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磷酸錳鐵鋰:三元電池不可或缺的“穩(wěn)定劑”? 2021-11-16 10:52:28  來源:36氪

2014年8月,在充滿革命精神的湖南韶山,中科招商集團召開了“2014中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)三基工程工作會議”。

當時恰逢中國新能源汽車萌芽之際,整個行業(yè)怎么發(fā)展,如何發(fā)展,尚無定論。全球新能源汽車試點城市主管領(lǐng)導、電動汽車行業(yè)專家、相關(guān)龍頭企業(yè)代表全部參加會議,共商新能源汽車的未來,這次會議一定程度上決定了中國新能源汽車的發(fā)展軌跡。

作為中國新能源車企的代表,比亞迪總裁王傳福登臺演講,并在隨后接受了媒體采訪。在被問到動力電池技術(shù)路線時,王傳福自信滿滿的表示,已經(jīng)找到了新的技術(shù)方向,能量密度已經(jīng)達到三元材料水準。當時王傳福所說的新技術(shù),名叫磷酸錳鐵鋰(簡稱LMFP)。

LMFP相當于磷酸鐵鋰(簡稱LFP)的改進材料,具備LFP的很多優(yōu)點,均為橄欖石結(jié)構(gòu),擁有很高的高安全性和穩(wěn)定性。同時,由于LMFP中含有錳元素,因此容量更高,能夠達到三元電池NCM523的水平。

然而,比亞迪的自信最終卻敗給了時代。

從2016年開始,產(chǎn)業(yè)政策從早期鋰電材料轉(zhuǎn)到高容量材料,導致大量廠商直接跑去擁抱三元材料。雖然比亞迪在后來成功推出搭載LMFP電池的E6車型,但效果卻并沒有想象中的那樣顯著,隨著三元電池技術(shù)的精進,導致LMFP始終為進入主流,企業(yè)也不愿意再投入大量資金進一步研究。

就當所有人都認為LMFP將就此成為歷史的時候,這項技術(shù)卻又令人驚奇的“重生”了。

今年9月,國內(nèi)LFP正極材料龍頭德方納米和當升科技相繼公布其磷酸鐵鋰技術(shù)升級產(chǎn)線,而就在一個月之前,另一家正極公司鵬欣資源增資LMFP廠商江蘇力泰至23%股份。短短兩月間,LMFP就已經(jīng)成為上游正極公司布局的焦點。

“重新”歸來的LMFP正極,會給目前正極格局帶來怎樣的沖擊呢?

/01/ 產(chǎn)業(yè)格局將被顛覆?

作為曾經(jīng)比亞迪重注的技術(shù)路線,LMFP的“重生”讓市場充滿了期待,難道一出逆襲大戲正在悄然上演?

既然LMFP想要重新獲得動力電池產(chǎn)生企業(yè)的認可,那么它勢必就需要吃掉其他正極材料的市場份額。目前,中國動力電池正極市場被三元電池和LFP電池瓜分,得益于突然爆發(fā)的出貨量,今年前10個月,LFP電池出貨量達87.52GWh,已經(jīng)完成對三元電池市場份額的反超。

來源:中國汽車動力電池創(chuàng)新聯(lián)盟

坦率而言,三元電池出貨量被LFP電池超越,這出乎了很多分析師的預料,在此之前,市場一致認為LFP市場份額會有所回升,但三元電池依然將會使市場的主流。那么如果LMFP順利回歸,是否意味著分析師需要繼續(xù)下調(diào)對三元電池的樂觀預期呢?

從能量密度看,是這樣的。LMFP電池已經(jīng)能夠達到NCM523的能量密度水平,同時由于LMFP中沒有珍貴的鈷元素,因此售價遠低于三元電池。此外,LMFP電池還具有性能穩(wěn)定,安全度高,循環(huán)次數(shù)多,成本低的優(yōu)勢。

基于此,一旦LMFP“回歸”首先沖擊的就是NCM523電池的中端市場。

來源:中泰證券

另一方面,LFP電池的處境似乎也并沒有比三元電池好到那里去。

在最開始,比亞迪就是把LMFP當成是LFP的進階電池進行研發(fā)的,從理化特性上看,LMFP幾乎具備LFP的所有優(yōu)勢,同時又具備更高的能量密度。在兼顧車輛安全的同時,又能夠很好的解決LFP汽車的續(xù)航問題。

最近幾個月,之所以LFP能量電池突然爆發(fā),主要是受益于A0級別新能源汽車的爆發(fā)。以五菱mini為首的一批爆款車型,采用的都是LFP電池。在價格僅高出5%左右的情況下,LMFP電池卻比LFP電池高出15%的能量密度,性價比顯而易見。

如果LMFP發(fā)展順利,那么是能夠?qū)FP進行完美替代的,但與NCM811等大容量電池相比,LMFP依然有著很大的能量劣勢。

從理論上講,LMFP電池對于三元電池有所沖擊,而對LFP電池則是完美的取代。難道中國鋰電池正極格局真的要發(fā)生顛覆性改變?

/02/ 夢醒時分:三大痛點制約

LMFP會重新成為正極廠商研發(fā)的中心,甚至打破傳統(tǒng)二分天下的市場格局?

