動(dòng)力電池，用力過(guò)“錳”

近日，以寧德時(shí)代為首包括比亞迪、國(guó)軒高科、億緯鋰能等在內(nèi)多家動(dòng)力電池制造商透露，已經(jīng)開(kāi)始就磷酸錳鐵鋰電池進(jìn)行相關(guān)研發(fā)和布局。其中，多家企業(yè)的磷酸錳鐵鋰已在今年上半年通過(guò)電池中試環(huán)節(jié)，正在送樣品給車(chē)企測(cè)試。

相比大家耳熟能祥的三元鋰和磷酸鐵鋰電池，磷酸錳鐵鋰還是一個(gè)陌生的電池產(chǎn)品。盡管磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰盡管只有一字之差，從材料上來(lái)說(shuō)也只是加入了“錳”元素，但磷酸錳鐵鋰電池在理論上能量密度上更高，且保留了磷酸鐵鋰電芯的安全性及低成本的特性。

一場(chǎng)關(guān)于動(dòng)力電池“錳”元素的大戲正在悄然上演。同時(shí)，也有分析人士表示，磷酸錳鐵鋰電池并不是新興產(chǎn)物，只不過(guò)時(shí)機(jī)成熟水到渠成的產(chǎn)物而已，外界不必過(guò)于期待。

磷酸錳鐵鋰電池續(xù)航表現(xiàn)提升25%

相比大眾熟知的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，外界對(duì)磷酸錳鐵鋰電池卻鮮有耳聞。其實(shí)磷酸錳鐵鋰電池并不是新生事物，信息顯示，比亞迪早在2013 年就曾進(jìn)行相關(guān)研究，只不過(guò)因?yàn)楫?dāng)時(shí)磷酸錳鐵鋰電池循環(huán)壽命過(guò)低、內(nèi)阻過(guò)大后來(lái)被比亞迪暫時(shí)擱置。

而要想明白此次磷酸錳鐵鋰電池走俏，則需了解錳元素在電池中的作用。錳元素可滿(mǎn)足更高的電壓需求，如錳酸鋰電池電壓可以達(dá)到 3.9V，而磷酸鐵鋰電池達(dá)到3.4V。因此，錳元素在電壓有優(yōu)勢(shì)的情況下，充放電功率可以得到更好的表現(xiàn)，而且錳元素?fù)碛邢鄬?duì)良好的攜帶鋰離子的能力，也就是說(shuō)，錳元素可以有較好的能量密度表現(xiàn)。

此外錳元素相對(duì)穩(wěn)定，有著可靠的安全性，能夠做到和磷酸鐵鋰電池相同的安全水平，但是錳元素也有缺點(diǎn)，就是如果動(dòng)力電池正極全部采用錳元素，動(dòng)力電池的充放電周期弱于磷酸鐵鋰，也就是電池循環(huán)壽命較短。

為了能夠兼顧磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)，在原來(lái)材料中加入錳元素，使得磷酸錳鐵鋰電池理論上能量密度極值可達(dá)230wh/kg，這意味著磷酸錳鐵鋰電池在同等質(zhì)量下能量密度要比磷酸鐵鋰電池高出15%-20%。目前尚未有搭載磷酸錳鐵鋰電池的新能源汽車(chē)相關(guān)數(shù)據(jù)出爐，不過(guò)根據(jù)天能股份生產(chǎn)的磷酸錳鐵鋰電池應(yīng)用在小牛電動(dòng)車(chē)F0系列最新款的產(chǎn)品參數(shù)顯示，其在低溫環(huán)境下續(xù)航里程表現(xiàn)提升25%。

此外，磷酸錳鐵鋰電池支持更高的電壓平臺(tái)，還可以兼容超高壓快充等技術(shù)。這就意味著搭載該款電池的純電車(chē)將擁有更高的補(bǔ)能效率以及更長(zhǎng)的續(xù)航水平。

反觀(guān)新能源整車(chē)市場(chǎng)，數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量累計(jì)達(dá)到260萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)1.2倍，市占率超兩成。而進(jìn)一步梳理發(fā)現(xiàn)，其中續(xù)航里程在400km至500km之間新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比成絕對(duì)主流，占比超過(guò)五成。從市場(chǎng)終端反應(yīng)來(lái)看，消費(fèi)者對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航需求仍然高漲。這也倒逼市場(chǎng)需要續(xù)航里程更長(zhǎng)的動(dòng)力原材料出現(xiàn)。

磷酸錳鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快

“縱觀(guān)新能源汽車(chē)發(fā)展，就是一部長(zhǎng)續(xù)航歷程發(fā)展史。這就要求動(dòng)力電池原材料應(yīng)用不能一成不變，而是向著性能更優(yōu)越的方向不斷優(yōu)化。”動(dòng)力電池車(chē)企相關(guān)人士表示。

