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皇冠:被马斯克点名的锰电池站上风口,​动力电池厂商技术大PK

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动力电池厂商又要偷摸“搞事情”了?


据报道,包括宁德时代、亿纬锂能、欣旺达在内的多家锂电池企业已于今年上半年通过了磷酸锰铁锂电池的电池中试环节,正在给车企寄样品测试。其中,宁德时代更是计划于下半年开始量产这款新型电池。


特斯拉CEO马斯克也曾公开表示过对“锰电池”的兴趣:“锰是个有趣的潜力。”


动力电池安全性和能量密度的平衡,一直是业内头疼的问题。


目前市场上三元锂电池和磷酸铁锂电池各占一壁江山,其中磷酸铁锂电池已经成为新能源汽车装车的主流电池品类,凭着自身“低成本、高安全性”的特质,在市场上占了60%的份额,其正极能量密度已经接近电池界“天花板”。



此时,磷酸锰铁锂电池发起挑战,它可以被看做磷酸铁锂和三元材料两者优点的结合体。


1、镍锰电池


事实上,马斯克心中的“锰电池”,其实在学术界和产业界一直都存在,之前在产业化方面的痛点在于:镍锰体系电池不太稳定,循环方面也差强人意。但产业界还是持续付出了相当的努力,比如有些产商掺了铝元素,还有厂商在改进形貌(如改成三维立体的)等,不胜枚举。


从纸面上看,镍锰体系的电池,相比市面上使用的磷酸铁锂电池、锰电池成本更低的优势,甚至也有观点认为它处于锂电池成本的最低端,可以有效控制电池成本,并且在快充性能上有非常好的表现!


但镍锰电池能不能大规模发展起来:先要看是否真正具有成本和性能的优势且能大规模交付,另外也要看哪个厂商能又便宜又好的解决三价锰溶解的问题。


1)锂矿原料涨价,使得锂资源直接成为了“白色石油”。涨幅季度同比:氢氧化锂涨幅2.5——3倍,碳酸锂涨1.5——2倍,磷酸铁锂涨1倍,三元正极涨0.5——1倍,电解液涨0.8——1.2倍,六氟磷酸锂涨2——2.5倍,人造石墨涨1——1.5倍,石墨化涨1.5——2.0倍。


事实上,原材料价格的飙升,产业链中的材料集成商则采取关联和新材料涨价的方式(以季度为周期,开放BOM等),终端厂的成本也顶不住(今年不少电动车品牌提价)。


因此,需要围点降本,比如降低钴的使用比例,多使用非稀有贵重金属等。锰系电池成本低,更多是因为锰广泛存在于自然界中,土壤中含锰0.25%。当下电动化的矛盾在于市场对于电动化需求增长的速度超过资源开发并供应的速度,而进行替代或者改进,抹平材料价格的“此起彼伏”也是一种最优解。但是不是“钴规锰随“,还得持续观察,更有待于材料的进步。


需求骤然拉升,在供给端,矿产开发周期较长,产能释放速度远不及下游需求增速,市场供给较为紧张,企业一度“囤货”、“抢货”情绪高涨,进一步加剧供需紧张,最终拉动原材料价格飙升。因此,也要看谁能够缩短制程,“多快好省”生产出锂电池材料。


2)三价锰的溶解问题。锰溶解是造成锰基正极材料性能恶化的重要因素之一,它不仅直接引起电极活性材料的损失,还会随着锰的迁移而在负极表面进行沉积,进而引发一系列的副反应,造成电池容量的不可逆损失。


锰在一定条件下会发生歧化反应,而三价锰主要以三氟化锰和三氧化二锰的形式存在,典型的反应式为:2MnF3+2H2O=MnO2(沉淀)+MnF2+4HF。


从元素特性上看,锰和铁同族,化学性质相似,常温反应缓慢,当自身高温时,反应迅速,锰被氧化,形成复杂氧化物。因此,从技术上看,改善界面稳定性和导电性,还是有一定难度,也正是有难度,从而带来了制程成本短期较高。


