磷酸铁锂电池和三元锂电池哪个好(电动车铁锂电池和三元锂电池哪个好)

随着磷酸铁锂(LFP)电池的能量密度已接近理论上限,磷酸锰铁锂(LMFP)被视为是磷酸铁锂电池的重要升级方向。2019年底以来,新能源车补贴滑坡下游客户对成本敏感度提升,同时材料安全性愈发得到重视,磷酸铁锂电池装机占比持续提升。CNESA预计国内市场2022-2023年磷酸铁锂动力电池装机占比有望继续超过50%,

随着磷酸铁锂(LFP)电池的能量密度已接近理论上限,磷酸锰铁锂(LMFP)被视为是磷酸铁锂电池的重要升级方向。

2019年底以来,新能源车补贴滑坡下游客户对成本敏感度提升,同时材料安全性愈发得到重视,磷酸铁锂电池装机占比持续提升。

CNESA预计国内市场2022-2023年磷酸铁锂动力电池装机占比有望继续超过50%,海外市场伴随海外特斯拉等车企对磷酸铁锂接受度提升,渗透率将快速提高。

在此背景下磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级版本受到广泛关注,专利申请数量快速增长。技术方面,近两年包覆、掺杂等改性技术专利布局显著增加,为产业化加速奠定基础。

上游原材料价格上升、下游对成本和性能的双需求等市场供需波动的影响,以及国家新能源汽车补贴政策的退补,磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级产品,应用前景丰富,具有广阔市场空间。#锂电池#

磷酸锰铁锂行业概览

磷酸锰铁锂与磷酸铁锂同属磷酸盐系材料,在20世纪末由Goodenough发现。

磷酸锰铁锂与磷酸铁锂材料在磷元素和锂元素需求量类似,核心区别在于锰元素的添加和铁需求的下降。

磷酸锰铁锂整体性能优于磷酸铁锂,且兼顾高能量密度与高安全性。

除保留磷酸铁锂一贯的循环寿命长、热稳定性高、安全性强等优点,磷酸锰铁锂的能量密度较LFP高15-20%,电压平台可达到4.1V左右,显著高于LFP的3.4-3.5V;在一定程度上补齐了LFP能量密度方面的短板。

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磷酸锰铁锂整体性能优于磷酸铁锂:

资料来源:容百科技战略发布会

与中镍三元比,磷酸锰铁锂能量密度与5系接近,且价格优势明显,未来有望抢占磷酸铁锂和中低镍市场。

磷酸猛铁锂与三元复合使用,可有效综合两者特性。

磷酸铁锂/三元材料/磷酸锰铁锂材料结构图:

资料来源:鑫椤锂电

但是磷酸锰铁锂的电子电导和离子电导性均显著低于三元材料和磷酸铁锂,因而表现出较差的导电性和较差的倍率特性。

为改进磷酸锰铁锂材料本身的一些应用不足,可采用包覆、掺杂、纳米化等方式对材料进行改性。磷酸锰铁锂表面能较大,可吸附在三元表面形成包覆层。

通过使用磷酸猛铁锂覆三元材料的方法,有望使得复合材料兼具磷酸猛铁锂的低成本、高安全性以及三元材料的高能量密度的优势。

主要正极材料性能对比:

资料来源:天津斯特兰、鹏欣资源、国信证券

上游:锰资源

作为锂离子电池中常用的金属元素,锰相对于钴和镍而言,具有极为突出的成本经济性和环境友好性。

因此在正极材料当中提升锰元素的占比,本身对于降低成本也具有非常明显的效益。

磷酸锰铁锂成本与磷酸铁锂接近,用量的主要区别在于所需锰源的用量变化,每kWh的LFP正极需要铁源0.61kg,而每kWh的LMFP正极需要铁源0.13kg+锰源0.38kg。

锰非稀有金属,全球锰矿资源非常丰富,稀缺资源依赖性弱。

当前全球陆地锰矿储量在1亿吨以上的超大型锰矿产地有8处,分别是:南非的卡拉哈里和波斯特马斯堡乌克兰的大托克马克和尼科波尔、加蓬莫安达、加纳的恩苏塔、澳大利亚的格鲁特岛及格鲁吉亚的恰图拉。

