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动力电池,用力过“锰”

放大字体 缩小字体 发布日期:2022-07-19 10:03:00   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:864
核心提示:2022年07月19日关于动力电池,用力过“锰”的最新消息:近日,以宁德时代为首包括比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等在内多家动力电池制造商透露,已经开始就磷酸锰铁锂电池进行相关研发和布局。其中,多家企业的磷酸锰铁锂已在今年上半年通过电池中试环节


近日,以宁德时代为首包括比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等在内多家动力电池制造商透露,已经开始就磷酸锰铁锂电池进行相关研发和布局。其中,多家企业的磷酸锰铁锂已在今年上半年通过电池中试环节,正在送样品给车企测试。

相比大家耳熟能祥的三元锂和磷酸铁锂电池,磷酸锰铁锂还是一个陌生的电池产品。尽管磷酸锰铁锂与磷酸铁锂尽管只有一字之差,从材料上来说也只是加入了“锰”元素,但磷酸锰铁锂电池在理论上能量密度上更高,且保留了磷酸铁锂电芯的安全性及低成本的特性。

一场关于动力电池“锰”元素的大戏正在悄然上演。同时,也有分析人士表示,磷酸锰铁锂电池并不是新兴产物,只不过时机成熟水到渠成的产物而已,外界不必过于期待。

磷酸锰铁锂电池续航表现提升25%

相比大众熟知的磷酸铁锂电池和三元锂电池,外界对磷酸锰铁锂电池却鲜有耳闻。其实磷酸锰铁锂电池并不是新生事物,信息显示,比亚迪早在2013 年就曾进行相关研究,只不过因为当时磷酸锰铁锂电池循环寿命过低、内阻过大后来被比亚迪暂时搁置。

而要想明白此次磷酸锰铁锂电池走俏,则需了解锰元素在电池中的作用。锰元素可满足更高的电压需求,如锰酸锂电池电压可以达到 3.9V,而磷酸铁锂电池达到3.4V。因此,锰元素在电压有优势的情况下,充放电功率可以得到更好的表现,而且锰元素拥有相对良好的携带锂离子的能力,也就是说,锰元素可以有较好的能量密度表现。

此外锰元素相对稳定,有着可靠的安全性,能够做到和磷酸铁锂电池相同的安全水平,但是锰元素也有缺点,就是如果动力电池正极全部采用锰元素,动力电池的充放电周期弱于磷酸铁锂,也就是电池循环寿命较短。

为了能够兼顾磷酸铁锂电池优势,在原来材料中加入锰元素,使得磷酸锰铁锂电池理论上能量密度极值可达230wh/kg,这意味着磷酸锰铁锂电池在同等质量下能量密度要比磷酸铁锂电池高出15%-20%。目前尚未有搭载磷酸锰铁锂电池的新能源汽车相关数据出炉,不过根据天能股份生产的磷酸锰铁锂电池应用在小牛电动车F0系列最新款的产品参数显示,其在低温环境下续航里程表现提升25%。

此外,磷酸锰铁锂电池支持更高的电压平台,还可以兼容超高压快充等技术。这就意味着搭载该款电池的纯电车将拥有更高的补能效率以及更长的续航水平。

反观新能源整车市场,数据显示,2022年上半年新能源汽车销量累计达到260万辆,同比增长1.2倍,市占率超两成。而进一步梳理发现,其中续航里程在400km至500km之间新能源汽车销量占比成绝对主流,占比超过五成。从市场终端反应来看,消费者对于长续航需求仍然高涨。这也倒逼市场需要续航里程更长的动力原材料出现。

磷酸锰铁锂电池产业化进程加快

“纵观新能源汽车发展,就是一部长续航历程发展史。这就要求动力电池原材料应用不能一成不变,而是向着性能更优越的方向不断优化。”动力电池车企相关人士表示。

根据工信部官网发布的新能源推广应用推荐车型目录信息显示,2022年,磷酸铁锂电池系统的最大能量密度为161.27Wh/kg,这一数值在近两年几乎没有变动。行业专家表示,磷酸铁锂电池的能量密度已接近天花板。

技术人士表示,新能源汽车动力电池属于电化学产业的范畴,属于在配方试错中平缓发展并不断优化中,这需要底层的长期试错积累。其中动力电池龙头车企发展来看,动力电池发展主要依靠材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新、商业模式创新。以材料体系来看,动力电池实现以正极为核心的升级以及实现高镍与锰铁锂为趋势。

从目前来看,磷酸锰铁锂电池正在实现产业化布局,拥有磷酸锰铁锂技术储备的电池企业包括宁德时代、比亚迪、国轩高科等,上述企业以专利技术研发、投资布局为主。其中宁德时代早在2015年就申请了“磷酸锰铁锂引入第三方元素方法改性”的专利。去年12月,宁德时代以4.13亿元投资了江苏力泰锂能,目前持股60%,该公司主打产品正是磷酸锰铁锂材料,且拥有多项磷酸锰铁锂国家注册专有技术知识产权专利。

比亚迪曾公开表示,磷酸锰铁锂为公司新的技术路线,而后布局了相关专利。

此外,在磷酸锰铁锂领域有所布局的正极厂商有德方纳米、力泰锂能等。公开信息显示,2022年一季度,德方纳米已在国内申请并获得与磷酸锰铁锂相关的专利共9项。力泰锂能拥有涉及磷酸锰铁锂的专利8项。磷酸锰铁锂电池产业化进程不断加快。

磷酸锰铁锂不是动力电池终极材料

相比于拗口电池原材料专业名词术语,对于消费者来说,核心本质需要的是续航更久效率更高的动力电池原材料。

汽车预言家在梳理相关信息时发现,今年上半年磷酸铁锂电池销量为121261.6MWh,市场占比达到6成,成主流材料。

另一方面,市场的高需求也在刺激着磷酸铁锂生产端产能过剩。据信达证券统计显示,2025年全球磷酸铁锂需求可达181万吨。而目前据我国不完全统计,各厂商宣布的磷酸铁锂扩产规模加上现有产能已超500万吨,规划产能远远高于三年后的全球需求量。因此为抢占更高的份额,保持竞争优势,新型材料成为新的业绩增长点。

一位电池企业内部人士透露,目前动力电池企业已经开始积极布局磷酸锰铁锂电池,他认为就像当初4680电池从提出到上量只需要经历两年时间一样。随着电池企业技术的升级,供应链完善,磷酸锰铁锂电池的产业化应用,或许将在明年上半年实现量产装机。

而根据国信证券预计, 磷酸锰铁锂在2021-2025年均复合增速将达到129%。这一预测也得到高工产研锂电研究所(GGII)相关佐证,数据到2025年,磷酸锰铁锂正极材料出货量将超35万吨,相比磷酸铁锂材料市场渗透率将超15%,这表明磷酸锰铁锂电池将成为市场未来主流发展方向。

与此同时,分析人士指出,磷酸锰铁锂电池并不是新兴产物,它的出现只是动力电池发展的阶段性产物,是在现有材料上的性能提升,并不能代表动力电池材料的终极选择。未来新能源汽车动力电池搭载更多考虑实际需求以及应用场景,因此对于磷酸锰铁锂电池路线终极不能绝对而论。

 

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