磷酸鐵鋰的進(jìn)階形態(tài)，磷酸錳鐵鋰究竟“錳”在哪里？
據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，1-4月，我國動力電池累計(jì)裝車量184.3GWh，其中磷酸鐵鋰電池累計(jì)裝車量150.0GWh，占總裝車量81.4%，累計(jì)同比增長88.0%。可見，磷酸鐵鋰電池憑借高安全性和低成本優(yōu)勢，已成為新能源汽車市場的主流選擇。
然而不可否認(rèn)，磷酸鐵鋰電池并非完美，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在能量密度偏低、低溫性能較差等痛點(diǎn)，直接影響用戶體驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
“在動力電池綜合性能提升的趨勢下，磷酸錳鐵鋰是磷酸鐵鋰最重要的升級方向。”一位電池企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人在行業(yè)論壇上直言。而寧德時(shí)代董事長曾毓群更早前就公開強(qiáng)調(diào)，大規(guī)模應(yīng)用下，磷酸錳鐵鋰電池在降本增效、能量密度和低溫性能上全面優(yōu)于磷酸鐵鋰電池。比亞迪董事長王傳福也表示,公司的磷酸鐵錳鋰電池能量密度已達(dá)三元材料水平，且成本更具經(jīng)濟(jì)性。
被譽(yù)為“磷酸鐵鋰進(jìn)階版”的磷酸錳鐵鋰，正在悄然改寫動力電池的技術(shù)路線圖。
01
能量密度的飛躍：錳元素的“點(diǎn)石成金”
磷酸錳鐵鋰，名稱中增加的“錳”字揭示了其技術(shù)核心——在磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)中摻入錳元素。這一看似微小的調(diào)整，卻帶來了性能的顯著躍升。
錳的加入使電壓平臺從磷酸鐵鋰的3.4V提升至4.1V，直接推動能量密度提升15%-20%。這意味著同樣重量的電池，能為電動車提供更長的續(xù)航里程。
低溫性能的短板被有效補(bǔ)足。測試數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在-20℃環(huán)境下容量保持率僅有約20%-40%，而磷酸錳鐵鋰在同等條件下仍能保持75%的容量。
成本控制同樣亮眼。錳源材料價(jià)格遠(yuǎn)低于鎳、鈷等貴金屬，使磷酸錳鐵鋰具有天然的性價(jià)比優(yōu)勢。據(jù)測算，其單瓦時(shí)成本已與磷酸鐵鋰基本持平，甚至略低。
“磷酸錳鐵鋰既保留了磷酸鐵鋰的安全基因，又彌補(bǔ)了其能量密度和低溫性能的短板。”一位材料學(xué)專家如此評價(jià)這一材料的獨(dú)特價(jià)值。
02
產(chǎn)業(yè)化加速：巨頭搶灘新藍(lán)海
2023年8月，工信部新產(chǎn)品公示中首次出現(xiàn)搭載“三元鋰離子+磷酸錳鐵鋰電池”的車型——奇瑞星紀(jì)元ES和華為智選智界S7。這一標(biāo)志性事件宣告磷酸錳鐵鋰電池正式進(jìn)入量產(chǎn)裝車階段。
寧德時(shí)代是這一技術(shù)商業(yè)化的領(lǐng)跑者。其基于磷酸錳鐵鋰技術(shù)的M3P電池已應(yīng)用于智界S7長航版和四驅(qū)旗艦版，分別實(shí)現(xiàn)705公里和630公里的CLTC續(xù)航里程。
材料端產(chǎn)能擴(kuò)張如火如荼。容百科技計(jì)劃到2030年建成56萬噸/年磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能;湖南裕能投資建設(shè)年產(chǎn)32萬噸項(xiàng)目;德方納米已投產(chǎn)11萬噸新型磷酸鹽系正極材料產(chǎn)線。
國際車企同樣表現(xiàn)出濃厚興趣。據(jù)報(bào)道，寧德時(shí)代正與特斯拉合作開發(fā)驗(yàn)證磷酸錳鐵鋰電池?？紤]到歐美高緯度地區(qū)的低溫環(huán)境，該材料的性能優(yōu)勢可能成為進(jìn)軍國際市場的關(guān)鍵籌碼。
