磷酸铁锂电池比能量如何迈过180Wh/kg？

近期，工信部发布《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》(征求意见稿)(下称《规范条件(2021)》)和《锂离子电池行业规范公告管理办法(2021年本)》(征求意见稿)。

其中，《规范条件(2021)》提到，新建设的动力电池项目，能量型动力电池项目单体能量密度应≥180Wh/kg，电池组能量密度应≥120Wh/kg。

此外，《规范条件(2021)》还对正极材料、负极材料、电解液、隔膜等扩建项目产品性能进行了要求。

目前，业内量产的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在180Wh/kg以下。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。

对此，多位动力电池企业高层认为，该技术指标看似已经触探了LFP电池能量密度的“天花板”，但对具备较强竞争实力的动力电池企业而言可以实现。

例如，蜂巢能源第二代L600短刀片LFP电芯已经完成开发，单体容量提升至196Ah，能量密度超过185Wh/kg，体积能量密度超过430Wh/L，预计将在2022年Q3实现量产。

国轩高科目前成熟量产的LFP电芯能量密度已经达190Wh/kg，试验电芯已达210Wh/kg，规划2025年达到260Wh/kg。

亿纬锂能表示公司动力型LFP电池主要产品皆可实现能量密度≥180Wh/kg，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达180Wh/kg的LFP电芯已经在2020年大规模量产交付，并计划在2021年推出的比能量达190Wh/kg的LFP电芯。

而作为动力电池市场的龙头企业，宁德时代的LFP动力电池已经在全球范围内大规模装机应用，其单体能量密度超过180Wh/kg也没有难度。

业内人士认为，从技术角度而言，LFP电芯能量密度超过180Wh/kg可以实现，但从产业化角度来看，对动力电池企业仍有一定的技术难度。

据悉，目前市场上量产的LFP电池能量密度大部分都能接近180Wh/kg，但还没有哪家电池企业的LFP电芯能量密度100%都超过180Wh/kg。

一方面，LFP电芯要突破能量密度“天花板”，需要电池企业在材料体系开发、电芯结构设计、电池制造工艺等方面具备核心技术，存在较高的技术门槛。

另一方面，补贴作用持续弱化，市场导向明显，下游主机厂对动力电池的产品需求从此前的高能量密度向高安全和低成本转变。

在此情况之下，动力电池企业将根据下游客户需求来开发其LFP电芯产品，将竞争优势放在提升电池安全性和循环寿命以及性价比方面，能量密度不再成为电池企业电芯开发的主要目标。

不过，业内认为政策提出动力电池单体能量密度要≥180Wh/kg对LFP电池的发展也有积极作用。此举释放出的信号在于，政策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。

对动力电池企业而言，实现LFP电池能量密度超过180Wh/kg主要有以下路径：

一是优化材料体系，例如正极材料从磷酸铁锂向磷酸铁锰锂升级、采用掺硅补锂技术，导入新型电解质和极薄铜箔等方式，提升电芯能量密度。

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升至180Ah以上，并使用轻量化技术减轻电芯重量。

目前，大方型、大圆柱和大软包已经成为电池企业动力电池产品开发的主要方向。

事实上，在能量密度提升方面，高镍电池仍是主要技术方向，包括宁德时代、合肥国轩、亿纬锂能等企业已经研发出了300Wh/kg的高镍电池产品，甚至已经实现了200Wh/kg电池系统装机配套并进入《推荐目录》。这意味着其300Wh/kg高镍三元电池量产在即。

整体来看，LFP电池能量密度要实现超180Wh/kg对电池企业而言有一定的难度，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，或将对后期LFP动力电池项目投扩产产生一定影响。

不过，《规范条件(2021)》是鼓励和引导行业技术进步和规范发展的引导性文件，不具有行政审批的前置性和强制性，这也给电池企业在后期电池技术开发和产能扩充方面预留了发展空间。