2023年 磷酸锰铁锂崛起！
几年前，受补贴政策影响，三元锂电池在乘用车市场占据较高份额。但是如果抛开补贴政策因素，磷酸铁锂价格低、循环寿命高于三元锂电池的优势明显，依托这些优势，磷酸铁锂有较强的综合成本优势。磷酸锰铁锂以突出的综合优势，同时弥补了磷酸铁锂和三元材料的短板，被视为磷酸铁锂和三元5系的潜在替代材料。虽然从理论上的性能表现来看，固态电池被视为锂电的终极技术。但是在固态电池量产“遥遥无期”的情况下，锰基电池，尤其是磷酸锰铁锂路线被视为可行性更强的过渡方案。磷酸铁锂电池能量密度低的原因之一在于低电压。添加锰后，可以将电池电压从3.4v提升至4.1V，相应将能量密度提升15-20%，并具有更好的低温性能。由于保持了和磷酸铁锂相同的有序橄榄石型结构，磷酸锰铁锂与三元材料对比延续了高安全、高热稳定性优势，并且成本大幅降低。除了单独使用，由于锰铁锂与三元电压窗口接近，也可以与三元材料复合使用，这种复合材料兼具低成本、高安全性、高能量密度、长循环多项优势，堪称“六边形战士”。去年7月，当升科技和容百科技均发布了磷酸锰铁锂材料新品。当升科技发布的LMFP-6M1是将磷酸锰铁锂单独使用，锰含量达65%，可以与目前的磷酸铁锂产线共用。容百科技发布了四款磷酸锰铁锂产品，均是与高镍三元混掺使用，磷酸锰铁锂材料混合比例从5%~95%不等，电池能量密度在210Wh/kg~270Wh/kg不等。同期，容百科技收购了在磷酸锰铁锂细分赛道的代表企业斯兰科德。斯科兰德2022年的产能规模为6200吨/年，2023年中旬将扩建至11000吨/年，累计出货量超千吨。据斯科兰德总经理李积刚介绍，行业以前多采用与5系三元材料复合的方式，获容百科技持股后，斯科兰德陆续推出与6系、8系三元复合的产品。根据实验室数据，锰铁锂与8系三元复合后的能量密度与5系三元相近，不仅循环寿命提升近30%，成本也降低了30%，同时安全性能大大改善。
李积刚认为，磷酸锰铁锂是升级版的磷酸铁锂，也是三元材料的“好伴侣”。磷酸锰铁锂的兴起，将弱化磷酸盐系材料与三元材料的“对立”，将彼此的优势互相融合。未来，客户将根据实际的终端使用场景，灵活决定锰元素的掺杂比例，更加精确地实现材料性能的定制。电池界通常用5个指标衡量电池的性能，能量密度、倍率性能、成本、安全性和循环寿命。据介绍，锰酸锂材料比磷酸铁锂的成本低20％～30％。另外，锰酸锂电池的电压较高，达到3.9V，磷酸铁锂电池为3.4V，三元锂电池为3.8V。电压高意味着电池PACK可以使用较少的电芯。与磷酸铁锂相比，磷酸锰锂的能量密度高20%，但价格比磷酸铁锂便宜；与锰酸锂相比，磷酸锰锂的能量密度更高，高温循环寿命更长；与三元材料相比，磷酸锰锂具有相似的能量密度，但更安全，价格更低。似乎磷酸锰锂兼具各方优点，应该顺理成章地成为主流材料。然而，在市场上几乎找不到商品化的磷酸锰锂电池。夏永高说：“磷酸锰锂本身结构限制，合成稳定可逆充放电的磷酸锰锂非常困难。磷酸锰锂也存在电子电导率和锂离子扩散速率低的难题。”磷酸锰锂很难量产，研究人员尝试在磷酸铁锂中加入锰元素，得到了磷酸铁锰锂，它的电压达到4.1伏，远高于磷酸铁锂的3.4伏。然而，磷酸铁锰锂并不是磷酸铁锂的升级版。磷酸锰铁锂电池单独使用会有一些难题，磷酸锰铁锂材料的粒径需要做到50纳米，磷酸铁锂的粒径约为数百纳米，粒径小就非常容易吸水。磷酸锰铁锂材料放在空气中吸水量很快就能达到6000～7000PPM。材料吸水后会造成表面的改性。尽管磷酸锰铁锂难以单独使用，与三元锂电池配合使用效果不错。据介绍，磷酸锰铁锂与三元电池配合使用有不错的效果。磷酸锰铁锂不适合与磷酸铁锂电池混合使用，因为磷酸锰铁锂与磷酸铁锂之间电压相差0.7伏，BMS控制存在大拐点，BMS很难处理这个大拐点。而三元材料电池的电压为3.8伏，与磷酸锰铁锂比较接近。磷酸锰铁锂在磷酸铁锂和三元电池之间有自己的位置，能量密度比磷酸铁锂高，安全性没有明显的降低，成本增加并不显著，综合起来，磷酸锰铁锂的优势比较明显，正是这样综合优势，让磷酸锰铁锂崛起。随着磷酸锰铁锂的优势被越来越多的企业认识到，抢占赛道、布局生产成为许多企业的首选。浙商证券分析师张雷认为，德方纳米、容百科技、当升科技等在磷酸锰铁锂行业布局较早、规模较大的企业值得高度关注。