磷酸錳鐵鋰電池：“黑馬”沖出　“成績”待定

在“卷”而又“卷”的動力電池領域，沖出了一匹“黑馬”，那就是磷酸錳鐵鋰電池。

先是國產特斯拉Model 3改款車型將采用磷酸錳鐵鋰電池的消息引起熱議；后有工信部第374批《道路機動車輛生產企業及產品公告》顯示，有4款車型的儲能裝置采用了“三元鋰離子＋磷酸錳鐵鋰電池”的組合。

作為磷酸鐵鋰電池的“升級版本”，磷酸錳鐵鋰電池量產裝車在即，能否掀起動力電池市場的新風潮？

產業鏈“搶灘”磷酸錳鐵鋰

一直以來，新能源汽車產業鏈上下游企業都在尋求實現動力電池的突破，以提高整車續駛里程和其他性能。磷酸錳鐵鋰電池上車，無疑是行業又一次的技術新嘗試。

記者了解到，無論動力電池企業，還是上游材料供應商，抑或整車制造商都對磷酸錳鐵鋰電池產生了不小的興趣。據悉，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、蜂巢能源、瑞浦蘭鈞、龍蟠科技、星恒電源、德方納米、當升科技、容百科技等企業都在爭相就此開展布局。

根據工信部的企業及產品公告，奇瑞星途星紀元兩款車型和智界S7兩款車型，使用寧德時代三元鋰離子和磷酸錳鐵鋰電池，也就是備受業界關注的M3P電池。2021年，寧德時代宣布以4.13億元獲得磷酸錳鐵鋰材料公司力泰鋰能15.57％的股權，后者擁有2000噸磷酸錳鐵鋰生產線。

今年5月，國軒高科發布了采用磷酸錳鐵鋰技術路線的L600啟晨電芯及電池包。據介紹，L600啟晨電芯可實現240Wh/kg的能量密度及18分鐘的快充，預計2024年量產。

此外，欣旺達在投資者互動平臺上表示，公司目前正在進行磷酸錳鐵鋰電池的開發工作，其電芯的能量密度可達235Wh/kg，整體性能處于行業前列，目前已得到客戶的認可，正在進行產業化開發工作。另據券商透露，比亞迪磷酸錳鐵鋰電池將于2024年上半年發布并實現裝車。

東吳證券的研報指出，特斯拉Model 3改款將成為磷酸錳鐵鋰電池爆發增長的催化劑。特斯拉一度被稱為汽車行業的“帶貨王”，引領了一體化壓鑄、大圓柱電池等多種新技術應用的潮流。有消息靈通人士透露，66kWh的磷酸錳鐵鋰電池包，不僅將供改款Model 3配裝，還會成為特斯拉的平臺方案，也有望被此后的Model Y改款車型采用。

在市場需求的催動之下，材料企業也紛紛入局。今年8月底，龍蟠科技旗下湖北鋰源發布了新一代高能量密度的正極材料產品“錳鋰1號”。龍蟠科技方面告訴記者，普通的磷酸鐵鋰電池單體只有3.3V的平均放電電壓，而“錳鋰1號”利用金屬錳元素替代磷酸鐵鋰中的鐵元素，將平均放電電壓提升至3.7V以上，且在3C倍率下放電容量不低于140mAh/g，將大幅提升動力電池的功率密度和能量密度。

容百科技方面則表示，今年上半年公司已累計出貨近千噸磷酸錳鐵鋰正極材料，市場占有率超過70％，產品廣泛應用于家儲、動力等領域。此外，容百科技近期還披露了磷酸錳鐵鋰的市場進展與擴產規劃，計劃于2025年底在中、韓兩國建成14萬噸／年磷酸錳鐵鋰產能，2030年底在中、韓、歐、美市場建成56萬噸／年磷酸錳鐵鋰產能。

磷酸鐵鋰電池的“升級版”

“磷酸錳鐵鋰可被定位為‘鐵鋰的升級版本’，兼具磷酸鐵鋰高安全性和三元鋰材料高能量密度的優點。理論上，錳、鐵的比例為6:4時，性能相較鐵鋰提升10％～15％，錳全部替換時性能可提升21％?！饼報纯萍佳芯吭涸洪L史瑩飛對記者表示，磷酸錳鐵鋰由磷酸鐵鋰和磷酸錳鋰相結合而形成，充分結合了兩者的優點，具有橄欖石型結構；磷酸鐵鋰具有易于合成、低成本和較高電導率等優勢；磷酸錳鋰具有高電壓平臺、高能量密度的優勢，彌補了磷酸鐵鋰的不足；由于鐵和錳原子的半徑相近，可實現任意比例互溶，從而可創造出磷酸錳鐵鋰。

