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磷酸锰铁锂产业化应用“提速”

作者:中国储能网新闻中心 来源:高工锂电 发布时间:2022-06-14 浏览:

中国储能网讯:磷酸锰铁锂产业化不断提速。

新能源市场发展如火如荼,中汽协最新数据显示,我国新能源车1-5月产销均突破200万辆。GGII预计,2022年中国新能源汽车市场销量有望超570万辆。

在市场形势一片大好之下,汽车拥有更持久的续航能力成为共同追求。这倒逼着锂电行业寻找新的解决方案,以生产出更低成本、更高能量密度的电池。

电池的能量密度由正极比容量、负极比容量和电压平台决定。而负极材料的比容量一般高于正极材料,因此提高正极材料的比容量和电压平台、降低正极材料成本成为电池降本增效的关键路径。

同时,随着新能源汽车政策补贴下滑、锂电池原材料价格飞涨,磷酸铁锂电池的成本优势逐渐减弱,再加上其克容量目前已接近理论极限,寻找新的正极材料成为必然。

磷酸锰铁锂(LMFP)作为磷酸铁锂的升级版,是在磷酸铁锂的基础上添加锰元素而获得的新型正极材料,凭借高电压、高安全性等优势逐渐走进公众视野。

优势凸显,匹配市场更高需求

GGII数据显示,2021年国内动力电池装机量约139.98GWh,同比增长128%,受此带动,2021年国内正极材料市场出货量达113万吨,同比增长116%;预计2022年国内动力电池出货超450GWh,这将带来正极材料市场新的量级需求。

然而2021年以来,镍、钴、碳酸锂等锂电池原材料价格疯涨,不断压缩着电池企业的利润空间,掣肘着电池产能释放。再加上目前的磷酸铁锂电池克容量已做到160mAh/g,基本接近理论极限,镍、钴等贵金属属于稀缺资源,供应吃紧,大体量的市场需求无法得到满足。

在此情形下,LMFP作为磷酸铁锂的升级版,凭借自身优异的综合性能脱颖而出,可匹配市场更高要求。

与磷酸铁锂相比,LMFP有着相近的理论比容量,二者均为170mAh/g;但电压平台可达3.8V-4.1V左右,高于磷酸铁锂的3.4V,理论能量密度高出磷酸铁锂10%-20%;在-20℃下容量保持率达75%左右,相较磷酸铁锂的60%-70%,低温性能好。

与三元材料相比,LMFP能量密度与三元5系材料接近,且价格优势明显;其橄榄石型结构更加稳定,材料体系安全性高;循环寿命可达2000周以上,明显优于三元材料。

同时,一方面,LMFP中的锰、铁等金属并非稀缺资源,易获得且价格较低,可满足后期未来市场锂电池大规模放量。

另一方面,LMFP作为磷酸铁锂的升级版本,生产设备变动较小,无需重建产线,变动成本低,符合经济性,更易被市场接受。

玩家增多,产业化提速

多重优势使LMFP愈发受到市场青睐,布局该领域的电池企业、正极材料厂商等玩家增多,产业化提速。数据显示,2015年以来LMFP相关专利的数量迅速上升,截至今年3月,专利数达172项。

电池企业方面,宁德时代、国轩高科、天能股份等纷纷瞄准该赛道加大布局。

去年12月,宁德时代4.13亿元投资LMFP厂商力泰锂能,成为其第一大股东。据悉,力泰锂能现有年产2000吨磷酸锰铁锂生产线,近期又计划新建年产3000吨磷酸锰铁锂产线。

今年2月,宁德时代还表示公司计划推出新产品M3P,为磷酸盐体系的三元产品,产品含有锰等多种金属元素,成本较三元下降。

国轩高科现已申请大量正极材料相关专利,重点布局磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和三元材料。其中自主研发了“FP1865140-15Ah方形磷酸锰铁锂锂离子蓄电池”。

天能股份也曾公开表示,公司已具备高镍三元、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元复合锰锂等产品的生产能力。

正极材料厂商方面,目前德方纳米、鹏欣资源、百川股份、中贝新材料、光华科技、当升科技、天津斯特兰等均有所布局。

例如,去年9月,德方纳米发布公告,公司拟在曲靖经济技术开发区投资20亿元建设“年产10万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目”;今年1月,其再次计划扩产33万吨新型磷酸盐系正极材料。预计今年年底产能达12万吨,明年可达18-20万吨。

据悉,公司新型磷酸锰铁锂已开始送样,预计1-2年后可实现产业化,叠加正极补锂技术,该电池能量密度可提高20%,循环寿命可达1万次。

今年1月,由中贝科技、鹏冠新材料、百民冠达共同投资的中贝材料3万吨磷酸锰铁锂项目落户山西;6月,中贝材料锂电智能制造一期项目年产万吨磷酸锰铁锂材料智慧工厂,完成交付并全面投产。

值得一提的是,LMFP现已率先进入两轮电动车终端。星恒、天能均以其作为战略方向,不断加快生产布局。

去年12月,星恒电源将锰酸锂和磷酸锰铁锂混掺,推出“LONG终身保”产品;今年4月,还与龙蟠科技子公司常州锂源就磷酸锰铁锂材料项目签署战略合作协议。双方将在LMFP等系列产品的研发、生产及销售业务领域开展战略合作。

天能生产的磷酸锰铁锂18650电池也已成功应用在小牛新款F0系列电动车中,其低温性能提升超25%。

值得注意的是,LMFP具有导电性、倍率性能较差、首圈效率低、锰溶出会导致循环寿命衰减等缺点,需要不断改进碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术,改善其材料劣性。

高工锂电认为,未来2-3年LMFP将更多的以复配三元材料方式加以应用;长远来看,随着其成本下降,循环性能改善,将加速完成从辅材到主材(代替LFP)的升级过程。

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关键字:磷酸锰铁锂

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