可能性并不大!盡管在理論上LMFP電池有著諸多優(yōu)勢,甚至具備完全替代LFP電池的潛力,但從實際應(yīng)用層面卻仍有很多困難需要攻克。

想要實現(xiàn)LMFP電池的批量化生產(chǎn),依然需要解決三大核心痛點:技術(shù)、產(chǎn)能、特性。

首先是技術(shù)方面,由于有錳的存在,導致正極無法簡易加工,需要進行專注的定向研發(fā)。這是LMFP應(yīng)用面臨的第一道坎。

不久前,江蘇力泰曾舉辦了關(guān)于LMFP的專享交流會議,其中明確提到:鐵鋰是半導體,加點碳就可以了,而錳鐵鋰是絕緣體,顆粒還很小導致加工技術(shù)路線很難。目前行業(yè)沒有一家有統(tǒng)一技術(shù)路線,具備技術(shù)壁壘。

此外,在電池技術(shù)方面,雖然早在2015年比亞迪就實現(xiàn)量產(chǎn),寧德時代、國軒高科也都對此路線有所涉獵,但在優(yōu)化成本方面,LMFP電池依然有很長的路要走。需要電池廠商持續(xù)的研發(fā),技術(shù)的積累。

在產(chǎn)能方面,LMFP雖然是LFP的進化,但卻因為LMFP中增加了錳這種原材料,因此整個合成配方都需要改變,造成整個生產(chǎn)體系與LFP差異巨大。LMFP產(chǎn)線很難通過改造LFP產(chǎn)線獲得,仍需新建新的產(chǎn)線。

新產(chǎn)線制造這就延長了LMFP的全面普及的時間,從竣工到產(chǎn)能爬坡,再到未來的產(chǎn)能擴建,想要實現(xiàn)“LMFP自由”,仍需很長時間。

最后是特性方面,LMFP明顯存在導電率過低的缺點。過低的導電率導致容量很難發(fā)揮,同時與電解質(zhì)會發(fā)生副反應(yīng)也會導致材料的容量難以發(fā)揮,如何完全釋放電容量仍是一個難題。

這就意味著,雖然LMFP的性能獲得了市場的認可,但動力電池廠商想要真正快速實現(xiàn)大批量產(chǎn)LMFP電池,依然是一個幾乎不可能的課題。

/03/ 三元電池的“穩(wěn)定劑”?

既然LMFP的應(yīng)用存在如此多的困難,那么為何國內(nèi)正極廠商近期開始統(tǒng)一布局這一賽道呢?究其原因就在于LMFP背后的隱藏價值。

制造電池,可能并非LMFP的真正意義,與純LMFP電池相比,由于LMFP具有復合性,可以跟三元電池、LFP、LMO等正極材料復合使用,大幅增強了LMFP的應(yīng)用場景,因此LMFP或許能夠成為增加動力電池安全性的“穩(wěn)定劑”。

常規(guī)的LMFP粒徑約3-5u,而NCM則在10u左右,LMFP粒徑比LFP和NCM都要小很多。

這就意味著,LMFP可以遷入NCM等正極進行復合。在經(jīng)過復合后,成品正極材料較單一正極屬性有了明顯提升,大大加強了能量密度、循環(huán)次數(shù)、低溫性能等特性,也避免了LMFP導電率過低的缺點。

來源:中泰證券

尤其當下,三元電池穩(wěn)定性較差,再加上產(chǎn)業(yè)補貼政策退坡,導致很多車企開始放棄三元路線,重新?lián)肀FP路線,這也是為何今年LFP電池高速增長的原因之一。但在高端汽車市場,三元電池依然是目前最佳的選擇。

從目前來看,三元電池的安全問題主要可以通過原子摻雜、表面包覆、與其它活性材料混用等方法改進。而在這其中,摻雜和包覆是目前三元電池專利申請的必爭之地。

通過將LMFP包裹在NCM表面,能夠有效的提升混合正極的穩(wěn)定性,也解決了LMFP的到點問題,同時因為LMFP的加入,成本也得到了降低。也就是說,LMFP正極已經(jīng)成為三元電池有效的“穩(wěn)定劑”,未來有望與三元電池全面合作。

這就好像此前的鈉電池一樣,雖然看似是為了降低鋰的消耗,但實際上也并不是完全用純鈉研制,而是與鋰離子配合使用。從原理上講,LMFP也有望采用同樣的模式,與三元電池,甚至與LFP電池進行融合。

在主路技術(shù)路線已經(jīng)相當成熟的情況下,市場很難接受LMFP這樣一個并沒有技術(shù)躍遷的主流技術(shù),因此我們認為LMFP更適合作為“穩(wěn)定劑”,提升目前困擾依舊的三元電池安全問題。

一語弊之,雖然LMFP曾經(jīng)被當做是主流的動力電池技術(shù)路線,但顯然如今作為動力電池“穩(wěn)定劑”有更好的效果。隨著眾多正極廠商的全面布局,或許動力電池將告別單一正極,迎來“大融合”時代。

本文來自微信公眾號 “芯鋰話”(ID:ddxinsanban),作者:板娘,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

關(guān)鍵詞: 錳鐵 穩(wěn)定劑 磷酸

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