根據(jù)工信部官網(wǎng)發(fā)布的新能源推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄信息顯示，2022年，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的最大能量密度為161.27Wh/kg，這一數(shù)值在近兩年幾乎沒(méi)有變動(dòng)。行業(yè)專(zhuān)家表示，磷酸鐵鋰電池的能量密度已接近天花板。

技術(shù)人士表示，新能源汽車(chē)動(dòng)力電池屬于電化學(xué)產(chǎn)業(yè)的范疇，屬于在配方試錯(cuò)中平緩發(fā)展并不斷優(yōu)化中，這需要底層的長(zhǎng)期試錯(cuò)積累。其中動(dòng)力電池龍頭車(chē)企發(fā)展來(lái)看，動(dòng)力電池發(fā)展主要依靠材料體系創(chuàng)新、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、極限制造創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新。以材料體系來(lái)看，動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)以正極為核心的升級(jí)以及實(shí)現(xiàn)高鎳與錳鐵鋰為趨勢(shì)。

從目前來(lái)看，磷酸錳鐵鋰電池正在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化布局，擁有磷酸錳鐵鋰技術(shù)儲(chǔ)備的電池企業(yè)包括寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科等，上述企業(yè)以專(zhuān)利技術(shù)研發(fā)、投資布局為主。其中寧德時(shí)代早在2015年就申請(qǐng)了“磷酸錳鐵鋰引入第三方元素方法改性”的專(zhuān)利。去年12月，寧德時(shí)代以4.13億元投資了江蘇力泰鋰能，目前持股60%，該公司主打產(chǎn)品正是磷酸錳鐵鋰材料，且擁有多項(xiàng)磷酸錳鐵鋰國(guó)家注冊(cè)專(zhuān)有技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利。

比亞迪曾公開(kāi)表示，磷酸錳鐵鋰為公司新的技術(shù)路線(xiàn)，而后布局了相關(guān)專(zhuān)利。

此外，在磷酸錳鐵鋰領(lǐng)域有所布局的正極廠(chǎng)商有德方納米、力泰鋰能等。公開(kāi)信息顯示，2022年一季度，德方納米已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)并獲得與磷酸錳鐵鋰相關(guān)的專(zhuān)利共9項(xiàng)。力泰鋰能擁有涉及磷酸錳鐵鋰的專(zhuān)利8項(xiàng)。磷酸錳鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加快。

磷酸錳鐵鋰不是動(dòng)力電池終極材料

相比于拗口電池原材料專(zhuān)業(yè)名詞術(shù)語(yǔ)，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，核心本質(zhì)需要的是續(xù)航更久效率更高的動(dòng)力電池原材料。

汽車(chē)預(yù)言家在梳理相關(guān)信息時(shí)發(fā)現(xiàn)，今年上半年磷酸鐵鋰電池銷(xiāo)量為121261.6MWh，市場(chǎng)占比達(dá)到6成，成主流材料。

另一方面，市場(chǎng)的高需求也在刺激著磷酸鐵鋰生產(chǎn)端產(chǎn)能過(guò)剩。據(jù)信達(dá)證券統(tǒng)計(jì)顯示，2025年全球磷酸鐵鋰需求可達(dá)181萬(wàn)噸。而目前據(jù)我國(guó)不完全統(tǒng)計(jì)，各廠(chǎng)商宣布的磷酸鐵鋰擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模加上現(xiàn)有產(chǎn)能已超500萬(wàn)噸，規(guī)劃產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三年后的全球需求量。因此為搶占更高的份額，保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，新型材料成為新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)。

一位電池企業(yè)內(nèi)部人士透露，目前動(dòng)力電池企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始積極布局磷酸錳鐵鋰電池，他認(rèn)為就像當(dāng)初4680電池從提出到上量只需要經(jīng)歷兩年時(shí)間一樣。隨著電池企業(yè)技術(shù)的升級(jí)，供應(yīng)鏈完善，磷酸錳鐵鋰電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，或許將在明年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝機(jī)。

而根據(jù)國(guó)信證券預(yù)計(jì)， 磷酸錳鐵鋰在2021-2025年均復(fù)合增速將達(dá)到129%。這一預(yù)測(cè)也得到高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)相關(guān)佐證，數(shù)據(jù)到2025年，磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量將超35萬(wàn)噸，相比磷酸鐵鋰材料市場(chǎng)滲透率將超15%，這表明磷酸錳鐵鋰電池將成為市場(chǎng)未來(lái)主流發(fā)展方向。

與此同時(shí)，分析人士指出，磷酸錳鐵鋰電池并不是新興產(chǎn)物，它的出現(xiàn)只是動(dòng)力電池發(fā)展的階段性產(chǎn)物，是在現(xiàn)有材料上的性能提升，并不能代表動(dòng)力電池材料的終極選擇。未來(lái)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池搭載更多考慮實(shí)際需求以及應(yīng)用場(chǎng)景，因此對(duì)于磷酸錳鐵鋰電池路線(xiàn)終極不能絕對(duì)而論。