（三元PK磷酸铁）锂电池成本之争，谁更胜一筹？
前言
这两年，三元锂电池绝对是新能源乘用车当之无愧的主角，然而近期在第336批《道路机动车辆生产企业及产品》目录中披露的信息中显示，搭载磷酸铁锂电池的车型在新能源乘用车中的占比接近50%，如果放到全部申报的新能源汽车产品来看，这个比例已经扩大到75%。
品牌
| 车型
| 电池类型
|
北汽
| EU5
| 磷酸铁锂
|
宝骏
| E100
| 磷酸铁锂 |
比亚迪
| 唐EV
| 磷酸铁锂 |
欧拉
| 好猫
| 磷酸铁锂 |
奇瑞
| 小蚂蚁
| 磷酸铁锂 |
思皓
| e-40X
| 磷酸铁锂 |
五菱
| 宏光MINI EV
| 磷酸铁锂 |
荣威
| Ei5
| 磷酸铁锂 |
在这次的工信部公告之前，磷酸铁锂其实早已重新“登上舞台中心”。今年从年初比亚迪造势自家刀片电池，力推磷酸铁锂材料开始，到后来特斯拉Model 3的磷酸铁锂版本出现在工信部新车名单之中，再到如今工信部新车公告中频现磷酸铁锂新车，让市场认识到“铁电池时代”真的来了。同时多家一线电池制造商也不断扩大磷酸铁锂电池产能，除了国内两大动力电池巨头宁德时代和比亚迪之外，国轩高科的表现令人吃惊。七月份国轩高科装机量环比增长超过80％，其中最大的贡献便来自宏光MINI EV这款车型，国轩高科为该车提供磷酸铁锂电芯。可以预见的是，在未来一段时间内，搭载磷酸铁锂电池的车型会越来越多。磷酸铁锂电池之所以能卷土重来，再现辉煌，是多方面因素共同作用的结果，笔者认为原因有两点：安全、便宜。①在行业发展初期，“里程焦虑”是电动车的“阿克琉斯之踵”般的致命短板，于是追求高能量密度和高续驶里程成为各家车厂彰显技术实力的焦点赛道。于是，能量密度较高的三元锂电池成为了动力电池应用舞台当仁不让的主角。但是，大规模应用三元锂电池导致的纯电动汽车自燃事故频发，无论是特斯拉，还是北汽、蔚来等均未能幸免，对行业未来和车企的品牌都造成了恶劣的影响；而采用磷酸铁锂的车型，自燃的风险则极低，纵然能量密度稍低，但仍能满足使用需求，在“自燃风险”这把悬头利剑的高压之下，重新使用安全系数更高的磷酸铁锂电池就显得合情合理了。②经计算，磷酸铁锂不仅安全可靠，综合使用成本也远低于三元锂电池，设计简单，性能稳定。在电池能量密度要求不高的商用车和专用车领域，磷酸铁锂一直都是各家车厂的首选。下面我们就系统的分析一下三元锂和磷酸铁锂电池的成本都差在哪里，差了多少。动力电池在不同的正负极材料下其成本有一定差别，整体来看材料成本占比较大，人工成本、折旧及其他制造费用占比较小，而材料成本则主要以正负极材料、隔膜、电解液和组件为主。我们在动力电池成本模型里将 PACK 成本拆分成材料成本和生产成本，其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及 PACK 材 料，生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考 ANL 的成本测算模型，选取方形电池进行成本拆分。
我们假设单车带电量 60kWh，包括 1 个电池包，20 个模组和 240 个电芯，以上假设主要用于测算模组和 PACK 组件成本。我们选取三元动力锂电池 523 型和磷酸铁锂电池作为研究对象进行分析比较。参考当升科技公告数据，我们假设三元（523）正极材料实际克容量为 157mAh/g。参考国轩高科和丰元股份公告数据，目前国内磷酸铁锂正极材料实际克容量基本已经达到150mAh/g，我们取 145mAh/g 的平均水平作为磷酸铁锂正极材料实际克容量假设。参考杉杉股份公告数据，我们假设负极活性材料（人造石墨）实际克容量为 350 mAh/g。
1、正极材料