03
輕型車領(lǐng)域：星恒領(lǐng)跑產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
當(dāng)行業(yè)還在探索電動汽車應(yīng)用時(shí)，小動力鋰電池領(lǐng)域已率先實(shí)現(xiàn)磷酸錳鐵鋰規(guī)模化落地。星恒電源作為這一進(jìn)程的引領(lǐng)者，2022年就在輕型車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了磷酸錳鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，成為國內(nèi)該領(lǐng)域首家突破的企業(yè)。
市場數(shù)據(jù)印證了這一技術(shù)路線的成功：在國內(nèi)雅迪、愛瑪、臺鈴、綠源、小牛、九號等頭部品牌搭載星恒磷酸錳鐵鋰電池比例高達(dá)70%，該電池在全球銷量已超1000萬組。可見，磷酸錳鐵鋰電池在輕型車中已經(jīng)得到了大規(guī)模應(yīng)用與驗(yàn)證。
星恒磷酸錳鐵鋰電池在兩輪車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)如此高的普及率，關(guān)鍵在于其產(chǎn)品性能直擊用戶痛點(diǎn)。常溫循環(huán)壽命達(dá)3000次以上，遠(yuǎn)高于普通鋰電池;安全性極高，可通過嚴(yán)苛的全電池針刺實(shí)驗(yàn)，不起火、不爆炸;低溫放電性能提升顯著，解決冬季續(xù)航縮水問題。
星恒磷酸錳鐵鋰技術(shù)突破的背后，是來自材料端的、強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新實(shí)力。星恒電源旗下子公司四川青源新材料有限公司開發(fā)的MFO錳鐵氧化物前驅(qū)體合成技術(shù)(獲中、美、日、韓等多國專利)，解決了磷酸錳鐵鋰材料導(dǎo)電性和能量密度的短板。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了錳鐵元素的均勻分布，使材料導(dǎo)電性能比傳統(tǒng)工藝提高一個(gè)數(shù)量級以上。2023年既已實(shí)現(xiàn)MFO前驅(qū)體的萬噸級量產(chǎn)，至今已迭代至第三代前驅(qū)體工藝，產(chǎn)能再獲大幅提升，為其高性能電池規(guī)模化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
“我們始終從核心材料技術(shù)開始研發(fā)?！毙呛汶娫醇夹g(shù)負(fù)責(zé)人介紹，這一理念讓公司在前驅(qū)體環(huán)節(jié)建立壁壘，得以制備出性能更優(yōu)的磷酸錳鐵鋰材料。
隨著寧德時(shí)代M3P電池登陸高端車型、德方納米等材料巨頭百萬噸級產(chǎn)能的加速釋放、星恒電源率先在小動力領(lǐng)域的千萬級產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證，磷酸錳鐵鋰已毋庸置疑地成為下一代電池材料的產(chǎn)業(yè)共識。其以“鐵鋰安全基因+三元性能表現(xiàn)”的獨(dú)特優(yōu)勢，精準(zhǔn)補(bǔ)足了能量密度與低溫性能短板，正快速重塑動力電池技術(shù)路線圖。
在磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)“錳”的這一技術(shù)浪潮中，隨著材料改性技術(shù)持續(xù)突破、規(guī)模效應(yīng)驅(qū)動成本下行，在電池巨頭、車企與材料企業(yè)的協(xié)同推動下，磷酸錳鐵鋰必將加速滲透高端電動車、商用載具及儲能系統(tǒng)，開啟鋰電技術(shù)的“錳”時(shí)代新紀(jì)元。
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