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电池能量密度提升超15% 磷酸锰铁锂产业化进程加速

上海证券报 电池能量密度提升超15% 磷酸锰铁锂产业化进程加速
2021-09-18
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      凭成本低廉、安全性强等优势,磷酸铁锂电池实现“逆袭”。今年8月,磷酸铁锂电池产量、年累计产量、装车量已超三元电池。随着技术演进,磷酸铁锂电池的能量密度能否突破“天花板”?近期,磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂电池技术的“升级版”,引发广泛关注。

  上海证券报记者从业内了解到,磷酸锰铁锂可使电池能量密度提升15%以上。目前,相关企业正积极布局磷酸锰铁锂产能,经历一两年左右的认证周期和生产放量后,磷酸锰铁锂将步入产业化进程。

  成功运用于小动力领域

  “磷酸锰铁锂并非一个全新的概念,它已在小动力两轮车、低速车等领域广泛运用。”天津斯科兰德科技有限公司总经理李积刚表示,这些领域的电池认证周期较短,磷酸锰铁锂技术推广较快。

  “此前,新能源汽车政策补贴与能量密度挂钩,因此能量密度较低的磷酸铁锂、磷酸锰铁锂并不是很受欢迎。但在不受补贴影响的电动自行车领域,企业和用户更关心性能,磷酸锰铁锂由此兴起。”星恒电源电池工程院院长赵成龙表示。

  磷酸锰铁锂在小动力领域的实践,无疑是成功的,其性能明显优于磷酸铁锂。李积刚向记者描绘了一幅画面:人们骑着磷酸铁锂电动车,刚刚还显示有电量,骑着骑着突然就没电了,这是因为磷酸铁锂的前期放电曲线太平,放电结尾电压下降太快,其电量在以SOC为代表的管理系统监控下敏感度较差。

  “磷酸锰铁锂电池的放电曲线则与三元电池相似,既拥有高能量密度,又有较好的耐低温性能,成本也低廉,因此广泛应用于两轮车。”李积刚表示。

  据了解,天能股份生产的磷酸锰铁锂电池已应用于小牛电动车F0系列最新款,产品参数显示,其在低温环境下续航里程表现提升25%。两轮车电池龙头企业星恒电源、天能股份等均把磷酸锰铁锂当作战略方向。

   单用混用均有多项优点

  高能量密度,是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势。

  据李积刚介绍,磷酸锰铁锂理论容量与磷酸铁锂相同,为170mAh/g,但它相对于Li+/Li的电极电势为4.1V,远高于磷酸铁锂的3.4V,因此具有潜在的高能量密度优势。当磷酸锰铁锂的实际容量发挥到与磷酸铁锂相同的程度,其能量密度比磷酸铁锂提高15%。

  除了单独使用,磷酸锰铁锂与其他正极材料混用,以提升电池性能,也是磷酸锰铁锂产业化的一大方向。例如,星恒电源已在磷酸锰铁锂的复合技术改善上有重大突破。

  “这种技术改善的核心,是将锰酸锂和磷酸锰铁锂混掺,使电池的低温、安全、循环等性能更为优异。”赵成龙表示,预计在未来的两三年,磷酸锰铁锂仍以混合使用为主。

  李积刚表示,经过测试,磷酸锰铁锂复合80%的三元523材料后,其能量密度影响不大,但显著提高了安全性能,并降低了三元电池体系的整体成本。

   上市公司“跑步进场”

  近期,多家上市公司公告了磷酸锰铁锂量产计划。

  德方纳米9月3日晚公告称,公司签订年产10万吨新型磷酸盐正极材料生产基地和年产20万吨磷酸铁锂前驱体项目框架合作协议。德方纳米2021年半年报显示,新型磷酸盐系正极材料较磷酸铁锂显著提升电池能量密度。补锂添加剂材料和新型磷酸盐系正极材料复合使用后,较现有磷酸铁锂电池能量密度提升约20%。多家券商认为,上述新型磷酸盐系正极材料正是磷酸锰铁锂材料。鹏欣资源、当升科技也有相应布局。

  不过,短期内,磷酸锰铁锂产业化仍需克服诸多瓶颈。例如,原料电池级硫酸锰制备难度较高,品质参差不齐;磷酸锰铁锂电池投入乘用轿车领域的认证周期较长,需要一两年甚至更长时间。

  赵成龙表示,目前,绝大多数磷酸锰铁锂厂商均有扩产计划。今年,下游客户的磷酸锰铁锂试用较多,预计明年开始正式出货,后年可能达到产量全面铺开的程度。

  李积刚表示,磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级产品,即将进入大规模生产。预计未来一两年,磷酸锰铁锂将在乘用轿车上实现初步上量。

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