磷酸锰铁锂，是新能源发展的关键吗
磷酸锰铁锂，是新能源发展的关键吗
据中国证券报报道，比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等多家锂电池企业表示正在研究并布局磷酸锰铁锂电池。据了解，铁锂正极能量密度已接近理论极值，锰铁锂或将成为铁锂企业新增长点：在兼具安全性、低成本优势的基础上，实现能量密度提升。
有关于磷酸铁锂电池和三元锂电池的优劣之说一直有争论，而市场结构的变化也具象化了这种双方观念博弈的状态。
在新能源汽车起步阶段，2014年磷酸铁锂所占市场份额为82%，然而由于三元锂电池的能量密度更高，可以获得更多补贴，磷酸铁锂电池的装机量越来越低，2019年市占率降至32%，而三元锂电池的装机量则达到62%。2020年，三元锂电池共装车38.9GWh，占比61.1%;磷酸铁锂电池装车24.4GWh，占比38.3%。
然而形势在2021年开始出现转变，一方面，频繁的电池自燃事故让消费者不得不再次审视电池安全的重要性，另一方面，补贴退坡、原材料价格飞涨也迫使汽车厂商考虑是否还要执着于三元锂电池。
2021年，磷酸铁锂电池装机量累计79.8GWh，占比51.7%;三元锂电池装机量累计74.3GWh，占比48.1%。2022年前6个月，磷酸铁锂电池累计装车量达64.4GWh，占比58.5%;三元锂电池累计装车量达45.6GWh，占比41.4%。磷酸铁锂电池在市占率扩大的情况下，装机量也在逐步增高，2022年半年时间，磷酸铁锂电池的装机量已经接近2021年全年的装机量，甚至比2020年三元电池和磷酸铁锂电池加起来的总装机量都多。
那么，这个多了一个锰的磷酸锰铁锂电池是否会加速侵蚀三元锂电池的生存空间呢?
加“锰”的快乐和烦恼
先说是什么，再说是不是。
磷酸锰铁锂(LMFP)电池确实是磷酸铁锂(LFP)电池的进阶版。这里要再次提一下，无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池，都指的是电池中的正极材料。马斯克曾经对正极材料做了一个比喻：正极材料可以被看做是储存锂离子的架子，这个架子能够储存多少锂离子决定了电池的能量密度，架子的高度决定了电池释放的能量大小。
磷酸锰铁锂的“架子”比磷酸铁锂多了一个“锰”，锰又是一种导电性非常差的金属元素，这意味着就算加了一味“锰”药，锂离子在“架子”中的进出不会受到很大影响，所以至少在安全性上，磷酸铁锰锂电池是有保证的。
除此之外，锰还具有电压大的特点。正极材料中加入锰，可以提升电压。能量密度是指单位体积内所包含的能量，单位是焦耳/立方。物理告诉我们，焦耳=安培×伏×秒，也就是说，越高的电压意味着越高的能量密度。一般来说，加锰的正极材料电压都比较高，比如LMO锰酸锂以及NCM镍钴锰酸锂。
据华金证券研究所分析，磷酸锰铁锂作为正极有4个优势：
1、磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂具有能量密度优势。磷酸锰铁锂的电压平台高达4.1V，其值显著高于磷酸铁锂(3.4V)。高电压平台可以提高对应电池的能量密度，相当条件下其理论能量密度比磷酸铁锂高15%-20%，基本能够达到三元电池NCM523的水平，从而可以为电动车提供较磷酸铁锂电池更高的续航里程。
2、磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂具有低温性能优势。磷酸锰铁锂在-20℃下容量保持率能够达到约75%，而磷酸铁锂的容量保持率为60%-70%。
3、磷酸锰铁锂相较于三元正极具有安全性优势。与三元相比，磷酸锰铁锂具有橄榄石型结构，充放电时结构更加稳定，比三元有更好的安全性和循环稳定性。
4、磷酸锰铁锂具有成本优势。因全球锰矿资源丰富，磷酸锰铁锂成本较磷酸铁锂仅增加5%-10%左右，考虑到锰铁锂能量密度的提升，电池装机成本上，磷酸锰铁锂单瓦时成本略低于磷酸铁锂，并大幅低于三元电池。
作为磷酸铁锂电池的坚定支持者比亚迪，其实很早就对磷酸锰铁锂电池进行了研究。比亚迪在2013年就开始了对磷酸锰铁锂的探究、升级，不过最后传闻称比亚迪于2016年终止了相关技术的开发。
市场猜测主要原因是，磷酸锰铁锂的加工技术存在难以克服的难点。据亿欧网消息，江苏力泰曾举办了关于LMFP的专享交流会议，其中就提到，铁锂是半导体，而锰铁锂是绝缘体，锰铁锂的颗粒很小导致加工技术路线很难，且目前行业没有一家统一技术路线，具备很高的技术壁垒。
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。
因此就算性能有不错的提升，但是投入产出比差距悬殊，高研发成本能够给车企带来的边际经济效益有限，这可能是限制车企进行深度投资的最大原因。
锂电池全面升级
虽然还有各种各样的问题，但是券商依然看好这条技术路线。
中金公司表示，磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂和三元5系的潜在替代材料，预计到2025年，在电动车领域磷酸锰铁锂对磷酸铁锂替代需求将达到56GWh，与三元复合搭配需求将达到28GWh，总体需求量约为84GWh。
在磷酸铁锂电池的电量已经接近理论极值时，更新电极材料确实是非常常规的升级路线。然而，消费者所关注的不仅仅是电池的安全和理论的电量，还有充电速度以及真实里程数。而这也意味着，仅仅着眼于正极材料是不够的。很多分析师都表示，固态电池的性能优于传统锂电池，固态电池才是锂电池未来的升级路线。固态电池和传统锂电池最大的不同就是使用了固体电解质取代了传统的电解液。
所以锂电池的全面升级，将不会只停留在正极，其他零部件的升级也会给锂电池的未来带来更大空间。
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