国外锰矿石品位一般都比较高,尤其是南非卡拉哈里矿区的锰矿石品位达30%~50%,澳大利亚的格鲁特岛矿区的锰矿石品位更高达40%~50%。

我国是全球最大的电解锰生产基地,头部企业包括天元猛业、中信大猛、武陵猛业、三和猛业、长沙矿冶院、新疆科邦、湖北中猛、天磁猛业、嘉源猛业、东方矿业。

未来随着磷酸锰铁锂放量,电池级锰源需求有望迎来新一轮高增长。目前与锰产业相关企业还包括红星发展、南方锰业、湘潭电化中钢天源等。

磷酸锰铁锂市场格局

21世纪初,陶氏化学、宏濑科技、Phostech等企业开始进行磷酸锰铁锂的研发工作。

中国台湾地区的宏濑科技在2014年成为全球第一家量产磷酸锰铁锂的公司,已成功推出第三代LMFP产品G3。

在2016-2019年间,补贴政策倾向于高能量密度材料,LMFP由于其能量密度提升有限、技术难度大等问题,在此期间并未受到重视。

当前国内磷酸锰铁锂产业化正在加速,多家厂商的磷酸锰铁锂电池已进入车厂送样认证阶段。

国内现有布局磷酸锰铁锂的企业涵盖有电池、正极材料、上游原料、两轮车以及部分初创企业。

动力电池企业方面,目前拥有磷酸锰铁锂技术储备的电池厂商包括:宁德时代比亚迪国轩高科星恒电源、天能股份等,主要以专利技术研发、投资布局为主。

电池企业磷酸锰铁锂布局情况:

从下游应用领域二轮车市场方面来看,磷酸锰铁锂与锰酸锂混用效果良好,并已实现小规模应用。

两轮车领域,天能股份、星恒电源均有相关电池产品实现量产。

星恒电源则推出了锰酸锂和LMFP复合电池,循环寿命超3000次且兼具优异低温性能。常州锂源与星恒电源也就磷酸锰铁锂达成战略合作。

天能股份已经推出相应的超能锰铁锂电池,其能量密度高出磷酸铁锂电池17%,并且通过了针刺安全试验,在低温-20°C下仍能有85%的容量保持率;产品已经应用在小牛电动二轮车中。

已在磷酸锰铁锂有所布局的正极厂商包括:德方纳米、厦钨新能、当升科技、中贝材料、力泰锂能、天津斯特兰等。

宁德时代、容百科技等龙头企业通过投资收购力泰锂能和天津斯科兰德进行磷酸锰铁锂的深入布局。

力泰锂能拥有2000吨磷酸锰铁锂生产线及2000吨高纯碳酸锂生产线,2021年11月19日,宁德时代出资5,076万元受让力泰锂能15.57%的股权,同时又拟以3.62亿元认购其新增注册资本。通过入股力泰锂能布局LMFP,宁德时代有望实现对磷酸铁锂的替代,扩宽更加丰富的应用场景。

容百科技是高镍行业龙头,通过并购斯科兰德布局磷酸锰铁锂。

正极企业磷酸锰铁锂布局情况:

资料来源:各厂商官网、国信证券

磷酸锰铁锂过去受限于其较低的导电性能与倍率性能,而随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步,产业化进程开始加速。

磷酸锰铁锂可掺杂碳纳米管以提升导电性能,并实现对能量密度、循环寿命和倍率性能的优化,碳纳米管导电剂龙头企业包括天奈科技等。

补锂剂能够优化首圈库伦效率、优化循环寿命。德方纳米现已规划4.5万吨补锂剂产能,预计其中2.5万吨项目将在2023年建成投产。根据公司专利数据,其补锂剂产品主要是富锂铁酸锂。

业界预计,随着国内多个磷酸锰铁锂材料项目的建成投产,以及头部电池企业的应用带动,国内有材料企业预计,最晚2023年国内会稳定批量生产,并规模化应用到电动汽车领域。

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