磷酸鐵鋰，“錳”起來了

雖然只與磷酸鐵鋰電池一字之差，但磷酸錳鐵鋰電池的故事，卻講得更有新意。

日前，坊間傳來消息，寧德時(shí)代計(jì)劃于今年下半年量產(chǎn)磷酸錳鐵鋰電池，欣旺達(dá)及億緯鋰能的相關(guān)產(chǎn)品，也已在今年上半年通過電池中試環(huán)節(jié)，正在送樣品給車企測試。

而在此之前，馬斯克也曾在特斯拉柏林工廠投產(chǎn)儀式之后的問答環(huán)節(jié)中，公然對“錳電池”表達(dá)了興趣：“我認(rèn)為錳有一個(gè)有趣的潛力。”

霎時(shí)間，仿佛一種新的電池材料，就這樣突然出現(xiàn)，然后技術(shù)成熟，走向了量產(chǎn)。

不要驚訝，其實(shí)在動力電池領(lǐng)域，錳元素早已得到應(yīng)用。尤其是在三元鋰電池之中，錳作為必不可少的“一元”，長期發(fā)揮著作用。

而此時(shí)再次引爆熱點(diǎn)的磷酸錳鐵鋰電池，則是作為磷酸鐵鋰電池的下一代進(jìn)化產(chǎn)品出現(xiàn)。

誠然，與三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池的市場份額不斷擴(kuò)多，但是其理論能量密度已經(jīng)不斷接近極限。這種情況下，誰率先掌握了磷酸鐵鋰電池的下一代產(chǎn)品，也就主導(dǎo)了接下來動力電池行業(yè)的發(fā)展方向。

不僅僅是寧德時(shí)代，據(jù)晚點(diǎn)消息，欣旺達(dá)和億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池已在今年上半年通過電池中試環(huán)節(jié)，正在送樣品給車企測試。比亞迪弗迪電池也在今年初開始小批量采購磷酸錳鐵鋰材料，目前正處于內(nèi)部研發(fā)階段。

電池廠商紛紛發(fā)力的情況下，“老樹發(fā)新芽”的磷酸錳鐵鋰電池，究竟能夠在動力電池市場之中，掀起多大的波瀾？

01、“多一字”的優(yōu)勢

魚和熊掌不可得兼，關(guān)于動力電池安全性和能量密度的平衡，也一直是行業(yè)頭疼的問題所在。

然而隨著補(bǔ)貼退坡，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的技術(shù)路線之爭，也變得愈演愈烈起來。毫無疑問，雙方的市場并不完全重合，但此時(shí)有了錳元素的加入，情況就變得微妙了起來。

首先，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度，變高了。

與鐵元素相比，錳元素可以為動力電池提供更高的電壓需求，如磷酸錳鐵鋰電池的電壓可以達(dá)到4.1V，而磷酸鐵鋰電池只能達(dá)到3.4V。

根據(jù)公式“電池能量密度=放電倍率×放電平臺/電池質(zhì)量”，如此電壓優(yōu)勢的情況下，錳電池的充放電功率更好，也就能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能量密度。

據(jù)了解，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度極值可達(dá)到230wh/kg，與磷酸鐵鋰電池170wh/kg的能量密度相比，不僅高出不少，更是能夠與三元鋰電池的能量密度“掰掰手腕”。

其次，磷酸錳鐵鋰電池具備更好的低溫性能。

磷酸錳鐵鋰電池在-20℃的低溫環(huán)境下，容量保持率能夠約75%，而磷酸鐵鋰的容量保持率在60%-70%。根據(jù)天能股份應(yīng)用在小牛電動車F0系列上的產(chǎn)品參數(shù)顯示，磷酸錳鐵鋰電池在低溫環(huán)境下續(xù)航里程提升25%。

此外，值得一提的還有，磷酸錳鐵鋰電池繼承了磷酸鐵鋰電池的安全性。

與磷酸鐵鋰電池類似，磷酸錳鐵鋰電池同樣屬于橄欖石型結(jié)構(gòu)，充放電時(shí)的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。如此一來，磷酸錳鐵鋰電池也就在某種意義上，實(shí)現(xiàn)了能量密度與安全性的平衡。

當(dāng)然，更重要的一點(diǎn)，磷酸錳鐵鋰電池具備成本優(yōu)勢。

因?yàn)槿蝈i礦資源豐富，磷酸錳鐵鋰電池的成本較磷酸鐵鋰僅增加5%-10%左右。如果從單瓦時(shí)能量密度的角度來看，整個(gè)電池系統(tǒng)的裝機(jī)成本上，磷酸錳鐵鋰電池還要略低于磷酸鐵鋰電池，并且大幅低于三元電池。

