继4680大圆柱的量产之路逐渐步入正轨后,特斯拉CEO马斯克又展现了对锰基正极电池的兴趣。近日,马斯克表示,特斯拉一直探索欲在电池中使用更多锰材料,目前看到了锰基阴极电池的化学潜力。

在锂电正极升级路线中,这不得不让人联想到当下正处于“启动加速”阶段的磷酸锰铁锂电池。

当前磷酸铁锂电池经过多年的政策支持和技术突破,在能量密度上的瓶颈依旧存在,提升空间不大,同时锂价持续飙升,也让主打性价比的磷酸铁锂电池经不起长期的价格上涨,因此市场将目光投向了磷酸铁锂的升级版——磷酸锰铁锂。

行业人士判断,锰铁锂电池产业化已开始逐渐加速,这一技术有望在2023年下半年大规模量产,开始应用于乘用车上。

据悉,磷酸锰铁锂理论容量与磷酸铁锂相同,为170mAh/g,但它拥有更高的电压平台,可以达到4.1V左右,远高于磷酸铁锂的3.4V,因此具有潜在的高能量密度优势。当磷酸锰铁锂的实际容量发挥到与磷酸铁锂相同的程度,其能量密度比磷酸铁锂提高15-20%,续航里程上限进一步突破。

同时,磷酸锰铁锂兼具相同的低成本、高安全性能,高热稳定性,针刺、过充不发生自燃,寿命长、安全无爆炸风险的优点。

对此三元电池,其在电压高、安全性高、循环寿命长、在低成本的同时拥有与5系NCM电池几乎相同的能量密度。

从资源获取的角度考量,磷酸锰铁锂原料成本低,环境友好,材料的市场前景广阔。

此外,除了在磷酸铁锂的基础上升级,还可以通过使用磷酸锰铁锂包覆三元材料,改善三元材料的安全性能、低温性能及成本。

天津斯科兰德总经理李积刚表示,经过测试,磷酸锰铁锂复合80%的三元523材料后,其能量密度影响不大,但显著提高了安全性能,并降低了三元电池体系的整体成本。

在具备多重优势下,磷酸锰铁锂此前商业化进程却迟迟未到,一方面是政策因素影响,另一方面则是其自身导电性、压实密度、循环寿命等短板尚未解决。

此前如比亚迪2013年就曾申请过相关专利,2015年连续申请了多款磷酸锰铁锂专利,但后续未有进展。

目前随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步,磷酸锰铁锂产业化进程开始加速。一旦磷酸锰铁锂电池电压的不稳定性得到根本性解决,有望大规模地被应用于电动汽车。

产业链公司均开始涉足磷酸锰铁锂,产业化爆发正处前夕。目前来看,由于两轮电动车等小电动领域的电池认证周期较短,磷酸锰铁锂技术推广较快,已逐渐上量。

天能生产的磷酸锰铁锂18650电池成功应用在小牛的最新款F0系列电动车中,称其低温性能提升超过25%;星恒将锰酸锂和磷酸锰铁锂混掺,推出“LONG终身保”产品,采用第二代单晶锰酸锂材料搭配长寿命、高安全磷酸锰铁锂材料,单芯循环达3000次。

动力电池企业方面,目前拥有磷酸锰铁锂技术储备的电池厂商包括:宁德时代、比亚迪、国轩高科等,主要以专利技术研发、投资布局为主。

2021年12月,宁德时代以4.13亿元投资了江苏力泰锂能。据悉,该公司主打产品正是磷酸锰铁锂材料。此外,宁德时代今年2月份还指出,公司计划推出新产品M3P,称之为磷酸盐体系的三元产品,产品含有锰等多种金属元素,成本较三元下降。

国轩高科自主研发的“FP1865140-15Ah方形磷酸锰铁锂锂离子蓄电池”获得安徽省新产品的荣誉;公司已申请大量正极材料相关专利,重点布局磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和三元材料。

对于正极材料企业而言,新型磷酸盐系正极将是新的增长点。起点锂电大数据统计,目前全国布局磷酸铁锂材料生产的上市公司已超 25 家,2021以来已规划总产能超440万吨。

但是众多玩家的进入带来了产能过剩的风险,且单靠磷酸铁锂正极材料这一项业务难以支撑后续市场竞争,为此新型磷酸盐系正极如磷酸锰铁锂正极材料等的研发和迅速量产将有望构筑壁垒,保证正极材料厂商在行业内的优先地位和话语权。

当下已在磷酸锰铁锂有所布局的正极厂商包括:德方纳米、鹏欣资源、当升科技、中贝新材料、天津斯特兰等。

去年9月,德方纳米公告称,公司拟在曲靖经济技术开发区建设“年产10万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目”。业界推测,此次新投建的项目可能就是磷酸锰铁锂产品。

此外,有消息称公司新型磷酸锰铁锂已开始送样,预计1-2年后可实现产业化,叠加正极补锂技术,该电池能量密度可提高20%,循环寿命可达1万次,年底产能12万吨,明年18-20万吨。

当升科技目前正在针对电动车和高端储能市场专项开发高性能的磷酸铁锂、磷酸锰铁锂材料。鹏欣资源子公司力泰锂能拥有2000吨磷酸锰铁锂生产线吨磷酸锰铁锂设备。

今年1月,由中贝科技、鹏冠新材料、百民冠达共同投资的中贝材料3万吨磷酸锰铁锂项目落户山西。

此外,据测,磷酸锰铁锂单吨锰用量约0.2-0.3吨。未来随着磷酸锰铁锂放量,电池级锰源需求有望迎来新一轮高增长。目前与锰产业相关企业包括红星发展、南方锰业、湘潭电化、中钢天源等。

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作者 yabocom

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