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磷酸锰铁锂的突破与迟滞

作者: 中国·蓄电池 来源:高工锂电

被视为破解磷酸铁锂材料同质化竞争的新材料——磷酸锰铁锂近期动态频频,锂电正极产业链企业围绕各自技术突破,集中披露磷酸锰铁锂最新进展及布局。

  格林美近期两家控股子公司福安青美、武汉动力再生与本征方程签署战略合作协议,共同开发石墨烯增强型磷酸(锰)铁锂材料,以石墨烯技术提升循环再制造的磷酸(锰)铁锂材料的导电性和电化学性能,从而提高电池的能量密度和循环寿命。

 湖南裕能近期披露,其磷酸锰铁锂产品研发进展顺利,在锰溶出、高温循环和压实密度等方面取得突破。

  天津国安盟固利近期取得“一种磷酸锰铁锂及其制备方法与用途”的专利,通过形成具有梯度分布的锰、铁及磷,以降低材料的结晶度,使得材料能更快地生长以有效提升压实密度。磷元素在内核的外表面过量而形成富磷酸锂保护层,该富磷酸锂保护层既可以提升电导率,又能够有效改善锰溶出问题,进而得以提高磷酸锰铁锂的容量和循环性能。

  德方纳米近期申请“复合磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用”的专利,该复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法采用金属有机框架与气凝胶结合应用到磷酸锰铁锂材料中,以MnFe‑MOF气凝胶的形式作为前驱体制备复合磷酸锰铁锂正极材料,制备得到的正极材料具有较高的比表面积与较好的导电性,提高了整体的电子电导率,改善了正极材料综合性能。

 常州锂源5月发布“锰锂1号”高循环版新品,通过纳米化、碳包覆、离子掺杂等先进改性手段,结合固相法液相法双线并行的生产工艺,提升产品电子导电性、提高首效与循环寿命,实现了磷酸锰铁锂的更高循环、更长续航。

  2023年,磷酸锰铁锂材料已在各大电池企业的新品亮相,包括宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能、星恒电源、孚能科技、瑞浦兰钧等多家电池企业均在推进磷酸锰铁锂电池的研发和生产。

  上述材料企业中德方纳米称其磷酸锰铁锂已经实现上车应用;湖南裕能表示正与客户积极推进认证;格林美表示其磷酸锰铁锂量产线已进入吨级调试阶段。另外,容百科技也表示其磷酸锰铁锂已实现稳定出货,现具备产能1万吨/年。

  但从2023年出货情况看,磷酸锰铁锂距离为材料企业贡献利润,仍有一段要路走。

  相关数据显示,磷酸锰铁锂在2023年出货量在千吨级,而磷酸铁锂材料出货则在百万吨级。

  重码磷酸锰铁路线的德方纳米与容百科技也曾在业绩说明中表示,对磷酸锰铁锂以及其他新正极材料的加大投入影响当期利润。

  具体看来,性能的稳定性是制约磷酸锰铁锂产业化应用一大因素。从上述企业动态看,各企业仍在持续探索磷酸锰铁锂材料性能,尤其针对“锰溶出”的难题做重点攻克。

  锰溶出会导致SEI膜的不断破坏和再生修复,这一过程会消耗活性锂并产生副产物,从而加速电池容量衰减和循环寿命下降。另外,锰溶出还可能影响电池的稳定性和安全性。沉积在负极表面的锰离子可能与电解液发生反应,生成不稳定的化合物,增加电池内阻和安全隐患。

  现阶段,即便通过调整磷酸锰铁锂中锰的含量,已能实现电池在实际应用中能量密度和循环寿命的平衡。但为了尽可能释放磷酸锰铁锂材料在循环、能量密度等方面的综合优势,企业仍在尝试优化磷酸锰铁锂材料的稳定性,提高材料中的锰含量。

  除了上述企业对材料技术的持续攻坚,改进电池管理系统以及开发配套电解质也是助力磷酸锰铁锂产业化应用的方式。

  但磷酸锰铁锂材料仍旧被给予厚望。高工产研(GGII)预计,2024年磷酸锰铁锂出货将超3万吨,增长将超500%。

  从终端看,特斯拉、奇瑞星纪元以及智界等车型都在积极试水磷酸锰铁锂电池。

  另外,在海外重新思考正极路线的大背景下,磷酸锰铁锂技术路线在国内外市场中皆处于探索阶段。容百科技已在2024年官宣与LGES、SK On将围绕磷酸锰铁锂展开合作,并且韩国2万吨/年磷酸锰铁锂项目已于2023年8月正式开工,目前正在加速建设中。

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