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磷酸锰铁锂电池未来可期!

车轮滚滚,动力电池产业驱动着新能源汽车不断向前,三元电池、磷酸铁锂电池长期以来二分天下。高比能、安全、成本成为判断动力电池的关键因素,随着对安全性重视,以及重金属等材料价格的水涨船高,近期各动力电池厂商更加青睐磷酸铁锂,其装机量也反超三元锂荣登榜首。近日,在磷酸铁锂的基础上锰元素的加入,动力电池显示出更猛的性能,得到业界重视,并争相布局。

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“锰”成网红 



近日,加了锰的磷酸铁锂火遍动力电池圈,宁德时代称,计划推出新产品M3P,准确来说不是磷酸锰铁锂,还含有其他金属元素。近日,宁德时代首席科学家吴凯表示,公司M3P电池已经量产,明年将推向市场运用。

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比亚迪工作人员表示,公司电池研究院对不同电池路线都进行了跟踪研究,磷酸锰铁锂目前没有量产布局,但相关研究一直在进行当中。


据了解,欣旺达以及亿纬锂能的磷酸锰铁锂电池已于今年上半年通过电池中试环节,正在给车企寄送样品用于测试。


今年3月,特斯拉CEO马斯克表示,特斯拉看好在电池中加入锰元素的技术路线,并一直探索欲在电池中使用更多锰材料。


不仅几大巨头电池厂商,很多后起之秀也看中了磷酸锰铁锂电池这块“材料”,抓紧布局,抢占先机。


行业第三方研究机构公开报告显示,2030年中国新能源汽车渗透率将达55%,其中:高镍三元材料、磷酸锰铁锂材料、钠电材料三种产品将占据全球锂电正极市场70%以上的市场份额


7月20日,容百科技举办2022年战略发布会,公司总裁助理、正极事业部总经理佘圣贤发布了题为《从高镍龙头到全市场覆盖的正极材料综合供应商》的专题报告。他表示,在这样的行业趋势下,容百将实现从高镍龙头到全市场覆盖的正极材料综合供应商的转型,通过布局高镍三元材料、磷酸锰铁锂材料和钠电材料等三大材料,实现对动力和储能两大市场全覆盖。


磷酸铁锂的“天下” 



据了解,正极材料是锂电池的核心材料,决定着电池的能量密度、电压、使用寿命等多个核心性能,同时也是锂电池材料中成本最高的部分,占锂电池电芯总成本约为40%。


中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2021年国内三元电池装机74.3GWh,同比增加91% ,磷酸铁锂装机79.8GWh,同比增加227%,增速大幅超过三元电池。2021年国内铁锂电池装机占比较2020年提升约13%。


今年6月,在装车量方面,我国动力电池装车量27.0GWh,同比增长143.3%,环比增长45.5%。其中三元电池装车量11.6GWh,占总装车量42.9%,同比增长94.9%,环比增长39.4%磷酸铁锂电池装车量15.4GWh,占总装车量57.1%,同比增长201.5%,环比增长50.7%。1-6月,我国动力电池累计装车量110.1GWh, 累计同比增长109.8%。其中三元电池累计装车量45.6GWh,占总装车量41.4%,累计同比增长51.2%;磷酸铁锂电池累计装车量64.4 GWh,占总装车量58.5%,累计同比增长189.7%。


可以看出,目前磷酸铁锂电池的销量及装车量都实现大幅度增长,并且目前超过三元锂电池稳坐我国动力电池市场正极材料的宝座。


正极材料是动力电池的关键材料之一,直接影响电池能量密度、使用寿命和安全性。磷酸铁锂因其不含贵重金属,原材料成本相对较低,同时,其安全性和循环性能表现优异,近期备受青睐,增速大幅上升。


“猛”电池的“三板斧”



观察当下动力电池市场,主流动力电池分为三元锂和磷酸铁锂,后者依靠成本较低、安全性强等优势,在产量、装车量方面反超三元锂电池,而磷酸锰铁锂电池可以看作是磷酸铁锂的升级版。虽然目前磷酸铁锂电池实现大规模的应用,但是其具有诸多局限性,相对三元电池磷酸铁锂电池的能量密度已经接近“天花板”。


此前《新能源汽车报》记者在采访一位动力电池领域专家时得知,锰元素加入动力电池早已不是新鲜事,多年前,我国就有过一些相关的尝试。


据悉,早在2013年比亚迪就曾进行相关研究,并在此后表示要推出磷酸锰铁锂的技术升级路线,但彼时各厂商纷纷拥抱三元高容量材料,该路线并未成为主流,比亚迪在2016年终止了相关开发。


磷酸锰铁锂在磷酸铁锂的基础上添加锰元素获得新型正极材料,一方面可以提高材料体系的电压、弥补磷酸铁锂电压低导致能量密度低的不足;另一方面可以通过表面包覆碳材料导电剂来提升导电性能


因此磷酸锰铁锂被称为磷酸铁锂的升级版。作为升级版本,得益于更高的电压平台,在同样条件下,磷酸锰铁锂的理论能量密度较磷酸铁锂要高出15%-20%。后续或许还可以兼容超高压快充等技术,有望为新能源汽车提供更高的续航里程。


动力电池行业业内人士表示: “磷酸锰铁锂自身导电性和部分动力学性能较差,因而需要进行包覆、掺杂、纳米化等改性手段以改善导电性能,而改性技术往往依赖长期的研发和工艺积累,具有较高的壁垒。” 未来,随着众多企业的布局,壁垒可能会进一步消除,加了锰的磷酸铁锂电池让我们拭目以待。


来源 | 新能源汽车报


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