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2023年磷酸錳鐵鋰會唱“主角”嗎?
日期:2023-01-19   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
“如果固態(tài)電池能夠量產(chǎn),三元、磷酸鐵鋰等是否都要被淘汰?”記者以此問題詢問中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員夏永高。

夏永高回答:“固態(tài)電池是發(fā)展方向,能量密度、安全性等指標(biāo)都很好,全球多個實(shí)驗(yàn)室在努力,但量產(chǎn)的固態(tài)電池還沒有出現(xiàn)。在這種情況下,人們想到了過渡方案。錳元素的高電壓吸引了不少研究人員的關(guān)注,錳基電池材料量產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。”

作為錳基電池材料中的一員,近年來,多家企業(yè)大力發(fā)展磷酸錳鐵鋰。那么,磷酸錳鐵鋰在2023年能否唱“主角”?

磷酸鐵鋰重新成為主流

幾年前,受補(bǔ)貼政策影響,三元鋰電池在乘用車市場占據(jù)較高份額。但是如果拋開補(bǔ)貼政策因素,磷酸鐵鋰價(jià)格低、循環(huán)壽命高于三元鋰電池的優(yōu)勢明顯,依托這些優(yōu)勢,磷酸鐵鋰有較強(qiáng)的綜合成本優(yōu)勢。

國家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華告訴記者,在磷酸鐵鋰電池中,正極材料僅占成本的20%-30%,而三元材料約占40%,鈷金屬價(jià)格較高拉低了三元材料的能量密度優(yōu)勢。磷酸鐵鋰的安全性高于三元材料,從全生命周期來看,磷酸鐵鋰比三元材料更有成本優(yōu)勢,“三元材料的循環(huán)周期約為1000次,磷酸鐵鋰可以輕松達(dá)到1500-2000次”。

2021年,磷酸鐵鋰的裝車量超過三元電池。數(shù)據(jù)顯示,磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計(jì)125.4GWh,占總產(chǎn)量57.1%。此后,磷酸鐵鋰電池一直處于主流地位。

進(jìn)入補(bǔ)貼時(shí)代,磷酸鐵鋰因能量密度較低而被冷落,但是,負(fù)極技術(shù)進(jìn)步讓磷酸鐵鋰煥發(fā)了“第二春”。以往磷酸鐵鋰的負(fù)極采用石墨,石墨負(fù)極理論比容量為372mAh/g,研究人員發(fā)現(xiàn),硅基負(fù)極材料的比容量可以達(dá)到4200mAh/g,這項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步讓磷酸鐵鋰的能量密度徘徊于170Wh/Kg,迅速增長到190Wh/Kg,加上原有的成本與安全優(yōu)勢,進(jìn)一步鞏固了磷酸鐵鋰的市場地位。

磷酸錳鐵鋰崛起

中國科學(xué)院物理所研究員李泓告訴記者,20年前,錳基材料電池就被人們研發(fā)出來,日產(chǎn)汽車的聆風(fēng)使用錳酸鋰電池,磷酸錳鋰電池幾乎沒有被人們采用。“最近被人們廣泛議論的錳基材料電池不是新鮮事,這種電池優(yōu)勢明顯,短板也突出。”李泓說。

電池界通常用5個指標(biāo)衡量電池的性能,能量密度、倍率性能、成本、安全性和循環(huán)壽命。據(jù)介紹,錳酸鋰材料比磷酸鐵鋰的成本低20%~30%。另外,錳酸鋰電池的電壓較高,達(dá)到3.9V,磷酸鐵鋰電池為3.4V,三元鋰電池為3.8V。電壓高意味著電池PACK可以使用較少的電芯。

與磷酸鐵鋰相比,磷酸錳鋰的能量密度高20%,但價(jià)格比磷酸鐵鋰便宜;與錳酸鋰相比,磷酸錳鋰的能量密度更高,高溫循環(huán)壽命更長;與三元材料相比,磷酸錳鋰具有相似的能量密度,但更安全,價(jià)格更低。

似乎磷酸錳鋰兼具各方優(yōu)點(diǎn),應(yīng)該順理成章地成為主流材料。然而,在市場上幾乎找不到商品化的磷酸錳鋰電池。夏永高說:“磷酸錳鋰本身結(jié)構(gòu)限制,合成穩(wěn)定可逆充放電的磷酸錳鋰非常困難。磷酸錳鋰也存在電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率低的難題。”

