2021年以來動力鋰離子電池行業的一些新變化引人矚目，尤其是磷酸鐵鋰離子電池的回潮。2021年五月和七月開始，我國市場上磷酸鐵鋰離子電池產量和裝車量開始超過三元鋰離子電池。三季度以來，磷酸鐵鋰離子電池增速持續超過三元鋰離子電池。

包括特斯拉、蔚來、小鵬在內的造車新勢力，以及廣汽埃安等傳統車企的標準續航或者低續航車型都開始采用磷酸鐵鋰離子電池。比亞迪今年四月更是宣布旗下電動汽車將全部采用磷酸鐵鋰刀片電池。一時間，似乎磷酸鐵鋰離子電池將取代三元鋰離子電池重新成為市場主流。

但磷酸鐵鋰離子電池“卷土重來”只是硬幣的一面。電動汽車市場是多樣化的，不同車企的技術路線和產品開發策略也不盡相同，用戶有關續航里程的需求和使用環境更是千差萬別。因此，磷酸鐵鋰和三元鋰離子電池仍有各自不同的市場。

從動力鋰離子電池的發展歷程來看，磷酸鐵鋰和三元鋰都屬于第二代動力鋰離子電池（一般認為第一代是錳酸鋰離子電池，下一代也就是第三代動力鋰離子電池將是全固態電池）。第二代電池的發展過程基本上是從磷酸鐵鋰到三元鋰，再到完全不含鈷的鎳酸鋰，能量密度逐漸提升，充放電倍率更高，安全性也不斷改善，成本則不斷下降。

EV世紀認為，至少到2025年，磷酸鐵鋰和三元鋰仍將是動力鋰離子電池兩條重要的技術路線，但使用場景和適用車型會有差別。在車企的產品組合中，續航里程更長的中高端車型將會更多搭載三元鋰離子電池。

成本因素讓磷酸鐵鋰離子電池“卷土重來”

據我國汽車動力鋰離子電池產業創新聯盟的數據，產量方面，2021年九月，磷酸鐵鋰離子電池產量為產13.5GWh，同比上升252.0%；三元鋰離子電池產量9.6GWh，同比上升102.6%。1-九月，磷酸鐵鋰離子電池累計產量71.6GWh，同比累計上升291.4%。三元鋰離子電池產量6.3GWh，同比上升131.1%。

從裝車量來看，九月，三元鋰離子電池裝車6.1GWh，同比上升45.6%；磷酸鐵鋰離子電池裝車9.5GWh，同比上升309.3%。1-九月，三元電池裝車量累計47.1GWh,占比51.2%，同比累計上升99.5%；磷酸鐵鋰離子電池裝車量累計44.8GWh,占比48.7%，同比累計上升332.0%。

磷酸鐵鋰離子電池的回潮有多種因素，但重要的誘因是主機廠降成本。由于補貼逐漸退坡并將最終退出，而“雙碳”目標倒逼車企加大電動汽車銷售力度，因此，主機廠普遍面對降低電動汽車成本的壓力，使之能與傳統內燃機汽車相競爭。

另一方面，磷酸鐵鋰離子電池技術過去幾年也有提升，再加上CTP等結構創新技術優化了電池包的內部結構，使系統能量密度出現較大幅度的提升，在一定程度上彌補它的短板。

十月十二日，在我國電動汽車百人會主辦的2021全球新能源與智能汽車供應鏈創新大會上，我國電子科技集團公司第十八研究所研究員肖成偉表示，從2020年純電動乘用車電池系統能量分布來看，140-160Wh/kg中很大一部分是磷酸鐵鋰離子電池，160Wh/kg以上以三元電池為主。目前低成本的純電動汽車以磷酸鐵鋰離子電池為主，高性能車以三元鋰離子電池為主。但現在有一部分高端車型采用磷酸鐵鋰技術路線，也有一些車企在探索將三元鋰和磷酸鐵鋰離子電池混用的方向。

高鎳三元鋰離子電池仍是高端車型主流技術路線

雖然過去幾個月磷酸鐵鋰離子電池的風頭蓋過了三元鋰離子電池，但磷酸鐵鋰離子電池一些固有缺陷仍無法從根本上解決，比如能量密度的天花板比較低，目前搭載磷酸鐵鋰離子電池的純電動汽車的NEDC續航里程基本上可以達到600km，再往上發展的空間已經很小。因此，單次充電續航700km及以上的純電動汽車只能使用三元鋰離子電池。

此外，磷酸鐵鋰離子電池低溫性能差、SoC不精確、充電速度慢等難題依靠自身也無法解決，用在中低端的經濟型車上，用戶體驗也不好。

一個非常典型的例子是極為重視用戶體驗的蔚來正在探索將磷酸鐵鋰和三元鋰混裝的技術方法。據公開信息，這款混裝電池包的重要性能較磷酸鐵鋰離子電池有提升，但仍然達不到三元鋰離子電池的水平，實際的用戶體驗尚待觀察。為了給用戶更多選擇，蔚來在供應75kWh磷酸鐵鋰和三元鋰混裝電池的同時，也供應100kWh三元鋰離子電池。

不僅是蔚來，近期上市的一些中高端車型，比如極氪001、嵐圖Free、極狐阿爾法S等都采用了三元鋰離子電池。因此，在電動汽車消費升級的背景下，以三元鋰為代表的高端電池仍有很大發展空間。

