磷酸锰铁锂:三元电池不可或缺的“稳定剂”?

芯锂话

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· 11月16日

今年9月,国内LFP正极材料龙头德方纳米和当升科技相继公布其磷酸铁锂技术升级产线,而就在一个月之前,另一家正极公司鹏欣资源增资LMFP厂商江苏力泰至23%股份。短短两月间,LMFP就已经成为上游正极公司布局的焦点。

图片来源@视觉中国

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文 | 芯锂话

2014年8月,在充满革命精神的湖南韶山,中科招商集团召开了“2014中国新能源汽车产业三基工程工作会议”。

当时恰逢中国新能源汽车萌芽之际,整个行业怎么发展,如何发展,尚无定论。全球新能源汽车试点城市主管领导、电动汽车行业专家、相关龙头企业代表全部参加会议,共商新能源汽车的未来,这次会议一定程度上决定了中国新能源汽车的发展轨迹。

作为中国新能源车企的代表,比亚迪总裁王传福登台演讲,并在随后接受了媒体采访。在被问到动力电池技术路线时,王传福自信满满的表示,已经找到了新的技术方向,能量密度已经达到三元材料水准。当时王传福所说的新技术,名叫磷酸锰铁锂(简称LMFP)。

LMFP相当于磷酸铁锂(简称LFP)的改进材料,具备LFP的很多优点,均为橄榄石结构,拥有很高的高安全性和稳定性。同时,由于LMFP中含有锰元素,因此容量更高,能够达到三元电池NCM523的水平。

然而,比亚迪的自信最终却败给了时代。

从2016年开始,产业政策从早期锂电材料转到高容量材料,导致大量厂商直接跑去拥抱三元材料。虽然比亚迪在后来成功推出搭载LMFP电池的E6车型,但效果却并没有想象中的那样显著,随着三元电池技术的精进,导致LMFP始终为进入主流,企业也不愿意再投入大量资金进一步研究。

就当所有人都认为LMFP将就此成为历史的时候,这项技术却又令人惊奇的“重生”了。

今年9月,国内LFP正极材料龙头德方纳米和当升科技相继公布其磷酸铁锂技术升级产线,而就在一个月之前,另一家正极公司鹏欣资源增资LMFP厂商江苏力泰至23%股份。短短两月间,LMFP就已经成为上游正极公司布局的焦点。

“重新”归来的LMFP正极,会给目前正极格局带来怎样的冲击呢?

01 产业格局将被颠覆?

作为曾经比亚迪重注的技术路线,LMFP的“重生”让市场充满了期待,难道一出逆袭大戏正在悄然上演?

既然LMFP想要重新获得动力电池产生企业的认可,那么它势必就需要吃掉其他正极材料的市场份额。目前,中国动力电池正极市场被三元电池和LFP电池瓜分,得益于突然爆发的出货量,今年前10个月,LFP电池出货量达87.52GWh,已经完成对三元电池市场份额的反超。

来源:中国汽车动力电池创新联盟

来源:中国汽车动力电池创新联盟

坦率而言,三元电池出货量被LFP电池超越,这出乎了很多分析师的预料,在此之前,市场一致认为LFP市场份额会有所回升,但三元电池依然将会使市场的主流。那么如果LMFP顺利回归,是否意味着分析师需要继续下调对三元电池的乐观预期呢?

从能量密度看,是这样的。LMFP电池已经能够达到NCM523的能量密度水平,同时由于LMFP中没有珍贵的钴元素,因此售价远低于三元电池。此外,LMFP电池还具有性能稳定,安全度高,循环次数多,成本低的优势。

基于此,一旦LMFP“回归”首先冲击的就是NCM523电池的中端市场。

来源:中泰证券

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另一方面,LFP电池的处境似乎也并没有比三元电池好到那里去。

在最开始,比亚迪就是把LMFP当成是LFP的进阶电池进行研发的,从理化特性上看,LMFP几乎具备LFP的所有优势,同时又具备更高的能量密度。在兼顾车辆安全的同时,又能够很好的解决LFP汽车的续航问题。

最近几个月,之所以LFP能量电池突然爆发,主要是受益于A0级别新能源汽车的爆发。以五菱mini为首的一批爆款车型,采用的都是LFP电池。在价格仅高出5%左右的情况下,LMFP电池却比LFP电池高出15%的能量密度,性价比显而易见。

如果LMFP发展顺利,那么是能够对LFP进行完美替代的,但与NCM811等大容量电池相比,LMFP依然有着很大的能量劣势。

从理论上讲,LMFP电池对于三元电池有所冲击,而对LFP电池则是完美的取代。难道中国锂电池正极格局真的要发生颠覆性改变?

