马斯克表示,特斯拉一直探索欲在电池中使用更多锰材料,目前看到了锰基阴极电池的化学潜力。
在锂电正极升级路线中,这不得不让人联想到当下正处于“启动加速”阶段的磷酸锰铁锂电池。
当前磷酸铁锂电池经过多年的政策支持和技术突破,在能量密度上的瓶颈依旧存在,提升空间不大,同时锂价持续飙升,也让主打性价比的磷酸铁锂电池经不起长期的价格上涨,因此市场将目光投向了磷酸铁锂的升级版——磷酸锰铁锂。
行业人士判断,锰铁锂电池产业化已开始逐渐加速,这一技术有望在2023年下半年大规模量产,开始应用于乘用车上。
01能量密度提升15-20%
更高的能量密度,是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势。
据悉,磷酸锰铁锂理论容量与磷酸铁锂相同,为170mAh/g,但它拥有更高的电压平台,可以达到4.1V左右,远高于磷酸铁锂的3.4V,因此具有潜在的高能量密度优势。当磷酸锰铁锂的实际容量发挥到与磷酸铁锂相同的程度,其能量密度比磷酸铁锂提高15-20%,续航里程上限进一步突破。
同时,磷酸锰铁锂兼具相同的低成本、高安全性能,高热稳定性,针刺、过充不发生自燃,寿命长、安全无爆炸风险的优点。
对此三元电池,其在电压高、安全性高、循环寿命长、在低成本的同时拥有与5系NCM电池几乎相同的能量密度。
从资源获取的角度考量,磷酸锰铁锂原料成本低,环境友好,材料的市场前景广阔。
此外,除了在磷酸铁锂的基础上升级,还可以通过使用磷酸锰铁锂包覆三元材料,改善三元材料的安全性能、低温性能及成本。
天津斯科兰德总经理李积刚表示,经过测试,磷酸锰铁锂复合80%的三元523材料后,其能量密度影响不大,但显著提高了安全性能,并降低了三元电池体系的整体成本。
有人士预计,在未来的两三年,磷酸锰铁锂仍以混合使用为主。
在具备多重优势下,磷酸锰铁锂此前商业化进程却迟迟未到,一方面是政策因素影响,另一方面则是其自身导电性、压实密度、循环寿命等短板尚未解决。
此前如比亚迪2013年就曾申请过相关专利,2015年连续申请了多款磷酸锰铁锂专利,但后续未有进展。
目前随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步,磷酸锰铁锂产业化进程开始加速。一旦磷酸锰铁锂电池电压的不稳定性得到根本性解决,有望大规模地被应用于电动汽车。
02大规模产业化前夜
产业链公司均开始涉足磷酸锰铁锂,产业化爆发正处前夕。目前来看,由于两轮电动车等小电动领域的电池认证周期较短,磷酸锰铁锂技术推广较快,已逐渐上量。