“最近资本热炒的磷酸锰铁锂实际上几年前比亚迪曾研究过,但在磷酸锰铁锂方面实力诚如比亚迪,也没搞出什么名堂。不知道这一次,大家在热议的磷酸锰铁锂会否真的具备产业化能力。”小编在向一业内人士咨询有关磷酸锰铁锂(LFMP)电池时,该人士如是回答道。
小编查询相关专利发现,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,但是后面就再没有相关消息。直到2020年祭出磷酸铁锂“刀片电池”后,比亚迪似乎并没有继续在磷酸锰铁锂这条道路上走得更远。
磷酸锰铁锂,磷酸铁锂“升级版”?
磷酸铁锂凭借成本低廉、安全性高、循环寿命好,目前已经逆袭三元电池,再度成为新能源汽车主流电池。数据显示,今年8月中国市场磷酸铁锂电池产量约为11．1GWh,占中国市场电池总产量56．9%;1-8月,磷酸铁锂电池产量约为58．1GWh,占电池总产量的52．1%。
刀片电池、CTP等技术工艺使得磷酸铁锂的系统集成效率、能量密度有所提升,可以不断满足中高端电动车型的使用,但是从磷酸铁锂材料本身来看,欲突破能量密度等性能的“天花板”并不是件容易的事。近期,磷酸锰铁锂电池技术被不少人看作是磷酸铁锂的“Plus版”,引发关注。
之所以磷酸锰铁锂被认为是磷酸铁锂的升级版,主要是体现在能量密度上可以继续提升。
理论上看,磷酸锰铁锂,相较于磷酸铁锂,拥有更高的电压平台,磷酸锰铁锂电压可以达到4．1V左右,而磷酸铁锂在3．4-3．5V左右,两者有着相同的理论克容量,因电压更高,因此在相同条件下,磷酸锰铁锂理论能量密度比磷酸铁锂高15-20%。这一点与目前单晶中镍高电压三元材料类似,通过单晶高电压提升能量密度,同时拥有中镍材料的高安全性和低成本。
另外,磷酸锰铁锂制备工艺与现有磷酸铁锂生产体系区别不大,主要需要通过包覆、掺杂、纳米化等改性技术来解决其电导率较低的问题,两者成本无明显差异。
据业内人士介绍,真正从技术上来看,磷酸锰铁锂并不是完全的新技术,在磷酸铁锂材料出来后,就曾有电池厂商根据不同配方进行改进,比如前述的比亚迪就是其一,但是其导电性、循环寿命等短板,令大多数企业在前几年望而却步。
此外,2015年左右,我国新能源汽车财政补贴与动力电池能量密度直接挂钩,当时磷酸铁锂相较于三元电池在能量密度上劣势明显,大部分车企、电池厂家直接将目光聚焦在三元电池领域,磷酸铁锂受到冷落,关于磷酸锰铁锂的研究也同样随之减少。
可以看出,随着磷酸铁锂电池因经济性、安全性、寿命等方面的优势受到关注,再成主流,因而在能量密度、安全性、经济性上同样有优势的磷酸锰铁锂,就被很多人认为是磷酸铁锂的主要升级方向。
不过,就其导电性、倍率、循环寿命方面的短板,还是需要看得见的技术改善才能使其有大规模应用的可能。另外,原料电池级硫酸锰制备难度较高,品质参差不齐,也是一个需要突破的瓶颈。
磷酸锰铁锂在小动力领域已有应用
“此前,新能源汽车政策补贴与能量密度挂钩,因此能量密度较低的磷酸铁锂、磷酸锰铁锂并不是很受欢迎。但在不受补贴影响的电动自行车领域,企业和用户更关心性能,磷酸锰铁锂也成为企业研究的重点材料之一。”星恒电源电池工程院院长赵成龙表示,星恒电源已在磷酸锰铁锂的复合技术上有长期研究和应用经验,比如将锰酸锂和磷酸锰铁锂混掺,使电池的低温、安全、循环等性能有不错的提升。
不过,赵成龙同时也表示,预计在未来的两三年内,磷酸锰铁锂仍以混合使用为主。
磷酸锰铁锂的复合使用,也同样出现在三元材料上。据业内人士介绍,通过使用磷酸锰铁锂包覆三元材料,可以改善三元材料的安全性能、低温性能及成本,从而拓宽了三元材料本身的应用场景。事实上,目前部分电动两轮车、电动工具等场景的使用即是如此。
磷酸锰铁锂单独使用前景如何?
不可否认,目前磷酸铁锂因在经济性、安全性等方面具有优势,已经成为新能源汽车的主流电池,但高端车型仍然偏爱三元电池,尤其是高镍三元已经明确是未来三元电池的主要发展方向。
磷酸锰铁锂之所以受到关注,主要是其能量密度要较目前的磷酸铁锂高出15%左右,但也只与NCM523接近,与高镍三元电池的差距则非常明显。
当下,目前磷酸锰铁锂仅相较于磷酸铁锂仅能量密度有一定优势,但其短板也很明显,要替代磷酸铁锂,显然磷酸锰铁锂还是要先克服诸多自身的缺点才可。
事实上,近期之所以大家突然开始讨论磷酸锰酸锂,主要是部分头部材料企业,在这一块有了新动作或新进展。
9月3日,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”。根据公司专利,德方纳米磷酸锰铁锂产品可能沿用其独特的液相法工艺,产品性能在一致性、循环寿命方面会有优势。业界推测,此次新投建的项目可能就是磷酸锰铁锂产品。
另外有消息称,德方纳米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、循环寿命都有明显提升。
此外,当升科技在2021年半年报中披露,公司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。
今年8月,鹏欣资源发布公告称,全资子公司鹏珈基金拟7500万元对江苏力泰锂能科技有限公司进行增资。鹏欣资源方面表示,“此次增资主要看好力泰锂能的研发能力和产业化能力,主要产品磷酸锰铁锂产品市场潜力巨大,具有较好的发展前景。
从磷酸铁锂、三元材料和磷酸锰铁锂几种材料的性能特征来看,目前各自的应用场景较为明晰,但是彼此的短板也同样清晰,磷酸锰铁锂目前凭借能量密度“胜于”磷酸铁锂,但是能否解决好其它短板,仍要看企业在这一领域的技术进展及发展研判。
来源:电池中国网
