给小伙伴门介绍下“升级版”磷酸铁锂:磷酸锰铁锂

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  • 来源:鑫椤锂电
  • 时间:2022-05-26

动力电池的技术路线在不断演进之中,去年磷酸铁锂电池反超三元电池,磷酸铁锂电池具有安全性高、高温性能好、使用寿命长、原材料成本低的优点。

唯一缺点是低温衰减快,铁锂电池不适应冬季北方,磷酸锰铁锂(LMFP)被认为是磷酸铁锂(LFP)电池的升级方向之一。

LFP 能量密度再提升理论上可能性较小,能量密度=克容量×电压平台÷体积;从公式可以看出能量密度在体积一定时只与材料的克容量和电压平台有关,电压平台与物理结构有关,磷酸铁锂材料的电压平台为3.4V;而磷酸铁锂克容量目前做到接近 160mAh/g,已经接近理论极限。

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磷酸锰铁锂(LMFP)被认为是磷酸铁锂的升级版,一方面LMFP与LFP结构相同,均为有序的橄榄石结构,因此同样拥有高安全性和稳定性。

另一方面LMFP拥有较高的电压平台(可达4.1V,铁锂3.4-3.5V)和与LFP相同的理论克容量,因此相当条件下其理论能量密度比LFP高15-20%,基本能够达到三元电池NCM523的水平。

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LMFP拥有较高的电压平台与LFP相同的理论克容量,因此相当条件下其理论能量密度比LFP高15-20%,而成本仅提高5-10%。

电压平台高,提升能量密度,低温性能提升,成本差距不大,性质稳定,安全水平良好,这就是最大的优势。

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LMFP 作为 LFP 的“升级版”,锰非稀有金属,全球锰矿资源非常丰富,磷酸锰铁锂成本较磷酸铁锂原料成本增加5-10%左右,锰铁锂发展符合经济性,稀缺资源依赖性弱,瓦时成本与磷酸铁锂基本持平或略低。

锰、铁资源相较钴、镍等更加易得,成本也更低,当前锰价高于铁价,磷酸锰铁锂材料单吨成本根据锰元素加入量相较铁锂提升约0-20%,考虑到锰铁锂能量密度的提升,电池装机成本口径上,磷酸锰铁锂瓦时成本与磷酸铁锂基本持平或略低,并大幅低于三元电池水平。

生产 LMFP 电池与生产LFP 电池的生产设备变动较小,无需重建产线,变动成本低,符合经济性。

量产后的 LMFP材料成本与LFP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。

如果LMFP开始量产应用,可能会大幅增加电池级锰源的需求量,磷酸锰铁锂过去受限于其较低的导电性能与倍率性能,商业化的进程缓慢。

随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步,一定程度改善了其导电性,磷酸锰铁锂产业化进程开始加速。德方纳米:公司新型磷酸锰铁锂已开始送样,预计1-2年后可实现产业化,叠加正极补锂技术,该电池能量密度可提高20%,循环寿命可达1万次。

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磷酸锰铁锂还没有大规模量产,但行业龙头德方纳米大量的新建产能是为磷酸锰铁锂建设,已经超过了规划产能的一半,德方纳米是目前国内最早大规模投资磷酸锰铁锂产能的企业,已经公告的拟建设产能是44万吨,应该是已经通过了电池厂商的测试;同时宁德时代收购了力泰锂能,说明也看好磷酸锰铁锂的方向。

目前从企业的角度来看,国内头部的电池与正极企业在专利方面加快储备,并相继开启了量产规划,总体看磷酸锰铁锂产业化进程正在加快。



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