動力電池“江湖”再掀波瀾！“錳”料出爐，眾所矚目的磷酸錳鐵鋰（LMFP）電池即將開啟規(guī)模化“上車”之旅。
7月7日，動力電池企業(yè)欣旺達、電池正極材料供應(yīng)商德方納米兩家上市公司同時對各自的磷酸錳鐵鋰電池相關(guān)業(yè)務(wù)做出回應(yīng)。欣旺達稱，公司目前正在進行磷酸錳鐵鋰電池的開發(fā)工作，磷酸錳鐵鋰電芯產(chǎn)品能量密度可達到235Wh/kg，產(chǎn)品性能處于行業(yè)前列，目前已得到客戶的認可，正在進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)工作；德方納米則表示，公司在磷酸錳鐵鋰電池正極材料方面進行了前瞻布局，產(chǎn)業(yè)化進程相對領(lǐng)先，目前已建成磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能11萬噸/年，具備批量供貨能力。
正極材料發(fā)展新方向
實際上，前不久就有消息稱，寧德時代的M3P電池或?qū)⒃诮衲甑谌径仁装l(fā)于特斯拉上海工廠生產(chǎn)的改款Model 3車型上，所配備的電池包電量將從此前磷酸鐵鋰電池包的60kWh升級為66kWh。截至目前，寧德時代以及特斯拉官方還未對此做出回應(yīng)。市場上有很多聲音推測M3P電池就是磷酸錳鐵鋰電池，但事實不僅限于此。寧德時代曾在調(diào)研中表示，準確地說，M3P并不是磷酸錳鐵鋰，而是還包含其他金屬元素——公司將其稱為“磷酸鹽體系的三元”。
而特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克一直對錳基正極電池抱有濃厚的興趣，此前馬斯克曾表示，錳具有巨大潛力，特斯拉一直探索欲在電池中使用更多錳材料。隨著近兩年錳鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈迅速發(fā)展，正極和電池行業(yè)巨頭紛紛加碼布局。研究機構(gòu)認為，新型錳基正極材料的滲透率提升有望使得鋰電池行業(yè)用錳量在2021～2035年間增長超過10倍。
“公司相關(guān)產(chǎn)品包括電解二氧化錳和高純度硫酸錳，現(xiàn)階段產(chǎn)能各有3萬噸。目前已向部分下游磷酸錳鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)小批量供應(yīng)。如果磷酸錳鐵鋰電池能有更廣泛的應(yīng)用空間，錳材料的用量還將得到提升?！彪姵夭牧瞎?yīng)商紅星發(fā)展相關(guān)負責(zé)人向記者表示。
“目前，國內(nèi)上述兩種磷酸錳鐵鋰電芯的主要原料基本上都具備供應(yīng)能力，分別用于兩種不同技術(shù)路線的生產(chǎn)制備工藝。”北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院教授曾欣向《中國汽車報》記者介紹，磷酸錳鐵鋰電芯制備工藝大致可分為固相法和液相法。固相法一般使用的原料是二氧化錳，具有反應(yīng)溫度低、工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但存在晶粒尺寸大、反應(yīng)不充分等不足。因此，除了部分企業(yè)由于條件所限或有自研的升級工藝之外，目前多數(shù)電池企業(yè)都在采用液相法，原料為高純度硫酸錳，通過有機溶劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成磷酸錳鐵鋰，具有晶粒尺寸小、反應(yīng)充分等優(yōu)點。其不足之處是由于大量使用有機溶劑，使得成本略有增加，但一些企業(yè)已經(jīng)在通過優(yōu)化工藝來控制成本。
兼具兩大主流電池技術(shù)優(yōu)點
