磷酸錳鐵鋰：打破材料性能與成本的“蹺蹺板效應(yīng)”

摘要

磷酸錳鐵鋰是升級版的磷酸鐵鋰，也是三元材料的“好伴侶”。磷酸錳鐵鋰的興起，將弱化磷酸鹽系材料與三元材料的“對立”，將彼此的優(yōu)勢互相融合。

近期，磷酸錳鐵鋰新材料賽道成為行業(yè)關(guān)注焦點。在一季度市場情緒較為低迷的情況下，仍有諸多磷酸錳鐵鋰新建產(chǎn)能落地。究其原因，是因為磷酸錳鐵鋰在材料性能與成本上實現(xiàn)了極致的平衡。

雖然從理論上的性能表現(xiàn)來看，固態(tài)電池被視為鋰電的終極技術(shù)。但是在固態(tài)電池量產(chǎn)“遙遙無期”的情況下，錳基電池，尤其是磷酸錳鐵鋰路線被視為可行性更強的過渡方案。

磷酸錳鐵鋰：三元材料的“好伴侶”

磷酸錳鐵鋰可同時彌補磷酸鐵鋰和三元材料的短板，因此被視為磷酸鐵鋰和三元5系的潛在替代材料。

磷酸鐵鋰電池能量密度低的原因之一在于低電壓。添加錳后，可以將電池電壓從3.4v提升至4.1V，相應(yīng)將能量密度提升15-20%，并具有更好的低溫性能。

由于保持了和磷酸鐵鋰相同的有序橄欖石型結(jié)構(gòu)，磷酸錳鐵鋰與三元材料對比延續(xù)了高安全、高熱穩(wěn)定性優(yōu)勢，并且成本大幅降低。

除了單獨使用，由于錳鐵鋰與三元電壓窗口接近，也可以與三元材料復(fù)合使用，這種復(fù)合材料兼具低成本、高安全性、高能量密度、長循環(huán)多項優(yōu)勢，堪稱“六邊形戰(zhàn)士”。

去年7月，當(dāng)升科技和容百科技均發(fā)布了磷酸錳鐵鋰材料新品。當(dāng)升科技發(fā)布的LMFP-6M1是將磷酸錳鐵鋰單獨使用，錳含量達65%，可以與目前的磷酸鐵鋰產(chǎn)線共用。容百科技發(fā)布了四款磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品，均是與高鎳三元混摻使用，磷酸錳鐵鋰材料混合比例從5%~95%不等，電池能量密度在210Wh/kg~270Wh/kg不等。

同期，容百科技收購了在磷酸錳鐵鋰細分賽道的代表企業(yè)斯蘭科德。斯科蘭德2022年的產(chǎn)能規(guī)模為6200噸/年，2023年中旬將擴建至11000噸/年，累計出貨量超千噸。

據(jù)斯科蘭德總經(jīng)理李積剛向高工鋰電介紹，行業(yè)以前多采用與5系三元材料復(fù)合的方式，獲容百科技持股后，斯科蘭德陸續(xù)推出與6系、8系三元復(fù)合的產(chǎn)品。根據(jù)實驗室數(shù)據(jù)，錳鐵鋰與8系三元復(fù)合后的能量密度與5系三元相近，不僅循環(huán)壽命提升近30%，成本也降低了30%，同時安全性能大大改善。

李積剛認為，磷酸錳鐵鋰是升級版的磷酸鐵鋰，也是三元材料的“好伴侶”。磷酸錳鐵鋰的興起，將弱化磷酸鹽系材料與三元材料的“對立”，將彼此的優(yōu)勢互相融合。未來，客戶將根據(jù)實際的終端使用場景，靈活決定錳元素的摻雜比例，更加精確地實現(xiàn)材料性能的定制。

當(dāng)前行業(yè)處于第一輪“跑馬圈地”階段，綁定優(yōu)質(zhì)客戶、量產(chǎn)專利工藝領(lǐng)先的正極材料企業(yè)有望構(gòu)筑起競爭壁壘。

磷酸錳鐵鋰2023起將規(guī)模放量

不少電池企業(yè)也在積極布局磷酸錳鐵鋰電池。當(dāng)前磷酸錳鐵鋰已在小動力兩輪車成功應(yīng)用，有行業(yè)人士判斷，經(jīng)過上半年的裝車驗證期，磷酸錳鐵鋰電池有望在2023年第三季度起進入大動力規(guī)模應(yīng)用階段。

2022年8月，中創(chuàng)新航宣布業(yè)內(nèi)首發(fā)OS高錳鐵鋰電池。第一代利用OS技術(shù)的磷酸鐵鋰電池包能量密度達到了152Wh/kg。

同月，星恒電源與珩創(chuàng)納米簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。雙方將共同完善磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈。星恒電源還與龍蟠科技子公司常州鋰源就磷酸錳鐵鋰材料項目簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。

9月，孚能科技在戰(zhàn)略及新品發(fā)布會上表示，計劃在2023年推出第一代磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品，與磷酸鐵鋰產(chǎn)品一同形成從200Wh/kg到240Wh/kg的能量密度覆蓋。

瑞浦蘭鈞表示，2023-2024年，公司的磷酸錳鐵鋰能量密度將做到500Wh/L，支持純電車型800公里續(xù)航。

國軒高科相關(guān)負責(zé)人表示，公司在錳基電池方面進行多年的技術(shù)儲備，獲得多項專利及新產(chǎn)品認證。此前曾發(fā)布過一款210Wh/kg的磷酸錳鐵鋰電池L600。

本周寧德時代在投資者平臺上表示，將全力推進M3P等新材料體系電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。據(jù)悉M3P 并不是真正意義上的磷酸錳鐵鋰電池，但其能量密度高于磷酸鐵鋰，成本優(yōu)于三元電池，定位與磷酸錳鐵鋰頗為相似。

從終端場景來看，除了電動汽車外，儲能企業(yè)也在試水磷酸錳鐵鋰應(yīng)用。遠東電池負責(zé)人曾表示，“公司將通過應(yīng)用小粒徑磷酸錳鐵鋰材料、功能電解液開發(fā)、干法捏合極片工藝、LMFP復(fù)合正極體系等進一步提升磷酸錳鐵鋰電芯的安全性、性價比、低溫性能、循環(huán)性能?！?/p>

“十四五”國家重點研發(fā)計劃中，“低成本長壽命錳基儲能鋰離子電池”被列為“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點專項項目。

目前，磷酸錳鐵鋰大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的難點在于電導(dǎo)率低+電壓不穩(wěn)定+錳溶出，導(dǎo)致材料性能和成本難以兼顧。

隨著碳包覆、離子摻雜、納米化等技術(shù)改性方案的推出和應(yīng)用，磷酸錳鐵鋰電池的應(yīng)用市場將充滿想象。

審核編輯 ：李倩