3)锂电池是历久弥新的。哪怕取得重大进展其顶多算是改良,其影响相对有限。锰酸锂电池的缺点也很明显,比如循环寿命短、材料本身不稳定,高温性差、衰减快等等,这些缺点都可以通技术上进行改善,但都不是革命性的,也无需要上纲上线。


需要指出的是,锂电池无论是什么体系,需要有一定的规模才有经济可行性。而从此次特斯拉再次提及锰系电池,叠加此前大众Power Day上assert要开发锰系unified cell,可以看的出来,锰的需求在未来有确定性增长。


而镍锰电池在2030年左右将搭配全固态电池,颠覆“三元+磷酸铁锂”,形成技术多层空间。比如5V Spinel 镍锰电池就具备取代铅酸电池的潜力,未来正极材料可能普遍采用锰元素从而拉动锰元素的需求,如磷酸锰铁锂等!


2、宁德时代磷酸锰铁锂电池或今年量产

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据晚点LatePost报道,宁德时代、欣旺达及亿纬锂能的磷酸锰铁锂电池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。宁德时代计划于今年下半年量产该产品。



针对有市场传闻称“亿纬锂能磷酸锰铁锂电池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”,亿纬锂能方面相关人士回应表示,“以公司实际公告为准。”


此外,比亚迪旗下的弗迪电池在今年初开始小批量采购磷酸锰铁锂材料,目前正处于内部研发阶段。对此,比亚迪方面回应财联社称,目前尚没有这方面的信息。


同时,有行业人士表示,目前很多电池企业都在对磷酸锰铁锂电池进行测试,但批量出货时间不确定。如国轩高科的磷酸锰铁锂电池仍在技术储备阶段,没有明确的量产规划。


值得一提的是,不仅国内的锂电池巨头对磷酸锰铁锂电池表现出较强的关注,特斯拉CEO马斯克也曾展现了对锰基正极电池的兴趣。


今年3月份,马斯克表示,“我认为锰基电池有潜力。”他进一步称“在非常大的(电池)需求下,我们需要数千万吨甚至数亿吨原材料。因此,用于大规模生产电池的材料必须是普通材料,否则就无法规模化。”在2020年的特斯拉电池日上,马斯克还曾表示,用2/3的镍和1/3的锰做正极材料相对简单,这使得在同样数量镍的情况下可以提升50%以上的电池容量。


2、锰基电池产业链有何前景?


今年3月份,中信证券发布研报称,锰是不容忽视的第四种电池金属。


新型锰基正极材料的渗透率提升,有望使得锂电池行业用锰量在2021-2035年间增长超过10倍。受益于三元正极材料和锰酸锂材料出货量的快速增长,预计2025年锂电正极材料用锰量将超过30万吨,2021-2025年复合增长率为32%。


高工产研锂电研究所(GGII)更加乐观,其预计,2023年磷酸锰铁锂正极材料有望迎来一定规模出货,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%。


随着近两年锰铁锂产业链迅速发展,正极和电池行业巨头已纷纷加码布局。



德方纳米:7月12日公司在互动平台上称,公司规划产能合计44万吨,目前已建设完成的磷酸铁锂产能为26.5万吨/年;公司的在手订单充足。


宁德时代:2021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。


国轩高科:自主研发的“FP1865140-15Ah方形磷酸锰铁锂锂离子蓄电池”获得安徽省新产品的荣誉;公司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。


当升科技:公司在机构调研中表示磷酸锰铁锂材料已完成开发,各项性能指标良好,目前处于客户认证阶段。


光华科技: 2019年公司使用共沉淀法制备出磷酸锰铁锂产品,该产品能量密度高于磷酸铁锂20%以上。


此外,厦钨新能产品已经进入小试阶段。下游电池企业中,天能股份、星恒电源均有相关电池产品应用于电动二轮车电池领域。


未来,锰铁锂或将成为铁锂企业第二成长曲线。


来源:华商韬略,高工锂电网,证券之星


注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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