最新數(shù)據(jù)顯示，今年1～6月，在我國動力電池累計裝車量中，三元鋰電池為48GWh，占總裝車量31.5％，同比增長5.2％；同期磷酸鐵鋰電池累計裝車量103.9GWh，占總裝車量68.3％，同比增長61.5％。
由此可見，磷酸鐵鋰電池裝車量超越三元鋰電池1倍多，這是因為其綜合性能更勝一籌。而磷酸錳鐵鋰電池本質(zhì)上是磷酸鐵鋰電池的技術(shù)延伸，添加了錳，不僅繼承了磷酸鐵鋰電池的諸多優(yōu)點，而且具備更多長處?！傲姿徨i鐵鋰之所以被特斯拉等諸多企業(yè)看中，是因為其兼具磷酸鐵鋰安全性和三元鋰電池高能量密度等優(yōu)點，是動力電池的升級方向之一?！?span style="font-weight: bolder;">北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實驗室主任其魯向記者表示，在安全性上，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于三元鋰電池；而磷酸錳鐵鋰電池與磷酸鐵鋰電池一樣，具備良好的熱穩(wěn)定性和安全性，且無毒環(huán)保、對環(huán)境友好安全。不管是在針刺、過充等情況下，磷酸錳鐵鋰電池基本上都不會發(fā)生自燃、爆燃。在循環(huán)壽命上，常溫下磷酸錳鐵鋰電池同樣擁有較高的循環(huán)壽命，理論上平均循環(huán)壽命超過3000次，高于磷酸鐵鋰電池的2000次和三元鋰電池的1500次平均循環(huán)壽命。
“之前無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，其諸多核心技術(shù)專利仍然屬于國外企業(yè)，形成了一定的技術(shù)壁壘。但我國企業(yè)在磷酸錳鐵鋰電池許多核心技術(shù)的研發(fā)上，已實現(xiàn)新的突破并處于世界先進行列?！?span style="font-weight: bolder;">華東汽車新材料技術(shù)研究院研究員林澍文向記者表示，在能量密度上，磷酸錳鐵鋰電池優(yōu)于磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。磷酸錳鐵鋰電池電極電壓約為4.1V，高于磷酸鐵鋰的約3.4V，平臺電壓提升20％，相同體積質(zhì)量的能量密度比磷酸鐵鋰電池提升了20％，這意味著磷酸錳鐵鋰電池將擁有更長的續(xù)駛里程。在低溫性能上，磷酸錳鐵鋰電池能量密度比磷酸鐵鋰電池高15％～20％；在-20℃的環(huán)境下，磷酸錳鐵鋰電池的容量保持率可達到近80％，而磷酸鐵鋰電池的容量保持率為60％～70％，三元鋰電池的表現(xiàn)更差。在材料成本上，無論是錳和鐵都比鋰更便宜且資源豐富，添加價格較低且可優(yōu)化電池性能的錳，減少了價格昂貴的鋰的使用，降本效益明顯，也緩解了鋰供應(yīng)緊張和鋰價高企給企業(yè)帶來的采購成本負擔(dān)。隨著磷酸錳鐵鋰電池工藝不斷優(yōu)化，即將進入大批量生產(chǎn)階段，其制造成本有望進一步降低。
“這是一項足以顛覆世界汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)?！瘪R斯克非常看好磷酸錳鐵鋰電池的前景。早在2022年3月，馬斯克就透露特斯拉在研發(fā)磷酸錳鐵鋰電池技術(shù)，但至今尚未有突破性成果。而目前中國電池企業(yè)已經(jīng)有了磷酸錳鐵鋰電池產(chǎn)品，特斯拉率先規(guī)?；瘧?yīng)用也就顯得順理成章?！按饲?，特斯拉德國工廠生產(chǎn)的車型已經(jīng)采用了比亞迪的磷酸鐵鋰刀片電池，未來使用磷酸錳鐵鋰電池等優(yōu)勢更多的新技術(shù)和新產(chǎn)品來達到降本增效的目的，并不令人意外?！痹勒f。
商業(yè)化前景一片大好