對動力電池來說，在保證安全性的前提下，降低成本并提升能量密度、增加續駛里程是其發展方向。據介紹，磷酸錳鐵鋰的電壓平臺呈現二階梯形式，平臺長度正比于錳鐵比例。錳鐵比例直接影響高低電位下的放電容量，錳含量越高，能量密度越高，但也會出現容量降低和循環壽命衰減的問題。錳鐵互溶后，材料會出現晶體結構畸變，電池循環中可能發生錳溶出，與電解液反應，進而影響循環壽命。同時，材料電導率、離子擴散系數較差，從而影響倍率性能。使用納米化等改性手段，可基本解決材料電化學問題，但會降低材料壓實密度。

“磷酸錳鐵鋰的優勢應該是成本降低，劣勢是內阻偏大，所以更多用在成本敏感領域，但恐怕無法做快充電池?！蹦硠恿﹄姵仄髽I技術總工程師對記者說。

針對發展磷酸錳鐵鋰面臨的挑戰，動力電池企業和材料供應商正在努力攻關。史瑩飛告訴記者，“錳鋰1號”采用了“能量球2.0”技術，實現了高容量、高電壓、高倍率、高壓實。其中，納米化技術將顆?？s小至納米尺寸，減少鋰離子在顆粒內部的擴散路徑，增強離子傳遞，提高充放電效率，改善化學反應速率，降低電池的內部極化，提高循環壽命；錳-鐵均勻固溶技術獨特的前驅體合成工藝，改善了錳溶出，提高磷酸錳鐵鋰材料的循環性能；基于前驅體的優勢，耦合磷酸鐵鋰產線，在制造成本、生產效率，以及設備通用性等方面形成獨特優勢。

或實現部分中低端替代

來自高工產研鋰電研究所的調研數據顯示:2022年，國內磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量達2000噸，預計2023年將超過1.5萬噸，2025年磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量有望超過20萬噸。

特斯拉創始人兼首席執行官馬斯克曾在社交媒體上稱，錳元素將替代動力電池正極材料中的鐵和磷，并推動其生產規模進入“TWh時代”。東吳證券的研報認為，磷酸錳鐵鋰可使動力電池能量密度提升10％～20％，且理論上成本更低，有望替代磷酸鐵鋰和中鎳三元鋰材料。這份研報指出，2025年，國內磷酸錳鐵鋰電池的需求將接近130GWh；到2030年這個數字或超1500GWh，其市場滲透率將超30％，對應的正極材料需求超過260萬噸，市場規模超1500億元。

前述動力電池企業技術總工程師表示，兩輪車對成本特別敏感，所以磷酸錳鐵鋰電池有了市場進入機會，而一部分中、低端電動汽車，由于對降本的需求比較迫切，也可能選擇配套磷酸錳鐵鋰電池。

史瑩飛也認為，在磷酸錳鐵鋰電池的市場進展中，其有望在兩輪車上率先落地，進而開拓中、低端電動汽車領域。原因在于，兩輪車的應用場景驗證周期短，可以率先落地；而在電動汽車上，隨著經濟性優勢顯現和低溫性能改善，磷酸錳鐵鋰電池未來有望向更多場景滲透。

“目前，磷酸錳鐵鋰電池在吸潮機理、量價關系上，還沒有完全成熟，因此僅屬于部分性能領先的前瞻技術?！避嚪蜃稍兒匣锶瞬軓V平向記者道出了自己的判斷，區別于三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，磷酸錳鐵鋰電池是正極材料變化而形成的一種電池。與市場上回歸后比較成熟的磷酸鐵鋰電池相比，其具有電壓高、能量密度高、壽命長的優點，但電導率低，量產也還存在一些困難。

曹廣平進一步指出，磷酸錳鐵鋰電池的出現正好是在“窗口期”，目前真正的固態電池還未實現量產裝車，磷酸鐵鋰電池也觸及能量密度的“天花板”。但磷酸錳鐵鋰電池想要超越磷酸鐵鋰電池，還有很多挑戰，實現固態化則更難。另外，從世界范圍內看，日、韓、美等市場并未把過多精力投入到磷酸錳鐵鋰電池的研發上。而由于我國純電動汽車行業具有先發優勢，市場亟需這類電池更好地代替磷酸鐵鋰產品，甚至與三元鋰電池展開競爭?！傲姿徨i鐵鋰電池的大規模量產裝車，還需歷經數年的市場驗證過程。由此可以判定，其在兩年內超越磷酸鐵鋰電池的可能性幾乎沒有；能否擠占一些三元鋰電池的份額，則將視磷酸錳鐵鋰電池的具體產業化情況而定?！彼J為。