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(jí)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(duì)立”，將彼此的優(yōu)勢(shì)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(diǎn)。在一季度市場(chǎng)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?yàn)榱姿徨i鐵鋰在材料性能與成本上實(shí)現(xiàn)了極致的平衡。

雖然從理論上的性能表現(xiàn)來(lái)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(wú)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(qiáng)的過(guò)渡方案。

磷酸錳鐵鋰：三元材料的“好伴侶”

磷酸錳鐵鋰可同時(shí)彌補(bǔ)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(duì)比延續(xù)了高安全、高熱穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，并且成本大幅降低。

除了單獨(dú)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(zhǎng)循環(huán)多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，堪稱(chēng)“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(dú)使用，錳含量達(dá)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(gòu)了在磷酸錳鐵鋰細(xì)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(kuò)建至11000噸/年，累計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)安全性能大大改善。

李積剛認(rèn)為，磷酸錳鐵鋰是升級(jí)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(duì)立”，將彼此的優(yōu)勢(shì)互相融合。未來(lái)，客戶將根據(jù)實(shí)際的終端使用場(chǎng)景，靈活決定錳元素的摻雜比例，更加精確地實(shí)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(zhuān)利工藝領(lǐng)先的正極材料企業(yè)有望構(gòu)筑起競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)力兩輪車(chē)成功應(yīng)用，有行業(yè)人士判斷，經(jīng)過(guò)上半年的裝車(chē)驗(yàn)證期，磷酸錳鐵鋰電池有望在2023年第三季度起進(jìn)入大動(dòng)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(dá)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?bào)纯萍甲?a target="_blank">公司常州鋰源就磷酸錳鐵鋰材料項(xiàng)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(huì)上表示，計(jì)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(chē)型800公里續(xù)航。

國(guó)軒高科相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，公司在錳基電池方面進(jìn)行多年的技術(shù)儲(chǔ)備，獲得多項(xiàng)專(zhuān)利及新產(chǎn)品認(rèn)證。此前曾發(fā)布過(guò)一款210Wh/kg的磷酸錳鐵鋰電池L600。

本周寧德時(shí)代在投資者平臺(tái)上表示，將全力推進(jìn)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(chǎng)景來(lái)看，除了電動(dòng)汽車(chē)外，儲(chǔ)能企業(yè)也在試水磷酸錳鐵鋰應(yīng)用。遠(yuǎn)東電池負(fù)責(zé)人曾表示，“公司將通過(guò)應(yīng)用小粒徑磷酸錳鐵鋰材料、功能電解液開(kāi)發(fā)、干法捏合極片工藝、LMFP復(fù)合正極體系等進(jìn)一步提升磷酸錳鐵鋰電芯的安全性、性價(jià)比、低溫性能、循環(huán)性能?！?/p>

“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中，“低成本長(zhǎng)壽命錳基儲(chǔ)能鋰離子電池”被列為“儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目。

目前，磷酸錳鐵鋰大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的難點(diǎn)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(chǎng)將充滿想象。

審核編輯 ：李倩