作為汽車電動化技術(shù)的風(fēng)向標之一，特斯拉在技術(shù)上每前進一步，幾乎都會在行業(yè)引發(fā)關(guān)注并在一定程度上產(chǎn)生示范效應(yīng)，從第一個實際應(yīng)用一體化壓鑄等新技術(shù)到有望率先實現(xiàn)磷酸錳鐵鋰電池規(guī)?；宪?，無不如此。
在某種程度上，產(chǎn)業(yè)需求是新技術(shù)、新產(chǎn)品加速商業(yè)化的最大動力?！搬槍σ酝合喾ㄖ苽涔に嚨牟蛔?，我們運用‘涅甲界面改性技術(shù)’和‘離子超導(dǎo)技術(shù)’等核心技術(shù)，獨家自研首創(chuàng)了新的液相法制備工藝，有效解決了磷酸錳鐵鋰導(dǎo)電性能與倍率性能差的難題，加速了產(chǎn)業(yè)化進程?！?span style="font-weight: bolder;">德方納米副總裁任望保表示，公司的磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能正加速釋放，計劃2025年末產(chǎn)能將達44萬噸。
今年5月，國軒高科發(fā)布了其自研的L600啟晨電芯及電池包。“L600啟晨電芯采用了磷酸錳鐵鋰技術(shù)路線，可以實現(xiàn)240Wh/kg的能量密度，能量密度和循環(huán)性能均較好，續(xù)駛里程可達1000公里。”國軒高科國際業(yè)務(wù)板塊執(zhí)行總裁程騫告訴記者，國軒高科通過自研解決了磷酸錳鐵鋰電池固有的錳溶出、較高溫度下循環(huán)性差、導(dǎo)電率低影響快充等三大技術(shù)難題，做到了產(chǎn)品有效抑制錳溶出；常溫狀態(tài)下可達到4000次循環(huán)，在45℃高溫下也可以實現(xiàn)1800次循環(huán)；通過摻雜包覆技術(shù)提高了材料導(dǎo)電率，并采用粒徑復(fù)合技術(shù)提高壓實密度，使電芯可以實現(xiàn)18分鐘快充。同時，由于優(yōu)化了設(shè)計，電池包結(jié)構(gòu)件數(shù)量減少45％，重量降低32％，線束長度減少26％，從而使得電池實現(xiàn)了輕量化和成本下降。
除了上述企業(yè)，還有比亞迪、中創(chuàng)新航、孚能科技、星恒電源、瑞浦蘭鈞、珩創(chuàng)納米等汽車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)都在加大對磷酸錳鐵鋰電池的布局。
在如今新能源汽車產(chǎn)業(yè)對具備更安全、長續(xù)駛、更廉價、更環(huán)保及可快速充電等性能動力電池的不斷追求之下，動力電池新產(chǎn)品正不斷涌現(xiàn)。從材料及結(jié)構(gòu)上看，除了傳統(tǒng)的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池，半固態(tài)電池、鈉離子電池、凝聚態(tài)電池等發(fā)展勢頭良好，還有全固態(tài)電池、石墨烯電池等正處于研發(fā)當(dāng)中。
“從現(xiàn)有技術(shù)來看，磷酸錳鐵鋰電池在未來相當(dāng)長一段時期內(nèi)具有較大的市場發(fā)展?jié)摿?。”林澍文表示，盡管當(dāng)前市場上有多種多樣的動力電池產(chǎn)品，各電池企業(yè)自己命名的產(chǎn)品在名稱上也是“五花八門”、“爭奇斗艷”，但磷酸錳鐵鋰電池仍不容小覷。它之所以被特斯拉等諸多企業(yè)看好，是因為其本身具備了良好的發(fā)展前景，有望在商業(yè)化中體現(xiàn)出其降本增效環(huán)保的更多優(yōu)勢。“動力電池領(lǐng)域本身具有技術(shù)迭代較快的特點，隨著企業(yè)創(chuàng)新能力的提升，不斷涌現(xiàn)更具優(yōu)勢的動力電池新品種既是發(fā)展的客觀規(guī)律，也是適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的大勢所趨。”林澍文說。