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爱体育网页:锰基电池新风口?传特斯拉将推锰铁锂车型预计明年上市
来源:爱体育网页官方入口 作者:爱体育网页版 更新于:2022-06-25 10:38:15 阅读: 10

  继4680大圆柱电池进入量产交付的正轨后,特斯拉似乎对锰基电池的兴趣也在与日俱增。近日,有消息称特斯拉将在今年推出一款72度的锰铁锂车型,预计明年上市。这一消息让磷酸锰铁锂电池的量产进程再度受到行业关注。不过,这一消息尚未得到特斯拉方面的回应,也不辨真假。

  不过,从之前特斯拉CEO马斯克的表态来看,这并非不可能之事。尽管特斯拉CEO马斯克在今年3月份曾强调,在可预见的未来,特斯拉和其他公司一样,将专注于长续航电动车的镍基材料,以及短续航电动车的磷酸铁材料,但是特斯拉和马斯克本人一直对于锰铁锂电池的前景十分看好。

  早在2020年的特斯拉电池日上,特斯拉曾表示作为临时的一步,特斯拉计划使用镍锰。而马斯克表示,“用三分之二的镍和三分之一的锰制造负极是相对简单的,这使我们可以在同等数量的镍的情况下生产出容量多50%以上的电池容量。”3月22日,在特斯拉柏林工厂交付第一批Model Y后,该公司创始人兼首席执行官马斯克表示:“我认为,锰具有潜力。”

  目前,电动汽车领域使用的电池主要有磷酸铁锂和三元锂两种主流电池路线。作为全球电动汽车的龙头,特斯拉在标准续航车辆中使用磷酸铁锂电池;而在其长续航车辆中使用高镍三元电池。马斯克曾表示,未来2-3年特斯拉发展最大的限制在于动力电池。

  随着业内对更低成本、更安全、更高密度的电池需求不断上升,锰基材料由于具备高电压带来的高密度的特性、原材料丰富、成本较低,已经成为了业内动力电池研发的一个突破点。

  关于锰基材料在电池方面的应用,主要有两条路线。一、作为磷酸铁锂电池的升级方向,研发磷酸锰铁锂电池。二、作为三元材料的稳定剂,与三元等材料进行复合混用,从而提高电池的安全性和循环性。此外,镍锰酸锂电池和富锂锰基电池也是研发方向,其中,前者镍锰酸锂电池已经实现量产,而后者富锂锰基电池虽然具备高比容的优势,但是因为充放电效率低、循环稳定性差等缺点并未进入主流视野。其中,磷酸锰铁锂电池是当下最热门的赛道。

  据了解,磷酸锰铁锂电池是在磷酸铁锂电池基础上,新增了锰元素而获得的新正极材料,不仅继承了磷酸铁锂电池的安全性与稳定性,而且能量密度还提升了约15-20%,已经接近三元电池NCM523的水平。有业内人士指出,磷酸锰铁锂制备工艺与现有磷酸铁锂生产体系区别不大,主要需要通过包覆、掺杂、纳米化等改性技术来解决其电导率较低的问题,电池材料成本仅增加5%左右。而从资源的角度来看,磷酸锰铁锂原料成本相对更低,市场前景也将更为广阔。

  目前,像陶氏化学、德方纳米、当升科技、鹏欣资源、中贝新材料、天津斯特兰等正极厂商均对锰铁锂产品有所布局。其中,德方纳米是磷酸锰铁锂专利布局最多的企业之一。据了解,其相关产品已经送样给了下游企业并获得高度认可,并布局了44万吨的产能,其中11 万吨预计在2022年底投产。当升科技近期也表示,公司磷酸锰铁锂材料已完成研发,目前处于客户认证阶段,预计随着产品认证及订单释放后,将规模化布局相关产能。

  而宁德时代、国轩高科、比亚迪等动力电池厂商也对磷酸锰铁锂电池进行了投资布局和技术研发。去年年底,宁德时代以4.13亿元拥有江苏力泰锂能60%的股权。据悉,该公司主打产品正是磷酸锰铁锂材料,且拥有多项磷酸锰铁锂国家注册专有技术知识产权专利。此外,今年2月份,宁德时代表示,公司计划推出新电池产品M3P,业内人士猜测可能M3P电池就是磷酸锰铁锂电池。在宁德时代的产品规划中,在2023年还有一款LxFP电池,这一款电池也被认为可能是磷酸锰铁锂电池。

  实际上,磷酸锰铁锂电池目前的主要应用市场在两轮电动车领域,还未真正拓展到电动汽车的领域。原因在于,“磷酸锰铁锂电池是双电压平台。在试验的过程中,我们会发现,双电压平台存在不稳定性,这主要由于目前技术还不够完善、尚未研究明白其中电压变化的机理所在,这也是整个行业当前的一大痛点。”一位业内人士指出。

  据悉,磷酸铁锂电池的电压为3.4V,而磷酸铁锰锂电池的单体电压达到4.1V,两者之间电压相差0.7V。若应用在两轮电动车上,由于速度不快,通过加强BMS的管理,就可以相对减少电压不稳定所带来的影响。但是电动汽车若在高速行驶中出现电压切换的情况,车辆会减少或失去动能,这很难通过BMS进行处理。此外,磷酸锰铁锂还存在导电性差、倍率性能差、首圈效率低、锰溶出导致循环寿命衰减等问题。

  而靠电池起家的比亚迪,早在2015年就尝试将锰与磷酸铁锂相结合,并申请了有关“磷酸铁锰锂电池”的相关专利。而比亚迪董事长彼时也宣称,比亚迪新一代的磷酸铁锰锂电池,能量密度已经达到了三元材料的密度,且从成本角度比三元材料更具经济性。但是,这一电池至今未得到量产。随后比亚迪将优化电池的路径放在了结构上,并推出了刀片电池。这也是当下许多车企的着力方向所在,比如比亚迪推出了CTB技术,领跑推出了CTC技术等。此外,日产汽车也曾采用过锰酸锂电池,但并没有成为市场主流。

  在锂价暴涨、“妖镍”横行、一“钴”难求的当下,锰元素的大量运用则意味着动力电池成本和整车成本的下降。若特斯拉真的将于明年上市磷酸锰铁锂车型,相信有了特斯拉光环的加持,磷酸锰铁锂的市场应用之路也会更加顺利,这或将成为动力电池领域的风向标。

  中信证券认为,磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂最重要的改进方向之一,有望率先产业化应用。随着新型锰基正极材料的渗透率提升,我们预计锂电池用锰量将出现激增,至2035年有望增至130万吨以上,超过2021年的10倍。2035年锂电池领域用锰量预计占锰整体需求比例达到5%。

  国信证券也指出,新型正极材料主要围绕高电压平台和锰基材料开展,在其分支体系中最早商业化的就是磷酸锰铁锂,2022年将是磷酸锰铁锂产业化应用的元年。但是国信证券认为磷酸锰铁锂现阶段可小幅替代磷酸铁锂,到2025年仅替代其15%的市场份额。2021-2025年均复合增速为129%,到2025年全球磷酸锰铁锂市场需求约为15.4万吨,市场空间有望达到92.2亿元。

  而特斯拉对于锰这一元素的应用,显然不会仅仅局限在对磷酸铁锂电池的优化上。据了解,特斯拉的几个研究小组已经发表了关于富锰阴极电池的论文。他们指出,这种电池可以提供比磷酸铁电池更高的能量密度,但是价格比富镍电池更低。而特斯拉在其储能系统Powerwall中也使用了锰元素(镍锰钴)。

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