正极材料包括正极活性材料、正极用碳添加剂（导电剂）、正极粘合剂、正极集流体（铝箔）和正极组件正极端子。据我们测算，目前三元 523 正极活性材料、导电剂、粘合剂、铝箔、正极端子度电成本分别为 195.25、1.81、5.42、6.08、6.53 元/kWh，磷酸铁锂电池分别为 73.59、2.19、6.57、6.74、6.55 元/kWh，活性材料均占成本的绝大比重。考虑到材料损耗，我们测算得出三元 523 正极材料度电总成本为 238.99 元/ kWh，磷酸铁锂正极材料度电总成本为 106.27 元/ kWh，两者正极材料成本相差较大，主要是由于近年来磷酸铁锂价格下降较快，而三元正极材料价格受贵金属相对稀缺影响价格降幅相对较小。
2、负极材料
负极材料包括负极活性材料、负极粘合剂、负极集流体（铜箔）和负极组件负极端子。据我们测算，目前三元 523 负极活性材料、粘合剂、铜箔、负极端子度电成本分别为 48.66、0.99、41.37、19.32 元/kWh，磷酸铁锂电池分别为 52.27、1.07、45.81、19.54 元/kWh，负极材料中活性材料、铜箔和负极端子成本占比较高，粘合剂占比较低。考虑到材料损耗，我们测算得出三元 523 负极材料度电总成本为 122.59 元/ kWh，磷酸铁锂负极材料度电总成本为 131.87 元/ kWh。由于能量密度的不同以及其他材料接近的原因，磷酸铁锂电池的负极材料成本高于三元电池。
3、隔膜
三元和磷酸铁锂电池隔膜的度电成本较为接近，三元为 31.29 元/ kWh，磷酸铁锂的为 34.86 元/kWh，区别同样在于磷酸铁锂电池能量密度较低导致材料用量多于三元。
4、电解液
电芯材料中电解液占比较隔膜略低。三元 523 电解液的度电成本为 20.93 元/ kWh，磷酸铁锂为 25.28 元/ kWh。
5、电芯其他材料
除以上外，电芯其他成本主要还包括外壳和导热片，整体占比较低。三元 523 和磷酸铁锂电池其他电芯材料的度电成本分别为 12.18 和 12.69 元/ kWh。
6、模组、PACK 材料
按照工艺顺序电芯之后是模组和 PACK，其中模组材料包括电压控制器、模组端子、模组外壳以及模组连接器，PACK 材料主要包括 PACK 端子、汇流条和 PACK 外壳。据我们测算，三元 523 电池的模组材料和 PACK 材料度电成本分别为 102.8 和 58.15 元/ kWh，磷酸铁锂的分别为 105.77 和 58.19 元/ kWh。至此，我们已完成 PACK 总材料成本的测算，经加总后得出三元 523 和磷酸铁锂的 PACK 所有材料的总度电成本分别为 586.92 和 474.93 元/ kWh。考虑电池管理系统和热管理组件成本的情况下，我们测算得出目前三元 523 和磷酸铁锂电池系统材料总度电成本分别为 660.92 和 548.93 元/ kWh。
动力电池生产成本包括人工成本和制造费用，制造费用其中有包括设备和房屋建筑折旧及其他制造费用。我们假设 1GWh 产能设备投资价值 3 亿元，人工 400 人，每年工作 300 天，每天工作 8 小时，人工小时数为 960000 小时/年，工时费 25 元/时，对应 2400 万元/年，得出人工成本 24 元/KWh；设备折旧年限为 8 年，年折旧率为 12.5%，得出设备折旧 37.5 元/KWh；单GW 产线占地面积 4500 平方米，房屋建筑固定资产支出 15000 元/平方米，折旧年限为 20 年，年折旧率 5%，得出房屋建筑固定资产折旧为 3.38 元/KWh。整体上，我们测算得出三元 523 和磷酸铁锂电池人工的度电成本分别均为 24 元/KWh，折旧对应的度电成本分别均为 40.88 元/KWh，其他制造费用对应的度电成本分别均为 11.29 元/KWh。
仅考虑电芯的情况下，三元 523 和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为 486.96 和 374.44 元/kWh。
在考虑模组、PACK 及电池系统的情况下，三元 523 和磷酸铁锂电池系统的总度电成本分别为 724.91 和 612.40 元/kWh。
全文完~