据悉，孚能科技在战略及新品发布会上表示，计划在2023年推出第一代磷酸锰铁锂产品；在2022世界新能源汽车大会上，中创新航对外发布OS高锰铁锂电池；星恒电源与珩创纳米在盐城签署战略合作协议，双方将就磷酸锰铁锂产品开展深度合作，星恒电源还与龙蟠科技子公司常州锂源就磷酸锰铁锂材料项目签署战略合作协议。宁德时代4.13亿元投资LMFP厂商力泰锂能，成为其第一大股东，力泰锂能拥有年产2000吨磷酸锰铁锂生产线，并计划新建年产3000吨磷酸锰铁锂产线。瑞浦兰钧对外表示，2023-2024年,公司的磷酸锰铁锂能量密度将做到500Wh/L,支持纯电车型800公里续航。德方纳米年产11万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目在云南曲靖正式投产，是目前全国已建成投产最大单体产能的磷酸锰铁锂正极材料项目。更加令人关注的是，国内正极材料龙头企业容百科技出资收购斯科兰德，斯科兰德深耕磷酸锰铁锂多年，是国内磷酸锰铁锂的重磅企业。
斯科兰德总经理李积刚告诉记者，现有产能6200吨，在进行新增5000吨产线的扩建。2023年初步规划10万吨产能，有望进一步加速产能建设。预计2023年有几个车型完成定点。为了应对2023年定点车型之后，锰基材料需求的爆发，斯科兰德10万吨产能在四季度或年底建成。“锰基材料电池在电动汽车上的验证，至少到2023年的第三季度才能走完全部的测试，目前测试情况良好。”李积刚向记者强调，“目前公司磷酸锰铁锂的产品性能和工艺比较有优势，产品盈利性非常好，单吨盈利能力已经超过高镍产品，一旦产品认证通过，后面的产能扩张会非常快。”磷酸锰铁锂的兴起，将弱化磷酸盐系材料与三元材料的“对立”，使彼此的优势互相融合。未来，下游客户可根据实际的终端使用场景，灵活决定锰元素的掺杂比例，更加精确地实现材料性能的定制。2023年，磷酸锰铁锂新材料赛道成为行业关注焦点。1月9日，珩创纳米年产5000吨磷酸锰铁锂生产线在江苏盐城正式投产。去年年底，珩创纳米获得星恒电源2000吨年度采购订单。1月12日，当升科技董事会议审议通过攀枝花新材料产业基地项目投资议案，总投资为26.03亿元，首期项目规划建成年产12万吨磷酸（锰）铁锂产能。同1月12日，在2023年度战略发布会上，星恒电源发布了单晶锰酸锂+磷酸锰铁锂“黄金双核”材料技术，星恒电源大电芯工程院院长表示下一代汽车电池主打以高比例磷酸锰铁锂为主的体系。1月17日，德方纳米接受机构调研时表示，公司的年产11万吨磷酸锰铁锂项目已经投产，正在进行产能爬坡。该项目是目前全国已投产最大单体产能的磷酸锰铁锂材料项目。1月28日，磷酸锰铁锂材料企业力泰锂能发生工商变更，原股东全部退出，变更为由宁德时代全资持股。力泰锂能现有年产2000吨磷酸锰铁锂生产线，并计划新建年产3000吨磷酸锰铁锂产线。酸锰铁锂2023起将规模放量不少电池企业也在积极布局磷酸锰铁锂电池。当前磷酸锰铁锂已在小动力两轮车成功应用，有行业人士判断，经过上半年的装车验证期，磷酸锰铁锂电池有望在2023年第三季度起进入大动力规模应用阶段。国轩高科相关负责人表示，公司在锰基电池方面进行多年的技术储备，获得多项专利及新产品认证。此前曾发布过一款210Wh/kg的磷酸锰铁锂电池L600。本周宁德时代在投资者平台上表示，将全力推进M3P等新材料体系电池的产业化应用。据悉M3P 并不是真正意义上的磷酸锰铁锂电池，但其能量密度高于磷酸铁锂，成本优于三元电池，定位与磷酸锰铁锂颇为相似。从终端场景来看，除了电动汽车外，储能企业也在试水磷酸锰铁锂应用。远东电池负责人曾表示，“公司将通过应用小粒径磷酸锰铁锂材料、功能电解液开发、干法捏合极片工艺、LMFP复合正极体系等进一步提升磷酸锰铁锂电芯的安全性、性价比、低温性能、循环性能。”
“十四五”国家重点研发计划中，“低成本长寿命锰基储能锂离子电池”被列为“储能与智能电网技术”重点专项项目。随着碳包覆、离子掺杂、纳米化等技术改性方案的推出和应用，磷酸锰铁锂电池的应用市场将充满想象。©文章来源于新能源创新材料
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首次发布时间：2023-06-22
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