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锰基电池“风起”

锂电中国 2022-10-18 09:36:39

在新产业周期下,新能源汽车市场应用的多样化驱动动力电池技术路线多元化发展,材料迭代创新随之加快。继锂和钴之后,锰基正极材料正迎来第二波需求高峰。

当前,锰在锂电正极材料中的应用主要以锰酸锂和镍钴锰酸锂(三元材料)为主。随着材料改性技术的进步,锰基正极材料磷酸锰铁锂和富锂锰基技术发展迅速,有望助力电池锰需求的二次成长。

此前,马斯克展现了对锰基正极电池的兴趣,直言特斯拉一直在探索在电池中使用更多锰。国内主流电池企业如宁德时代、比亚迪、国轩、中创新航、亿纬、欣旺达、蜂巢、孚能科技、瑞浦兰钧等均加快电池“掺锰”技术研发及量产。

国内正极材料龙头德方纳米、容百科技、当升科技等也发布了锰元素新产品,产业化应用正处在爆发“前夜”。

1磷酸锰铁锂电池量产“前夜”

凭借更低成本、更高安全以及资源丰富等优势,磷酸锰铁锂作为锰基材料的第二代产品,在业内倍受关注,成为锂电正极材料行业新的风口,已进入量产前期。

2022年,电池企业如宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、欣旺达、亿纬、孚能科技、蜂巢能源、星恒电源、瑞浦兰钧、天能股份、远东电池等都在加大磷酸锰铁锂赛道的布局。

据悉,多家企业的磷酸锰铁锂已在今年上半年通过电池中试环节,正在送样品给车企测试。

目前,宁德时代M3P电池已经量产,计划明年将推向市场应用。M3P电池也被称为“磷酸盐体系的三元”,若实现装车,将极大推动磷酸锰铁锂的市场化应用。

而早在去年12月,宁德时代就以4.13亿元投资力泰锂能,成为其第一大股东,提前布局LMFP电池的上游产业链。据悉,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。

今年9月,孚能科技在战略及新品发布会上表示,2023年将推出磷酸锰铁锂第一代产品,推动让磷酸铁锂和磷酸锰铁锂电池的能量密度形成从200Wh/kg到240Wh/kg的产品覆盖。

8月,中创新航对外发布OS高锰铁锂电池,将锂用量下降了15%,成为其面向TWh时代又一创新产品。

国轩方面,早在2013年,公司就在研发磷酸锰铁锂电池,并在2014年和2017年分别获得了磷酸锰铁锂电池的新产品证书,现已申请大量正极材料相关专利。

亿纬锂能相关人士表示,公司的磷酸锰铁锂电池正处于送样阶段,且子公司金泉新材料有一定的产能。

瑞浦兰钧方面也规划,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。

此外,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,并将共同完善磷酸锰铁锂产品产业链;4月,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。

天能股份也曾公开表示,公司已具备高镍三元、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元复合锰锂等产品的生产能力;远东电池也正以新型磷酸锰铁锂电芯技术,布局下一代储能竞争力产品。

跟随电池企业布局,上游正极材料企业也加快协同跟进。据统计,目前入局LMFP赛道的包括一众磷酸铁锂材料企业、三元材料企业以及一些跨界企业,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。

如9月,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。

7月,容百科技在战略新品发布会上展示了4种磷酸锰铁锂和高镍三元混合使用的产品。

其日前表示,磷酸锰铁锂9月出货超200吨,正进行产能爬坡,目前下游需求比较旺盛,现有的6000多吨产线满足不了市场的需求,公司将开发万吨级的磷酸锰铁锂产线建设,以满足下游需求。

随着认证周期完成和生产放量后,磷酸锰铁锂将步入产业化进程。起点锂电大数据预计,最晚2023年国内会稳定批量生产,并规模化应用到电动汽车领域。

2富锂锰基材料逐步“升温”

另一颇具潜力的材料,富锂锰基在2V-4.8V电压平台基础上的比容量可超200mA·h/g,是目前所用正极材料实际容量的两倍左右。

同时,富锂锰基正极材料以较便宜的锰元素为主,贵重金属含量少,与能量密度高的三元正极材料、钴酸锂正极材料相比,材料成本更低,被认为是继磷酸铁锂和三元材料之后最具前景的动力电池用正极材料。

不过,富锂锰基充放电效率低、循环稳定性差,使用过程中还会出现持续的电压衰减,且对电解液要求较高,也一定程度上降低了其高比容量的优势。

为此,富锂锰基整体还处在研发阶段,市场玩家较少,且大多玩家处于中试阶段。

根据相关公司公告,容百科技、当升科技等正极材料企业均提前布局了富锂锰基材料的研发,目前已进入小试阶段,并积极配合相关客户在公司现有产线进行产品性能优化及工艺放大实验。

另外,振华新材、中伟股份、昆工科技、天原股份、多氟多、江特电机等公司也开展了富锂锰基材料(前驱体)的研发项目,目前正积极探索其商业化的可行性。

2022年以来,站在行业风口之上,多家富锂锰基材料企业颇受资本关注。

如9月,宁夏汉尧完成5亿元B轮融资。据称,公司是目前国内唯一可以实现富锂锰基正极材料批量销售的企业,也是极少具备富锂锰基前驱体量产能力的高新技术企业,已成功进入国内第一梯队客户供应链体系,并实现装机。

目前,富锂锰基材料实验室阶段做到400mAh/g,批产之后大概可以做到300mAh/g的水平,若与硅碳负极匹配,有望做到400Wh/kg。

对于富锂锰基材料的应用前景,业内预计,若高性能的富锂锰基材料能够得以应用,理论上可以替代三元正极和部分铁锂正极,甚至创造出更多增量,广泛应用在汽车、储能、小动力、数码等各领域,潜力巨大。

结 语

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,有望成为动力电池主要正极材料之一。

因此,除了电池企业和正极材料厂商外,磷酸锰铁锂、富锂锰基等新型锰基正极材料的加速迅速崛起,还将助力锂电池用锰量快速增长,率先向下游电池材料延伸的锰产品制造商将受益。

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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