此外，從電池技術本身發展趨勢來看，從磷酸鐵鋰到三元鋰、再到固態/半固態、鋰硫、鋰空氣電池等不斷演進的技術路線仍是電池行業未來發展的方向。雖然在某個階段的技術發展可能會有反復，但總體的前進方向不會改變。

升鎳降鈷，新一代NCMA材料更均衡

何謂高端動力鋰離子電池？EV世紀認為，同時滿足高能量密度（長續航）、高安全性、快充等技術要求，同時降低對鈷等稀有金屬元素的依賴，并且，成本上還要可負擔。

綜合一些高端車型的電池方法、主機廠和電池公司的技術路線以及專家觀點判斷，未來3-5年，高鎳正極+硅碳負極仍是高端電池的主流技術路線。比如，寶馬iX3、奧迪e-tron、保時捷Taycan、沃爾沃XC90PHEV等搭載了高鎳低鈷的三元電池。

十月十二日，在我國電動汽車百人會主辦的2021全球新能源與智能汽車供應鏈創新大會上，我國電池工業協會副理事長黃學杰指出，由于全球鈷資源越來越少，因此，動力鋰離子電池降鈷是大趨勢。

雖然大方向都是高鎳低鈷，但重要動力鋰離子電池公司的技術路線選擇并不相同。例如，韓國電池公司已在三元的基礎上進一步升鎳降鈷，將鎳的比例提升至90%上下。

高鎳意味著鈷和錳的比例降低，低鈷甚至無鈷會對電池的內部結構和性能出現新的影響，因此，要對正極材料進行調整，比如NCMA的四元方法，或者是完全去鈷之后再摻雜一些其他材料。

LG新能源主推的是NCMA四元電池，據了解其正極材料鎳含量達到88%，鈷的比例則降至5%，加入鋁可以抑制鈷元素的不穩定雜質生成。負極材料為包覆了硅碳層的石墨。這種材料體系在提高能量密度并降低成本的同時，確保充放電速度和效率。

這種四元電池的系統能量密度達到300Wh/kg以上，搭載這種電池的電動汽車一次充電可續航650公里（WLTP工況），充電效率也大幅提升，充電5分鐘可行駛280公里。

此外，高安全隔膜，應用人工智能和深度學習技術的智能BMS，通過OTA實現的大數據和安全診斷算法結果的傳送，以及實時優化的安全監控和預警，應用最新安全技術的模組與CTP高集成設計等手段也確保了它的安全性和可靠性。

SKI（已更名為SKOn）也是全球最先量產高鎳三元電池的公司之一，目前已經量產NCM811三元電池。SKI也計劃2022年開始在全球量產鎳含量更高的NCM9/0.5/0.5電池，其能量密度將比該公司目前的NCM三元電池280-290Wh/kg的能量密度更高，預計將超過310Wh/kg。從充電速度來看，充10分鐘可實現400公里續航里程。

三星SDI的高鎳三元路線似乎將重點放在了NCA上。外媒此前報道稱，三星SDI正在與EcoProBM共同研發鎳含量達92%的NCA正極材料，并以此開發能量密度更高的三元鋰動力鋰離子電池。

同樣都是高鎳體系材料，三元的NCM/NCA和四元的NCMA有何不同？寧波容百新能源科技股份有限公司總裁助理佘圣賢告訴EV世紀，高鎳四元材料與三元材料相差不大，但在熱穩定性方面要好一點，從而有助于進一步提高安全性和循環壽命。寧波容百是專注于電池正極材料研發的一家公司。該公司目前正在開發Ni90體系的正極材料，已進入小批量量產階段，同時，Ni96體系材料也在開發中，預計2022年實現量產。

肖成偉表示，在高鎳NCM材料基礎上進一步優化組分的NCMA多元材料具備高容量、長循環和高安全性的特點。他也進一步解釋了高鎳NCM、NCA和NCMA三種材料的特點。

高鎳NCM材料雖然具有較高的放電容量，但循環過程中過渡金屬元素溶解并遷移到負極表面造成SEI膜的破壞與生長，會對其循環性能造成較大的負面影響。

高鎳NCA材料雖然比NCM材料具有更好的循環性能和更低的Li/Ni混排程度，并且因為Al元素在抑制過渡金屬元素溶解和不可逆相變方面的效果要好于高鎳NCM材料，但NCA材料在長期循環中二次顆粒的粉化和破碎問題比高鎳NCM材料更嚴重。

高鎳NCMA材料通過在高鎳NCM材料中引入一定Al元素，在兼具二者優點的同時，能夠有效抑制各自的缺點，實現材料性能的最優化。在NCMA材料中，Al和Mn的共摻雜不僅能夠抑制過渡金屬元素的溶出及其后續對負極表面SEI膜的破壞，有效減少層狀材料的體積膨脹，抑制二次顆粒內部裂紋的出現，減少循環過程中二次顆粒粉化程度，還顯著改善了一次顆粒之間的晶界強度，提高了顆粒的耐壓性能，能夠進一步提升材料長期循環的顆粒結構穩定性、此外，因為Al-0鍵的強度比Mn-0鍵的強度更高，Al的引入提高了材料的熱穩定性，NCMA材料應用到電池中能體現出更好的安全性能。