“如果固態電池能夠量產，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院寧波材料技術與工程研究所研究員夏永高。
夏永高回答：“固態電池是發展方向，能量密度、安全性等指標都很好，全球多個實驗室在努力，但量產的固態電池還沒有出現。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注，錳基電池材料量產成為現實。”
作為錳基電池材料中的一員，近年來，多家企業大力發展磷酸錳鐵鋰。那么，磷酸錳鐵鋰在2023年能否唱“主角”？
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01 磷酸鐵鋰重新成為主流
幾年前，受補貼政策影響，三元鋰電池在乘用車市場占據較高份額。但是如果拋開補貼政策因素，磷酸鐵鋰價格低、循環壽命高于三元鋰電池的優勢明顯，依托這些優勢，磷酸鐵鋰有較強的綜合成本優勢。
國家科技成果轉化基金新能源汽車創業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%，鈷金屬價格較高拉低了三元材料的能量密度優勢。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勢，“三元材料的循環周期約為1000次，磷酸鐵鋰可以輕松達到1500-2000次”。
2021年，磷酸鐵鋰的裝車量超過三元電池。中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據顯示，磷酸鐵鋰電池產量累計125.4GWh,占總產量57.1%。此后，磷酸鐵鋰電池一直處于主流地位。
資料來源：中國汽車動力電池產業創新聯盟 單位：MWh、%
進入補貼時代，磷酸鐵鋰因能量密度較低而被冷落，但是，負極技術進步讓磷酸鐵鋰煥發了“第二春”。以往磷酸鐵鋰的負極采用石墨，石墨負極理論比容量為372mAh/g，研究人員發現，硅基負極材料的比容量可以達到4200mAh/g，這項重大技術進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勢，進一步鞏固了磷酸鐵鋰的市場地位。
02 磷酸錳鐵鋰崛起
中國科學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出來，日產汽車的聆風使用錳酸鋰電池，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，這種電池優勢明顯，短板也突出。”李泓說。
電池界通常用5個指標衡量電池的性能，能量密度、倍率性能、成本、安全性和循環壽命。據介紹，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，價格更低。
似乎磷酸錳鋰兼具各方優點，應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：“磷酸錳鋰本身結構限制，合成穩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率和鋰離子擴散速率低的難題。”
磷酸錳鋰很難量產，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，它的電壓達到4.1伏，遠高于磷酸鐵鋰的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使用，與三元鋰電池配合使用效果不錯。據介紹，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，因為磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰之間電壓相差0.7伏，BMS控制存在大拐點，BMS很難處理這個大拐點。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，磷酸錳鐵鋰的優勢比較明顯，正是這樣綜合優勢，讓磷酸錳鐵鋰崛起。
03 多家企業布局磷酸錳鐵鋰
隨著磷酸錳鐵鋰的優勢被越來越多的企業認識到，搶占賽道、布局生產成為許多企業的首選。浙商證券分析師張雷認為，德方納米、容百科技、當升科技等在磷酸錳鐵鋰行業布局較早、規模較大的企業值得高度關注。
據悉，孚能科技在戰略及新品發布會上表示，計劃在2023年推出第一代磷酸錳鐵鋰產品；在2022世界新能源汽車大會上，中創新航對外發布OS高錳鐵鋰電池；星恒電源與珩創納米在鹽城簽署戰略合作協議，雙方將就磷酸錳鐵鋰產品開展深度合作，星恒電源還與龍蟠科技子公司常州鋰源就磷酸錳鐵鋰材料項目簽署戰略合作協議。
寧德時代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2000噸磷酸錳鐵鋰生產線，并計劃新建年產3000噸磷酸錳鐵鋰產線。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公里續航。德方納米年產11萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地項目在云南曲靖正式投產，是目前全國已建成投產最大單體產能的磷酸錳鐵鋰正極材料項目。
更加令人關注的是，國內正極材料龍頭企業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，是國內磷酸錳鐵鋰的重磅企業。
斯科蘭德總經理李積剛告訴記者，現有產能6200噸，在進行新增5000噸產線的擴建。2023年初步規劃10萬噸產能，有望進一步加速產能建設。預計2023年有幾個車型完成定點。為了應對2023年定點車型之后，錳基材料需求的爆發，斯科蘭德10萬噸產能在四季度或年底建成。“錳基材料電池在電動汽車上的驗證，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。”
李積剛向記者強調，“目前公司磷酸錳鐵鋰的產品性能和工藝比較有優勢，產品盈利性非常好，單噸盈利能力已經超過高鎳產品，一旦產品認證通過，后面的產能擴張會非常快。”
2023年，磷酸錳鐵鋰能否唱主角，錳基材料動力電池試車情況極為關鍵，如果表現良好將帶動整個行業向磷酸錳鐵鋰傾斜，真正成為磷酸錳鐵鋰大發展元年。
