作為磷酸鐵锂(LFP)的升級版,磷酸錳鐵锂(LFMP)正成為動力電池賽道的新熱門,不管是整車廠,還是電池廠商、正極材料廠商,都将手伸向了這一領域。
衆多玩家入局
據不完全統計,蔚來、甯德時代、比亞迪、中創新航、孚能科技、國軒高科、蜂巢能源、星恒電源、瑞浦蘭鈞、珩創納米、德方納米等汽車産業鍊上下遊企業都在加大磷酸錳鐵锂賽道的布局。
就在近期,據相關媒體報道,蔚來将在合肥小規模投産磷酸錳鐵锂電池,供應子品牌阿爾卑斯。
德方納米年産 11 萬噸磷酸錳鐵锂項目也于近日公布新進展,目前正在進行産能爬坡。據悉這是目前全國已建成投産最大單體産能的磷酸錳鐵锂正極材料項目。
此前一周,珩創納米也官宣其一期項目正式投産。官方信息顯示,珩創納米一期項目總投資達 3 億元,建成後可年産 5000 噸磷酸錳鐵锂正極材料,年銷售額可達 8 億元。後續還将有二期及三期項目投資,磷酸錳鐵锂正極材料總規模将最終達到年産 15 萬噸。
珩創納米一期項目;圖片來源:珩創納米
時間退回到 2022 年,孚能科技于 9 月表示,鈉離子電池、磷酸鐵锂、磷酸錳鐵锂等計劃在 2023 年推出第一代産品,目标是到 2030 年将鈉離子電池能量密度從 160Wh/kg 提升至 220Wh/kg,磷酸鐵锂和磷酸錳鐵锂的能量密度形成從 200Wh/kg 到 240Wh/kg 的産品覆蓋。
此前 8 月,中創新航副總裁謝秋發表了關于《OS 高錳鐵锂電池》的主題演講,并宣布業内首發 OS 高錳鐵锂電池。據介紹,第一代利用 OS 技術的磷酸鐵锂電池包,能量密度已經達到了 152Wh/kg。
同月,星恒電源與珩創納米簽署戰略合作協議。雙方将就磷酸錳鐵锂産品開展深度合作,并将共同完善磷酸錳鐵锂産品産業鍊。不僅如此,星恒電源在 4 月還與龍蟠科技子公司常州锂源就磷酸錳鐵锂材料項目簽署戰略合作協議。
另據晚點 LatePost 報道,甯德時代、欣旺達及億緯锂能的磷酸錳鐵锂電池已在 2022 年上半年通過電池中試環節,正在送樣品給車企測試,而比亞迪旗下的弗迪電池也已開始采購磷酸錳鐵锂材料,目前正處于内部研發階段。
事實上,早在 2021 年 12 月,甯德時代便投資了 LMFP 廠商力泰锂能,成為其第一大股東。據悉,力泰锂能現有年産 2000 噸磷酸錳鐵锂生産線,并計劃新建年産 3000 噸磷酸錳鐵锂産線。
力泰锂能主營業務;圖片來源:力泰锂能官網截圖
由此可以看出,磷酸錳鐵锂電池産業化應用已開始逐漸加速,有行業人士判斷,磷酸錳鐵锂電池有望在 2023 年下半年大規模量産,并開始應用于乘用車上。
諸多優勢使然
磷酸錳鐵锂之所以被衆多廠商 " 盯 " 上,還要先從磷酸鐵锂說起。
公開資料顯示,磷酸鐵锂是一種锂離子電池電極材料,主要用于各種锂離子電池。磷酸鐵锂具有有序規整的橄榄石型結構,其中的锂離子具有一維可移動性,充放電過程中可以可逆的脫出和嵌入。
磷酸鐵锂起步較早,技術發展較為成熟,其核心優勢是價格低廉,環境友好、較高的安全性能、較好的結構穩定性與循環性能,劣勢在于低溫性能差、能量密度低。
磷酸錳鐵锂則屬于磷酸鐵锂與磷酸錳锂混摻的産物,與磷酸鐵锂結構相同,均為有序規整的橄榄石型結構。因此磷酸錳鐵锂與磷酸鐵锂具有相同的低成本、高安全性能,高熱穩定性,針刺、過充不發生自燃,壽命長、安全無爆炸風險的優點,與此同時還彌補了磷酸鐵锂的短闆。
