磷酸錳鐵鋰電池量產(chǎn)“前夜”

磷酸錳鐵鋰電池量產(chǎn)進(jìn)程再度受到行業(yè)關(guān)注。

繼4680大圓柱的量產(chǎn)之路逐漸步入正軌后，特斯拉CEO馬斯克又展現(xiàn)了對(duì)錳基正極電池的興趣。近日，馬斯克表示，特斯拉一直探索欲在電池中使用更多錳材料，目前看到了錳基陰極電池的化學(xué)潛力。

在鋰電正極升級(jí)路線中，這不得不讓人聯(lián)想到當(dāng)下正處于“啟動(dòng)加速”階段的磷酸錳鐵鋰電池。

當(dāng)前磷酸鐵鋰電池經(jīng)過(guò)多年的政策支持和技術(shù)突破，在能量密度上的瓶頸依舊存在，提升空間不大，同時(shí)鋰價(jià)持續(xù)飆升，也讓主打性價(jià)比的磷酸鐵鋰電池經(jīng)不起長(zhǎng)期的價(jià)格上漲，因此市場(chǎng)將目光投向了磷酸鐵鋰的升級(jí)版——磷酸錳鐵鋰。

行業(yè)人士判斷，錳鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化已開始逐漸加速，這一技術(shù)有望在2023年下半年大規(guī)模量產(chǎn)，開始應(yīng)用于乘用車上。

01能量密度提升15-20%

更高的能量密度，是磷酸錳鐵鋰相較磷酸鐵鋰的核心優(yōu)勢(shì)。

據(jù)悉，磷酸錳鐵鋰?yán)碚撊萘颗c磷酸鐵鋰相同，為170mAh/g，但它擁有更高的電壓平臺(tái)，可以達(dá)到4.1V左右，遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰的3.4V，因此具有潛在的高能量密度優(yōu)勢(shì)。當(dāng)磷酸錳鐵鋰的實(shí)際容量發(fā)揮到與磷酸鐵鋰相同的程度，其能量密度比磷酸鐵鋰提高15-20%，續(xù)航里程上限進(jìn)一步突破。

同時(shí)，磷酸錳鐵鋰兼具相同的低成本、高安全性能，高熱穩(wěn)定性，針刺、過(guò)充不發(fā)生自燃，壽命長(zhǎng)、安全無(wú)爆炸風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)此三元電池，其在電壓高、安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、在低成本的同時(shí)擁有與5系NCM電池幾乎相同的能量密度。

從資源獲取的角度考量，磷酸錳鐵鋰原料成本低，環(huán)境友好，材料的市場(chǎng)前景廣闊。

此外，除了在磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上升級(jí)，還可以通過(guò)使用磷酸錳鐵鋰包覆三元材料，改善三元材料的安全性能、低溫性能及成本。

天津斯科蘭德總經(jīng)理李積剛表示，經(jīng)過(guò)測(cè)試，磷酸錳鐵鋰復(fù)合80%的三元523材料后，其能量密度影響不大，但顯著提高了安全性能，并降低了三元電池體系的整體成本。

有人士預(yù)計(jì)，在未來(lái)的兩三年，磷酸錳鐵鋰仍以混合使用為主。

在具備多重優(yōu)勢(shì)下，磷酸錳鐵鋰此前商業(yè)化進(jìn)程卻遲遲未到，一方面是政策因素影響，另一方面則是其自身導(dǎo)電性、壓實(shí)密度、循環(huán)壽命等短板尚未解決。

此前如比亞迪2013年就曾申請(qǐng)過(guò)相關(guān)專利，2015年連續(xù)申請(qǐng)了多款磷酸錳鐵鋰專利，但后續(xù)未有進(jìn)展。

目前隨著碳包覆、納米化、補(bǔ)鋰技術(shù)等改性技術(shù)的進(jìn)步，磷酸錳鐵鋰產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程開始加速。一旦磷酸錳鐵鋰電池電壓的不穩(wěn)定性得到根本性解決，有望大規(guī)模地被應(yīng)用于電動(dòng)汽車。

02大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前夜

產(chǎn)業(yè)鏈公司均開始涉足磷酸錳鐵鋰，產(chǎn)業(yè)化爆發(fā)正處前夕。目前來(lái)看，由于兩輪電動(dòng)車等小電動(dòng)領(lǐng)域的電池認(rèn)證周期較短，磷酸錳鐵鋰技術(shù)推廣較快，已逐漸上量。

