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磷酸锰铁锂“起势”,不管是动力还是储能,它都“得心应手”

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-23 11:34:13

正极材料的技术演进帮助锂电池在性能上实现不断突破,在终端实现更多的应用可能。目前,磷酸锰铁锂材料体系下的锂电池已成功配套新能源车、两轮车、小型储能等领域。

具体来看,工信部发布第374批《道路机动车辆生产企业及产品公告》显示,有4款车型装配了三元锂离子+磷酸锰铁锂电池;储能方面,磷酸锰铁锂凭借高安全、低温性能,在户储、便携式储能上已实现成功应用。

星恒电源作为国内率先实现磷酸锰铁锂电池产业化应用的企业,在锰系材料上再次取得技术突破,推出了独创的MFO锰铁氧化物前驱体合成技术。

磷酸锰铁锂“起势”,不管是动力还是储能,它都“得心应手”

值得一提的是,该项技术已获国家发明专利(专利号:ZL 2022 1 1230912.9;ZL 2022 1 1230914.8),并在国际发明专利上已获美、日、韩等多国受理。星恒锰铁氧化物前驱体合成技术,将为磷酸锰铁锂材料的应用,提供性能和性价比的双重加持。

突破瓶颈

星恒青源前驱体技术提升磷酸锰铁锂性能

历经20年发展,星恒不断深耕锂电池研发与生产,积极推进锂电池生态战略的全面进化,布局上下游产业链,打造涵盖正极材料前驱体材料制造、电池研发制造、销售和运营以及回收利用等锂电池全产业链运营平台。

四川星恒青源新材料科技有限公司作为行业领先的锰基材料前驱体供应商,不仅是星恒锂电产业生态链中至关重要的一环,更是星恒开拓锂电版图的进取基石。主导锰基锂电池源头,为正极材料提供优质、高性能的前驱体,从源头上确保星恒锂电产品具有行业领先的成本优势和高安全、长寿命、耐低温等性能优势。

此次,星恒青源独创全球领先的锂电池基因材料——MFO锰铁氧化物前驱体合成技术,在锰铁氧化物上取得万吨级量产突破,让星恒在众多玩家入局的磷酸锰铁锂赛道上,构筑了强势的“技术壁垒”,进一步扩大了领跑优势。

星恒青源的锰铁氧化物前驱体合成技术,将锰源、铁源经过一系列工艺得到锰铁氧化物(纯净化合物),顺利合成结构稳定、倍率性能更优异的磷酸锰铁锂材料,突破磷酸锰铁锂电池性能瓶颈。

该材料具有结构稳定、晶体致密、能有效抑制锰溶出等特性,并能实现Mn、Fe元素均匀分布,使得材料导电性能相较于传统磷酸锰铁锂的合成工艺,提高了一个数量级以上。

在该技术加持下,星恒研发制造的高比例(70%)磷酸锰铁锂电池可轻松实现常温4000次循环、高温1400次循环,能量密度可达190Wh/Kg以上,且拥有超强的低温放电性能。此外,前驱体MFO材料的原材料来源广泛且成本低,能够降低成品材料综合成本。

磷酸锰铁锂“起势”,不管是动力还是储能,它都“得心应手”

磷酸锰铁锂电池的优势

对于电池而言,能量密度、循环寿命、成本、安全是最重要的因素。

5月19日,国轩高科发布了L600启晨电芯及电池包,采用了磷酸锰铁锂技术路线。

L600启晨电芯容量为223Ah,可以实现240Wh/kg的质量能量密度,其体积能量密度为525Wh/L的,在常温状态下可以实现4000圈循环,在45°C高温下也可以实现1800圈循环,能量密度和循环性较好。

从成本角度,磷酸锰铁锂的成本相比磷酸铁锂并无增加。程骞博士告诉36氪:“磷酸锰铁锂和磷酸铁锂相比,只是增加了锰元素,材料成本没有什么变化,在大量生产情况下,成本几乎相同。”

