锂电池组组装向“工业4.0”迈进。

    本系列产品为双面自动焊机，效率高；采用9轴纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    本产品采用纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，适用点焊任意角度镍片分流槽方向，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    可选配焊头内置进口压力传感器，可实时监控压力值及自动追踪补偿，保证焊接过程中焊接压力一致性。

    本公司晶体管点焊机具备独特的双脉冲焊接性能，提供更优良的焊接质量脉冲，采用不同能量对焊接物体连续两次放电。电源采用精确的数字控制，能预存32组参数，并可随意更改、调用。采用数字化设置焊接参数，键盘操作清晰明了，方便快捷。

    焊接电流上升快，短时间内即可实现高品质焊接。能对焊接电流、电压、功率、电阻的波形进行动态实时监测。 焊接时间可调节的最小分度为10ms，让精度更加的精确。焊接脉冲宽度可调，焊接飞溅小，焊点不变色。并且提供定电流、定电压、电流和电压组合等三种控制方式。

    本公司自动分选机系列产品自带高精密内阻、电压、自动测试系统，此系列设备支持十档分选，能根据设定好的内阻、电压值，将电芯精准的送到指定的档位。每次可同时测五只电芯，分选速度快，稳定性高，可使每颗锂电池性能高度一致。并且可以和自动贴青稞纸机对接使用，大大节约人工。

    收料槽装备满料传感器，满料触发系统自动声光报警，取走电池后，收料器自动复位，如此循环工作。扫码机自带感应开关，感应到电芯时自动扫描电芯上的条码。喷码机上方也装有感应开关，感应到电芯时自动喷码至电芯上。

    设备的操作界面采用Windows操作系统，设计人性化，简单明了，轻松掌握。自带工控数据库，测试数据按批次存储，电芯条码与测试的电压内阻数据相对应，可下载提取并永久保存，方便后期数据追溯跟踪。

    本公司自动分选机系列产品自带高精密内阻、电压、自动测试系统，设备支持二十档分选，能根据设定好的内阻、电压值，将电芯精准的送到指定的档位。每次可同时测五只电芯，分选速度快，稳定性高，可使每颗锂电池性能高度一致。并且可以和自动贴青稞纸机对接使用，大大节约人工。

    收料槽装备满料传感器，满料触发系统自动声光报警，取走电池后，收料器自动复位，如此循环工作。扫码机自带感应开关，感应到电芯时自动扫描电芯上的条码。   

    设备的操作界面采用Windows操作系统，设计人性化，简单明了，轻松掌握。自带工控数据库，测试数据按批次存储，电芯条码与测试的电压内阻数据相对应，可下载提取并永久保存，方便后期数据追溯跟踪。

    本公司自动贴纸分选一体机是将贴青稞纸机与分选机相结合形成自动流水线，工作效率大大提高。贴纸机产品采用伺服电机运动控制器与气动控制相结合，冲压刀模不粘胶，能循环工作，青稞纸贴合牢固，贴合一致性很好，可提高后期自动化点焊效率。

    而分选机部分自带高精密的内阻、电压、自动测试系统，可根据设定好的电压、电阻值范围，将电芯精准送到指定的档位。分选速度快，稳定性高，使每颗电芯的性能高度一致。

    操作界面简单明了，易于操作，设计非常人性化，可轻松掌握。

    本公司视觉CCD检测设备可通过CCD视觉识别方式判定电池组的电芯不同方式组合后电芯正负极的正反方向，并输出判定结果。以便快速确认所有电池组的全部电芯的正负极摆放是否正确。并且可支持自动启动及手动启动模式。

    该设备采用1000万像素高清定焦镜头，设备的最大检测范围为500mmx360mm，该设备编程简单便捷，可根据电芯的不同组合方式设定判定标准，可存储编程文件任意组。检测性能稳定可靠，效率高，可大大提供生产效率并降低错误率。

    百耐信-动力电池组综合测试系统功能支持：充电激活、单串压差测试、单串内阻差测试、充电电压、充电电流、充电△V充电DCR测试、充电过流保护、交流内阻（ACR）测试、直流内阻（放电DCR）、放电电压、放电电流、放电△V、放电过流保护、放电过流恢复、短路保护功能、短路激活充电等多项综合功能测试。

    综合测试仪电池放电电流增加两个档位，能快速看出两个测试结果差距。并且可以根据电池属性不同，在过流测试时，如果达不到过流测试起始电流，电池将自动进入保护状态。综合测试仪支持设置测试电流上限，电池过流测试达到设置值之后自动退出测试，防止大电流烧坏电池。 

    锂电池的不一致性的危害我们都很熟知：容量损失、寿命损失、内阻增大，而为了应对电池的不一致性除了在电池组组装之前进行精细的分选，再有就是综合测试仪中动态压差的测试功能，就是为了检测出电池组充放电的一致性。

    综合测试系统100V/400A/500A系列可细分为100V100A、100V200A、100V300A、100V400A、100V500A、100V600A五个档位，分别支持的放电电流及过流测试最大电流为100A、200A、300A、400A、500A、600A。

    综合测试仪是针对动力电池组的生产检测需要，研发专用于可充电池综合检测，测试仪可以对电池的一些参数做一个定量的精确的测量，可以测量电池的开路电压，内阻，充电，放电性能，电池容量特别针对锂电池的功能还有过充电保护，过放电保护，过电流保护，短路保护等功能，并测出过相应的数值，极大的方便了电池的生产和售前售后服务工作，采用非常简单的几个步骤就可以直观的判断电池的性能和好坏，同时也具有快速筛选的功能，可以设定测量参数的上限和下限，可以容易的从一批电池成品中快速检测出不良电池，提高了生产效率。

    百耐信-回馈型电池组老化柜系列的整个系统能量具有双向流动性，且能自动调节能量方向，电能从三相电网到电池包，放电时，电能从电池包回馈到三相电网。

    此系列老化柜配备大功率隔离变压器，能有效隔离整套系统与电网，保证系统的可靠、稳定运行。

    此系列老化柜的DCAC模块采用空间矢量调制技术，数字化控制，使得电压利用率高，电流谐波分流更小。储能模块可实现双通道充放电能量的内部转换；两个通道之间若充放电的能量相等，两个通道之间的能量相互转化效率可达99%。DCAC模块采用先进的PID调节技术，多重保护机制，保证设备运行稳定。

    此系列老化柜的输出电流转化快、电流无超调现象，避免设备对电池组的冲击。并且配备CAN2.0接口，可接入电池包BMS数据，能在充放电过程中实时掌控电池包的状态。并且能够与PACK生产线做通讯，如OPC、以太网等接口协议。