02 梦醒时分:三大痛点制约

LMFP会重新成为正极厂商研发的中心,甚至打破传统二分天下的市场格局?

可能性并不大!尽管在理论上LMFP电池有着诸多优势,甚至具备完全替代LFP电池的潜力,但从实际应用层面却仍有很多困难需要攻克。

想要实现LMFP电池的批量化生产,依然需要解决三大核心痛点:技术、产能、特性。

首先是技术方面,由于有锰的存在,导致正极无法简易加工,需要进行专注的定向研发。这是LMFP应用面临的第一道坎。

不久前,江苏力泰曾举办了关于LMFP的专享交流会议,其中明确提到:铁锂是半导体,加点碳就可以了,而锰铁锂是绝缘体,颗粒还很小导致加工技术路线很难。目前行业没有一家有统一技术路线,具备技术壁垒。

此外,在电池技术方面,虽然早在2015年比亚迪就实现量产,宁德时代、国轩高科也都对此路线有所涉猎,但在优化成本方面,LMFP电池依然有很长的路要走。需要电池厂商持续的研发,技术的积累。

在产能方面,LMFP虽然是LFP的进化,但却因为LMFP中增加了锰这种原材料,因此整个合成配方都需要改变,造成整个生产体系与LFP差异巨大。LMFP产线很难通过改造LFP产线获得,仍需新建新的产线。

新产线制造这就延长了LMFP的全面普及的时间,从竣工到产能爬坡,再到未来的产能扩建,想要实现“LMFP自由”,仍需很长时间。

最后是特性方面,LMFP明显存在导电率过低的缺点。过低的导电率导致容量很难发挥,同时与电解质会发生副反应也会导致材料的容量难以发挥,如何完全释放电容量仍是一个难题。

这就意味着,虽然LMFP的性能获得了市场的认可,但动力电池厂商想要真正快速实现大批量产LMFP电池,依然是一个几乎不可能的课题。

03 三元电池的“稳定剂”?

既然LMFP的应用存在如此多的困难,那么为何国内正极厂商近期开始统一布局这一赛道呢?究其原因就在于LMFP背后的隐藏价值。

制造电池,可能并非LMFP的真正意义,与纯LMFP电池相比,由于LMFP具有复合性,可以跟三元电池、LFP、LMO等正极材料复合使用,大幅增强了LMFP的应用场景,因此LMFP或许能够成为增加动力电池安全性的“稳定剂”。

常规的LMFP粒径约3-5u,而NCM则在10u左右,LMFP粒径比LFP和NCM都要小很多。

这就意味着,LMFP可以迁入NCM等正极进行复合。在经过复合后,成品正极材料较单一正极属性有了明显提升,大大加强了能量密度、循环次数、低温性能等特性,也避免了LMFP导电率过低的缺点。

来源:中泰证券

来源:中泰证券

尤其当下,三元电池稳定性较差,再加上产业补贴政策退坡,导致很多车企开始放弃三元路线,重新拥抱LFP路线,这也是为何今年LFP电池高速增长的原因之一。但在高端汽车市场,三元电池依然是目前最佳的选择。

从目前来看,三元电池的安全问题主要可以通过原子掺杂、表面包覆、与其它活性材料混用等方法改进。而在这其中,掺杂和包覆是目前三元电池专利申请的必争之地。

通过将LMFP包裹在NCM表面,能够有效的提升混合正极的稳定性,也解决了LMFP的到点问题,同时因为LMFP的加入,成本也得到了降低。也就是说,LMFP正极已经成为三元电池有效的“稳定剂”,未来有望与三元电池全面合作。

这就好像此前的钠电池一样,虽然看似是为了降低锂的消耗,但实际上也并不是完全用纯钠研制,而是与锂离子配合使用。从原理上讲,LMFP也有望采用同样的模式,与三元电池,甚至与LFP电池进行融合。

在主路技术路线已经相当成熟的情况下,市场很难接受LMFP这样一个并没有技术跃迁的主流技术,因此我们认为LMFP更适合作为“稳定剂”,提升目前困扰依旧的三元电池安全问题。

一语弊之,虽然LMFP曾经被当做是主流的动力电池技术路线,但显然如今作为动力电池“稳定剂”有更好的效果。随着众多正极厂商的全面布局,或许动力电池将告别单一正极,迎来“大融合”时代。

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