安全性上,启晨电芯的材料分解温度高于三元材料,具有材料自身的安全优势;其自主研发的隔热材料可以承受1200°C高温;目前该产品已通过新国标的针刺、热箱、过充、过放、热失控、挤压和短路等所有测试。

在技术路线选择上,启晨电芯采用的是磷酸锰铁锂材料。目前,宁德时代、比亚迪、欣旺达、亿纬锂能等公司都已在磷酸锰铁锂材料上布局。

磷酸锰铁锂具有三大挑战,Mn具有溶出性,在较高温存储下循环性差;它的材料带隙宽,这会导致电导率低,影响电池的快充性能;此外,它的压实密度低,这意味着电池体积能量密度低。

国轩高科自研了LMFP材料,能够抑制Mn的溢出,且通过掺杂包覆技术提高了电导率,并采用粒径复合技术提高压实密度,以此应对上述三大挑战。

磷酸锰铁锂“起势”,不管是动力还是储能,它都“得心应手”

材料企业必争之“技”

2023年8月10日,湖南裕能发布公告称,拟向特定对象发行股票,募集总额不超过65亿元(含本数)资金,其中拟使用募集资金28亿元建设年产32万吨磷酸锰铁锂项目。

事实上,除了湖南裕能重金布局外,磷酸锰铁锂已经成为众多正极材料企业技术升级方向,当前行业处于“跑马圈地”阶段。根据ICC鑫椤资讯统计,目前已规划的磷酸锰铁锂产能已经超过100万吨。

2023年之前磷酸锰铁锂主要应用在小动力市场,随着宁德时代M3P等企业相关电池的问世,这种状态有望在今年迎来突破。

工信部日前发布第374批《道路机动车辆生产企业及产品公告》新产品公示,其中出现了奇瑞星纪元ES,以及奇瑞与华为智选合作的首款新车智界S7。值得注意的是,这两个品牌中,有4款车型采用了三元锂离子+磷酸铁锰锂电池,且生产企业为江苏时代新能源科技有限公司——该公司为宁德时代全资子公司。多方分析认为,以上电池或为宁德时代M3P电池。值得一提的是,6月末曾有消息称,特斯拉国产Model 3改款车型将继续对电池包进行升级,尤其是基础款后轮驱动版的电量将从60kWh升级为66kWh,采用宁德时代的M3P电池。

除了宁德时代外,5月19日,国轩高科在第十二届科技大会上发布了自研全新磷酸锰铁锂(LMFP)体系L600启晨电芯及电池包。该电池开启业内无镍钴锰酸锂(NCM)也可续航1000公里的先河,计划2024年量产。

瑞浦兰钧也表示,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。

目前阻碍磷酸锰铁锂应用的障碍有三:

一是电子电导率低、锂离子扩散速率较低;二是压实密度较小;三是锰溢出。但随着碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性技术的推出,磷酸锰铁锂的应用空间将充满想象。

锂电企业新的增长点?

磷酸锰铁锂在过去受限于较低的导电性与循环性能,未能大规模推广。但随着工艺技术的不断创新,磷酸锰铁锂的市场规模也在逐步扩大。

磷酸锰铁锂“起势”,不管是动力还是储能,它都“得心应手”

据某证券机构测算,2025年磷酸锰铁锂渗透率5%-10%,电池需求近130GWh,对应正极需求超20万吨,市场规模近150亿元;2030年渗透率超30%,电池需求超1500GWh,对应正极需求超260万吨,市场规模超1500亿元。

磷酸锰铁锂本身存在较高的技术壁垒,不过去年我国磷酸锰铁锂专利申请数迎来高峰,达194项,相关的技术难题逐步被攻破。目前,A股市场上已有19家上市公司在磷酸锰铁锂电池上有所布局,拥有核心专利与大规模量产能力的企业将具有核心竞争力。

其中某电池龙头企业推出的M3P电池引人关注,该电池已具备量产条件,今年8月后相关车型或可推出,若市场反应积极,则可成为锂电企业新的增长点。