當(dāng)前，星恒、天能均以磷酸錳鐵鋰作為戰(zhàn)略方向，不斷加快生產(chǎn)布局。

天能生產(chǎn)的磷酸錳鐵鋰18650電池成功應(yīng)用在小牛的最新款F0系列電動(dòng)車中，稱其低溫性能提升超過(guò)25%;星恒將錳酸鋰和磷酸錳鐵鋰混摻，推出“LONG終身保”產(chǎn)品，采用第二代單晶錳酸鋰材料搭配長(zhǎng)壽命、高安全磷酸錳鐵鋰材料，單芯循環(huán)達(dá)3000次。

動(dòng)力電池企業(yè)方面，目前擁有磷酸錳鐵鋰技術(shù)儲(chǔ)備的電池廠商包括：寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科等，主要以專利技術(shù)研發(fā)、投資布局為主。

2021年12月，寧德時(shí)代以4.13億元投資了江蘇力泰鋰能。據(jù)悉，該公司主打產(chǎn)品正是磷酸錳鐵鋰材料。此外，寧德時(shí)代今年2月份還指出，公司計(jì)劃推出新產(chǎn)品M3P，稱之為磷酸鹽體系的三元產(chǎn)品，產(chǎn)品含有錳等多種金屬元素，成本較三元下降。

國(guó)軒高科自主研發(fā)的“FP1865140-15Ah方形磷酸錳鐵鋰鋰離子蓄電池”獲得安徽省新產(chǎn)品的榮譽(yù);公司已申請(qǐng)大量正極材料相關(guān)專利，重點(diǎn)布局磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰和三元材料。

對(duì)于正極材料企業(yè)而言，新型磷酸鹽系正極將是新的增長(zhǎng)點(diǎn)。起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)布局磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)的上市公司已超 25 家，2021以來(lái)已規(guī)劃總產(chǎn)能超440萬(wàn)噸。

但是眾多玩家的進(jìn)入帶來(lái)了產(chǎn)能過(guò)剩的風(fēng)險(xiǎn)，且單靠磷酸鐵鋰正極材料這一項(xiàng)業(yè)務(wù)難以支撐后續(xù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，為此新型磷酸鹽系正極如磷酸錳鐵鋰正極材料等的研發(fā)和迅速量產(chǎn)將有望構(gòu)筑壁壘，保證正極材料廠商在行業(yè)內(nèi)的優(yōu)先地位和話語(yǔ)權(quán)。

當(dāng)下已在磷酸錳鐵鋰有所布局的正極廠商包括：德方納米、鵬欣資源、當(dāng)升科技、中貝新材料、天津斯特蘭等。

去年9月，德方納米公告稱，公司擬在曲靖經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)“年產(chǎn)10萬(wàn)噸新型磷酸鹽系正極材料生產(chǎn)基地項(xiàng)目”。業(yè)界推測(cè)，此次新投建的項(xiàng)目可能就是磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品。

此外，有消息稱公司新型磷酸錳鐵鋰已開始送樣，預(yù)計(jì)1-2年后可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，疊加正極補(bǔ)鋰技術(shù)，該電池能量密度可提高20%，循環(huán)壽命可達(dá)1萬(wàn)次，年底產(chǎn)能12萬(wàn)噸，明年18-20萬(wàn)噸。

當(dāng)升科技目前正在針對(duì)電動(dòng)車和高端儲(chǔ)能市場(chǎng)專項(xiàng)開發(fā)高性能的磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰材料。鵬欣資源子公司力泰鋰能擁有2000噸磷酸錳鐵鋰生產(chǎn)線。2021年9月至2022年3月，計(jì)劃新增建設(shè)年產(chǎn)3000噸磷酸錳鐵鋰設(shè)備。

今年1月，由中貝科技、鵬冠新材料、百民冠達(dá)共同投資的中貝材料3萬(wàn)噸磷酸錳鐵鋰項(xiàng)目落戶山西。

此外，據(jù)測(cè)，磷酸錳鐵鋰單噸錳用量約0.2-0.3噸。未來(lái)隨著磷酸錳鐵鋰放量，電池級(jí)錳源需求有望迎來(lái)新一輪高增長(zhǎng)。目前與錳產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)包括紅星發(fā)展、南方錳業(yè)、湘潭電化、中鋼天源等。