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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(lái)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(tuán)召開了“2014中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)三基工程工作會(huì)議”。

當(dāng)時(shí)恰逢中國(guó)新能源汽車萌芽之際,整個(gè)行業(yè)怎么發(fā)展,如何發(fā)展,尚無(wú)定論。全球新能源汽車試點(diǎn)城市主管領(lǐng)導(dǎo)、電動(dòng)汽車行業(yè)專家、相關(guān)龍頭企業(yè)代表全部參加會(huì)議,共商新能源汽車的未來(lái),這次會(huì)議一定程度上決定了中國(guó)新能源汽車的發(fā)展軌跡。

作為中國(guó)新能源車企的代表,比亞迪總裁王傳福登臺(tái)演講,并在隨后接受了媒體采訪。在被問(wèn)到動(dòng)力電池技術(shù)路線時(shí),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(dá)到三元材料水準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)王傳福所說(shuō)的新技術(shù),名叫磷酸錳鐵鋰(簡(jiǎn)稱LMFP)。

LMFP相當(dāng)于磷酸鐵鋰(簡(jiǎn)稱LFP)的改進(jìn)材料,具備LFP的很多優(yōu)點(diǎn),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(shí),由于LMFP中含有錳元素,因此容量更高,能夠達(dá)到三元電池NCM523的水平。

然而,比亞迪的自信最終卻敗給了時(shí)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(dǎo)致大量廠商直接跑去擁抱三元材料。雖然比亞迪在后來(lái)成功推出搭載LMFP電池的E6車型,但效果卻并沒(méi)有想象中的那樣顯著,隨著三元電池技術(shù)的精進(jìn),導(dǎo)致LMFP始終為進(jìn)入主流,企業(yè)也不愿意再投入大量資金進(jìn)一步研究。

就當(dāng)所有人都認(rèn)為L(zhǎng)MFP將就此成為歷史的時(shí)候,這項(xiàng)技術(shù)卻又令人驚奇的“重生”了。

今年9月,國(guó)內(nèi)LFP正極材料龍頭德方納米和當(dāng)升科技相繼公布其磷酸鐵鋰技術(shù)升級(jí)產(chǎn)線,而就在一個(gè)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(diǎn)。

“重新”歸來(lái)的LMFP正極,會(huì)給目前正極格局帶來(lái)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(chǎng)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(dòng)力電池產(chǎn)生企業(yè)的認(rèn)可,那么它勢(shì)必就需要吃掉其他正極材料的市場(chǎng)份額。目前,中國(guó)動(dòng)力電池正極市場(chǎng)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(gè)月,LFP電池出貨量達(dá)87.52GWh,已經(jīng)完成對(duì)三元電池市場(chǎng)份額的反超。

來(lái)源:中國(guó)汽車動(dòng)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(yù)料,在此之前,市場(chǎng)一致認(rèn)為L(zhǎng)FP市場(chǎng)份額會(huì)有所回升,但三元電池依然將會(huì)使市場(chǎng)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(duì)三元電池的樂(lè)觀預(yù)期呢?

從能量密度看,是這樣的。LMFP電池已經(jīng)能夠達(dá)到NCM523的能量密度水平,同時(shí)由于LMFP中沒(méi)有珍貴的鈷元素,因此售價(jià)遠(yuǎn)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(shì)。

基于此,一旦LMFP“回歸”首先沖擊的就是NCM523電池的中端市場(chǎng)。

來(lái)源:中泰證券

另一方面,LFP電池的處境似乎也并沒(méi)有比三元電池好到那里去。

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

最近幾個(gè)月,之所以LFP能量電池突然爆發(fā),主要是受益于A0級(jí)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(jià)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(jià)比顯而易見。

如果LMFP發(fā)展順利,那么是能夠?qū)FP進(jìn)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(shì)。

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

/02/ 夢(mèng)醒時(shí)分:三大痛點(diǎn)制約

LMFP會(huì)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(chǎng)格局?

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

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

首先是技術(shù)方面,由于有錳的存在,導(dǎo)致正極無(wú)法簡(jiǎn)易加工,需要進(jìn)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(huì)議,其中明確提到:鐵鋰是半導(dǎo)體,加點(diǎn)碳就可以了,而錳鐵鋰是絕緣體,顆粒還很小導(dǎo)致加工技術(shù)路線很難。目前行業(yè)沒(méi)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn),寧德時(shí)代、國(guó)軒高科也都對(duì)此路線有所涉獵,但在優(yōu)化成本方面,LMFP電池依然有很長(zhǎng)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(jìn)化,但卻因?yàn)長(zhǎng)MFP中增加了錳這種原材料,因此整個(gè)合成配方都需要改變,造成整個(gè)生產(chǎn)體系與LFP差異巨大。LMFP產(chǎn)線很難通過(guò)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(zhǎng)了LMFP的全面普及的時(shí)間,從竣工到產(chǎn)能爬坡,再到未來(lái)的產(chǎn)能擴(kuò)建,想要實(shí)現(xiàn)“LMFP自由”,仍需很長(zhǎng)時(shí)間。

最后是特性方面,LMFP明顯存在導(dǎo)電率過(guò)低的缺點(diǎn)。過(guò)低的導(dǎo)電率導(dǎo)致容量很難發(fā)揮,同時(shí)與電解質(zhì)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致材料的容量難以發(fā)揮,如何完全釋放電容量仍是一個(gè)難題。

這就意味著,雖然LMFP的性能獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可,但動(dòng)力電池廠商想要真正快速實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)LMFP電池,依然是一個(gè)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(guó)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(jià)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(fù)合性,可以跟三元電池、LFP、LMO等正極材料復(fù)合使用,大幅增強(qiáng)了LMFP的應(yīng)用場(chǎng)景,因此LMFP或許能夠成為增加動(dòng)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(jìn)行復(fù)合。在經(jīng)過(guò)復(fù)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(qiáng)了能量密度、循環(huán)次數(shù)、低溫性能等特性,也避免了LMFP導(dǎo)電率過(guò)低的缺點(diǎn)。

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尤其當(dāng)下,三元電池穩(wěn)定性較差,再加上產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼政策退坡,導(dǎo)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(zhǎng)的原因之一。但在高端汽車市場(chǎng),三元電池依然是目前最佳的選擇。

從目前來(lái)看,三元電池的安全問(wèn)題主要可以通過(guò)原子摻雜、表面包覆、與其它活性材料混用等方法改進(jìn)。而在這其中,摻雜和包覆是目前三元電池專利申請(qǐng)的必爭(zhēng)之地。

通過(guò)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(diǎn)問(wèn)題,同時(shí)因?yàn)長(zhǎng)MFP的加入,成本也得到了降低。也就是說(shuō),LMFP正極已經(jīng)成為三元電池有效的“穩(wěn)定劑”,未來(lái)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(shí)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(jìn)行融合。

在主路技術(shù)路線已經(jīng)相當(dāng)成熟的情況下,市場(chǎng)很難接受LMFP這樣一個(gè)并沒(méi)有技術(shù)躍遷的主流技術(shù),因此我們認(rèn)為L(zhǎng)MFP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(wèn)題。

一語(yǔ)弊之,雖然LMFP曾經(jīng)被當(dāng)做是主流的動(dòng)力電池技術(shù)路線,但顯然如今作為動(dòng)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(dòng)力電池將告別單一正極,迎來(lái)“大融合”時(shí)代。

本文來(lái)自微信公眾號(hào) “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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