2023年 磷酸锰铁锂会唱“主角”吗？

“如果固态电池能够量产，三元、磷酸铁锂等是否都要被淘汰？”记者以此问题询问中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员夏永高。

　　夏永高回答：“固态电池是发展方向，能量密度、安全性等指标都很好，全球多个实验室在努力，但量产的固态电池还没有出现。在这种情况下，人们想到了过渡方案。锰元素的高电压吸引了不少研究人员的关注，锰基电池材料量产成为现实。”

　　作为锰基电池材料中的一员，近年来，多家企业大力发展磷酸锰铁锂。那么，磷酸锰铁锂在2023年能否唱“主角”？

　　01 磷酸铁锂重新成为主流

　　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。

　　国家科技成果转化基金新能源汽车创业投资子基金合伙人兼总裁方建华告诉记者，在磷酸铁锂电池中，正极材料仅占成本的20%-30%，而三元材料约占40%，钴金属价格较高拉低了三元材料的能量密度优势。磷酸铁锂的安全性高于三元材料，从全生命周期来看，磷酸铁锂比三元材料更有成本优势，“三元材料的循环周期约为1000次，磷酸铁锂可以轻松达到1500-2000次”。

　　2021年，磷酸铁锂的装车量超过三元电池。中国汽车动力电池产业创新联盟的数据显示，磷酸铁锂电池产量累计125.4GWh,占总产量57.1%。此后，磷酸铁锂电池一直处于主流地位。

　　资料来源：中国汽车动力电池产业创新联盟 单位：MWh、%

　　进入补贴时代，磷酸铁锂因能量密度较低而被冷落，但是，负极技术进步让磷酸铁锂焕发了“第二春”。以往磷酸铁锂的负极采用石墨，石墨负极理论比容量为372mAh/g，研究人员发现，硅基负极材料的比容量可以达到4200mAh/g，这项重大技术进步让磷酸铁锂的能量密度徘徊于170Wh/Kg，迅速增长到190Wh/Kg，加上原有的成本与安全优势，进一步巩固了磷酸铁锂的市场地位。

　　02 磷酸锰铁锂崛起

　　中国科学院物理所研究员李泓告诉记者，20年前，锰基材料电池就被人们研发出来，日产汽车的聆风使用锰酸锂电池，磷酸锰锂电池几乎没有被人们采用。“最近被人们广泛议论的锰基材料电池不是新鲜事，这种电池优势明显，短板也突出。”李泓说。

　　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。夏永高告诉记者，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。

　　03 多家企业布局磷酸锰铁锂

　　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。”

　　2023年，磷酸锰铁锂能否唱主角，锰基材料动力电池试车情况极为关键，如果表现良好将带动整个行业向磷酸锰铁锂倾斜，真正成为磷酸锰铁锂大发展元年。

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