磷酸錳鋰很難量產(chǎn),研究人員嘗試在磷酸鐵鋰中加入錳元素,得到了磷酸鐵錳鋰,它的電壓達(dá)到4.1伏,遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰的3.4伏。然而,磷酸鐵錳鋰并不是磷酸鐵鋰的升級版。夏永高告訴記者,磷酸錳鐵鋰電池單獨(dú)使用會有一些難題,磷酸錳鐵鋰材料的粒徑需要做到50納米,磷酸鐵鋰的粒徑約為數(shù)百納米,粒徑小就非常容易吸水。磷酸錳鐵鋰材料放在空氣中吸水量很快就能達(dá)到6000~7000PPM。材料吸水后會造成表面的改性。

盡管磷酸錳鐵鋰難以單獨(dú)使用,與三元鋰電池配合使用效果不錯。據(jù)介紹,磷酸錳鐵鋰與三元電池配合使用有不錯的效果。磷酸錳鐵鋰不適合與磷酸鐵鋰電池混合使用,因?yàn)榱姿徨i鐵鋰與磷酸鐵鋰之間電壓相差0.7伏,BMS控制存在大拐點(diǎn),BMS很難處理這個大拐點(diǎn)。而三元材料電池的電壓為3.8伏,與磷酸錳鐵鋰比較接近。

磷酸錳鐵鋰在磷酸鐵鋰和三元電池之間有自己的位置,能量密度比磷酸鐵鋰高,安全性沒有明顯的降低,成本增加并不顯著,綜合起來,磷酸錳鐵鋰的優(yōu)勢比較明顯,正是這樣綜合優(yōu)勢,讓磷酸錳鐵鋰崛起。

多家企業(yè)布局磷酸錳鐵鋰

隨著磷酸錳鐵鋰的優(yōu)勢被越來越多的企業(yè)認(rèn)識到,搶占賽道、布局生產(chǎn)成為許多企業(yè)的首選。浙商證券分析師張雷認(rèn)為,德方納米、容百科技、當(dāng)升科技等在磷酸錳鐵鋰行業(yè)布局較早、規(guī)模較大的企業(yè)值得高度關(guān)注。

據(jù)悉,孚能科技在戰(zhàn)略及新品發(fā)布會上表示,計(jì)劃在2023年推出第一代磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品;在2022世界新能源汽車大會上,中創(chuàng)新航對外發(fā)布OS高錳鐵鋰電池;星恒電源與珩創(chuàng)納米在鹽城簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將就磷酸錳鐵鋰產(chǎn)品開展深度合作,星恒電源還與龍?bào)纯萍甲庸境V蒌囋淳土姿徨i鐵鋰材料項(xiàng)目簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。

寧德時(shí)代4.13億元投資LMFP廠商力泰鋰能,成為其第一大股東,力泰鋰能擁有年產(chǎn)2000噸磷酸錳鐵鋰生產(chǎn)線,并計(jì)劃新建年產(chǎn)3000噸磷酸錳鐵鋰產(chǎn)線。瑞浦蘭鈞對外表示,2023-2024年,公司的磷酸錳鐵鋰能量密度將做到500Wh/L,支持純電車型800公里續(xù)航。德方納米年產(chǎn)11萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產(chǎn)基地項(xiàng)目在云南曲靖正式投產(chǎn),是目前全國已建成投產(chǎn)最大單體產(chǎn)能的磷酸錳鐵鋰正極材料項(xiàng)目。

更加令人關(guān)注的是,國內(nèi)正極材料龍頭企業(yè)容百科技出資收購斯科蘭德,斯科蘭德深耕磷酸錳鐵鋰多年,是國內(nèi)磷酸錳鐵鋰的重磅企業(yè)。

斯科蘭德總經(jīng)理李積剛告訴記者,現(xiàn)有產(chǎn)能6200噸,在進(jìn)行新增5000噸產(chǎn)線的擴(kuò)建。2023年初步規(guī)劃10萬噸產(chǎn)能,有望進(jìn)一步加速產(chǎn)能建設(shè)。預(yù)計(jì)2023年有幾個車型完成定點(diǎn)。為了應(yīng)對2023年定點(diǎn)車型之后,錳基材料需求的爆發(fā),斯科蘭德10萬噸產(chǎn)能在四季度或年底建成。“錳基材料電池在電動汽車上的驗(yàn)證,至少到2023年的第三季度才能走完全部的測試,目前測試情況良好。”

李積剛向記者強(qiáng)調(diào),“目前公司磷酸錳鐵鋰的產(chǎn)品性能和工藝比較有優(yōu)勢,產(chǎn)品盈利性非常好,單噸盈利能力已經(jīng)超過高鎳產(chǎn)品,一旦產(chǎn)品認(rèn)證通過,后面的產(chǎn)能擴(kuò)張會非常快。”

原標(biāo)題:2023年磷酸錳鐵鋰會唱“主角”嗎?
 
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來源:中國汽車報(bào)網(wǎng)
 
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