華金證券在相關報告中指出,磷酸錳鐵锂相較于磷酸鐵锂具有能量密度優勢。具體來看,磷酸錳鐵锂的電壓平台高達 4.1V,顯著高于磷酸鐵锂(3.4V)。而高電壓平台可以提高對應電池的能量密度,相當條件下其理論能量密度比磷酸鐵锂高 15%-20%,基本能夠達到三元電池 NCM523 的水平,從而可以為電動車提供較磷酸鐵锂電池更高的續航裡程。
财信證券相關報告也提到,磷酸錳鐵锂電池能夠支持電動車續航達到 700 公裡," 搭載磷酸鐵锂電池的問界 M5 EV 标準版 CLTC 續航裡程已經可以達到 620 公裡,而磷酸錳鐵锂電池在保證安全性的前提下,能量密度相較磷酸鐵锂将會進一步提升。未來磷酸錳鐵锂體系加上 CTP、CTC 等系統成組效率的持續優化,我們認為對應的電動車續航裡程能夠超過 700 公裡。"
問界 M5 EV;圖片來源:AITO 汽車
另外,相較于磷酸鐵锂,磷酸錳鐵锂具有低溫性能優勢。華金證券表示,磷酸錳鐵锂在 -20 ℃下容量保持率能夠達到約 75%,而磷酸鐵锂的容量保持率為 60%-70%。
此外該機構還指出,因全球錳礦資源豐富,磷酸錳鐵锂成本較磷酸鐵锂僅增加 5%-10%左右,另考慮到錳鐵锂能量密度的提升,電池裝機成本上,磷酸錳鐵锂單瓦時成本略低于磷酸鐵锂,并大幅低于三元電池。
未來前景被看好
近年來,在新能源汽車領域應用最為廣泛的是磷酸鐵锂電池和三元電池。
其中在 2018 至 2020 年間,由于補貼政策的傾向性,三元電池占比一直高于磷酸鐵锂電池。相關數據顯示,2020 年,三元锂電池共裝車 38.9GWh,占比 61.1%;磷酸鐵锂電池裝車 24.4GWh,占比 38.3%。
不過自 2021 年以來,受益于技術叠代、成本優勢及補貼退坡,車企及電池企業給予不同定位車型配備不同動力電池,磷酸鐵锂電池裝機開始加速。2021 年,磷酸鐵锂電池裝車量及産量均超出三元電池,三元電池裝車量累計 74.3GWh,占總裝車量 48.1%;磷酸鐵锂電池裝車量累計 79.8GWh,占總裝車量 51.7%。
2022 年,随着相關廠商進一步加大對磷酸鐵锂的擴産布局,疊加原材料價格上漲的影響,磷酸鐵锂電池裝車量繼續上升。據中國汽車動力電池産業創新聯盟最新公布的數據顯示,2022 年三元電池累計裝車量 110.4GWh,占總裝車量 37.5%,累計同比增長 48.6%;磷酸鐵锂電池累計裝車量 183.8GWh,占總裝車量 62.4%,累計同比增長 130.2%。
磷酸鐵锂等電池裝車量;圖片來源:中國汽車動力電池産業創新聯盟
很顯然,磷酸鐵锂電池發展勢頭強勁,逐漸成為市場主流。那麼問題來了,加了 " 錳 " 的磷酸錳鐵锂電池前景如何呢?
要知道,磷酸錳鐵锂并非沒有缺點。據了解,磷酸錳鐵锂中有錳元素的加入,而錳的溶出會導緻循環壽命變短,充放電能力和壽命變差。另外,磷酸錳鐵锂的材料晶體結構特性決定了其導電性能和倍率性能較差,這些缺點導緻磷酸錳鐵锂無法完全發揮其電化學性能。
不過,在蓋世汽車研究院資深分析師看來,這并不會限制磷酸錳鐵锂進一步的大規模商業應用," 磷酸錳鐵锂仍然在改進,性能會處于磷酸鐵锂和三元之間。"
另值得注意的是,除了在磷酸鐵锂的基礎上升級,磷酸錳鐵锂還可複配三元材料,改善三元材料的安全性能、低溫性能及成本。"磷酸錳鐵锂可以通過複配三元材料方式加以應用,擴大市場份額。" 上述分析師如此表示。
據中金公司預計,磷酸錳鐵锂作為磷酸鐵锂和三元 5 系的潛在替代材料,預計到 2025 年,在電動車領域磷酸錳鐵锂對磷酸鐵锂替代需求将達到 56GWh,與三元複合搭配需求将達到 28GWh,總體需求量約為 84GWh。