如此諸多優(yōu)勢集于一體，磷酸錳鐵鋰電池簡直就差官宣是未來電池的最終形態(tài)。然而，真實(shí)情況卻遠(yuǎn)沒有那么簡單，甚至還有些棘手。

02、“非主流”的短板

追溯往昔，磷酸錳鐵鋰電池并不是一項(xiàng)新技術(shù)。2013年，比亞迪就進(jìn)行過相關(guān)研究，并表示要推出磷酸錳鐵鋰作為磷酸鐵鋰的升級路線。

然而由于補(bǔ)貼政策向能量密度更高的三元材料傾斜，以及比亞迪沒能解決磷酸錳鐵鋰電池循環(huán)壽命過低、內(nèi)阻過大等問題，該路線并沒有成為主流，比亞迪也在2016年停止了相關(guān)開發(fā)。

比亞迪的前車之鑒表明，想要推動磷酸錳鐵鋰電池成為市場主流，不僅面臨著政策面、市場面的阻力，還有技術(shù)上的問題亟待解決。

首當(dāng)其沖的便是，雙電壓平臺問題。

錳鐵兩種不同元素的組合，雖然提高了整體電池的充放電壓，但同時(shí)也意味著兩種不同的工作電壓狀態(tài)。具體而言，鐵的電壓平臺低于錳，對應(yīng)錳與鐵的氧化還原，在3.5V電壓附近Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+；在4.1V附近，Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+。

如果電動汽車在高速行駛中出現(xiàn)電壓切換的情況，車輛就會出現(xiàn)減少或失去動能的情況，這種情況很難通過BMS進(jìn)行處理，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問題。

其次，磷酸錳鐵鋰的電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)性明顯低于三元材料和磷酸鐵鋰，因而表現(xiàn)出較差的導(dǎo)電性和較差的倍率特性。

磷酸錳鐵鋰電池首圈充放電效率在92%左右，而磷酸鐵鋰能夠做到95％以上。

錳的導(dǎo)電性差，容易出現(xiàn)極化現(xiàn)象使得放電電壓平臺縮減，而且錳原子替換鐵原子使原有八面體發(fā)生畸變（錳原子在氧原子構(gòu)成的八面體中），在充放電時(shí)不能保持原有形態(tài)，從而損失容量、降低循環(huán)性能。

簡單來說，磷酸錳鐵鋰電池越用，電池容量就會隨之降低得越快。其循環(huán)壽命問題，也就成為量產(chǎn)上車路上，必須要邁過去的“坎”。

此外，磷酸錳鐵鋰電池的制備方法雖然與磷酸鐵鋰相似，制備方法包括固相法和液相法兩種，但也各有缺點(diǎn)存在。

固相法是借助機(jī)械混合破碎實(shí)現(xiàn)原材料的混合，方法簡單、成本較低，但不能實(shí)現(xiàn)微觀也就是分子級均一，產(chǎn)品一致性較差。

液相法則是將原材料全部溶解，能實(shí)現(xiàn)分子級的結(jié)合，獲得的前驅(qū)體更均勻，可以有效防止富錳相的聚集，提高材料電化學(xué)性能。不過相關(guān)制造過程控制難度較大，工藝流程也相對復(fù)雜，成本較高。

所以，從生產(chǎn)制造的角度來看，磷酸錳鐵鋰電池想要取代磷酸鐵鋰電池，或是取代三元鋰電池的市場，依舊還有很長的一段路要走。

事實(shí)上，業(yè)界的共識在于，磷酸錳鐵鋰電池將率先應(yīng)用于兩輪電動車，然后與三元鋰電池復(fù)合使用，待相關(guān)技術(shù)成熟之后，再于新能源汽車之上獨(dú)立使用。

只不過有意思的是，相對于行業(yè)內(nèi)的理智發(fā)聲，二級市場的股市卻是率先沸騰了起來。錳礦供應(yīng)商、電池廠商、正極材料生產(chǎn)公司等，紛紛開啟了一波小陽春。

股市有風(fēng)險(xiǎn)，投資需謹(jǐn)慎。

至少從目前的情況來看，在磷酸錳鐵鋰電池未能量產(chǎn)裝車之前，所謂的“磷酸鐵鋰下一代產(chǎn)品”，依舊存在炒冷飯、炒作概念的可能性。