【干貨】各家電池產(chǎn)品磷酸錳鐵鋰比例

廢話文學(xué)院 2024-04-13 發(fā)布于河南

展開(kāi)全文

來(lái)源：動(dòng)力電池BMS

一、鐵錳比例

最優(yōu)比例尚無(wú)定論，目前多為64、73，高錳是發(fā)展方向。類(lèi)比三元材料523、622、811的鎳鈷錳配比，大家已經(jīng)充分認(rèn)知如果想要高能量密度則選擇高鎳、想要性?xún)r(jià)比則選擇中鎳。但錳鐵鋰中最佳的鐵錳比例還沒(méi)有明確的共識(shí)。過(guò)高的錳含量→姜泰勒效應(yīng)→衰減快；過(guò)低的錳含量→電壓平臺(tái)提升不明顯→無(wú)法提升能量密度。為提升能量密度，使錳鐵鋰有研究?jī)r(jià)值，錳含量需要≥50%，目前研究集中在錳鐵比為5:5、6:4、7:3、8:2、9:1，目前量產(chǎn)的產(chǎn)品多為64、73或之間，高錳是未來(lái)努力的方向。

從目前各家產(chǎn)品和專(zhuān)利看鐵錳比例：

1、當(dāng)升科技

1）產(chǎn)品

根據(jù)2022年7月20日當(dāng)升科技的產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，其錳鐵鋰產(chǎn)品錳含量為65%，高于其列出的競(jìng)品55%的含量。

2）專(zhuān)利

錳含量研究范圍在40%-90%。

2、容百科技

1）產(chǎn)品

根據(jù)2022年7月20日容百科技戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)，其產(chǎn)品錳鐵比例為6：4。發(fā)布會(huì)中稱(chēng)“下一代高壓實(shí)產(chǎn)品skyland one錳鐵比 7:3，8:2后續(xù)將推出”。

2）專(zhuān)利

錳含量研究范圍在50%-90%。

3、力泰鋰能（寧德時(shí)代控股）

1）產(chǎn)品

尚無(wú)公開(kāi)產(chǎn)品錳鐵比例。

2）專(zhuān)利

錳含量研究范圍在60%-80%。

二、合成路線

錳鐵鋰與鐵鋰同屬于磷酸鹽體系，制備工藝類(lèi)似，固相法簡(jiǎn)單適合工業(yè)化生產(chǎn)，液相法更復(fù)雜但產(chǎn)品性能更好。不同于鐵鋰行業(yè)，公眾號(hào)動(dòng)力電池BMS 有成熟的磷酸鐵作為前驅(qū)體；錳鐵鋰行業(yè)發(fā)展初期，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)前驅(qū)體，需要正極企業(yè)自行制備，提高了行業(yè)技術(shù)壁壘。

錳鐵需要實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別混合，因此液相法天然更適合于錳鐵鋰生產(chǎn)，性能更佳；固相法簡(jiǎn)單更適合工業(yè)化。德方和寧德時(shí)代采用水熱法/溶膠凝膠法；力泰鋰能、當(dāng)升科技采用共沉淀法；斯科蘭德、湖北萬(wàn)潤(rùn)采用固相法，斯科蘭德下一代將轉(zhuǎn)向固液一體化。

對(duì)于LFP公司來(lái)說(shuō)，德方沿襲液相法、湖北萬(wàn)潤(rùn)沿襲固相法，二者協(xié)同性強(qiáng)，工藝基本與LFP相同；對(duì)于三元公司來(lái)說(shuō)并非毫無(wú)優(yōu)勢(shì)，后段+復(fù)配存在一定協(xié)同性。

1、鐵鋰公司

錳鐵鋰一般沿襲鐵鋰的工藝，德方繼續(xù)采用液相法、湖北萬(wàn)潤(rùn)繼續(xù)采用固相法，工藝協(xié)同性強(qiáng)。

2、三元公司

自研，也可以收購(gòu)進(jìn)入錳鐵鋰生產(chǎn)，且后段（除前驅(qū)體）可能用三元設(shè)備做，有一定協(xié)同性；且在與三元復(fù)配的研究上更得心應(yīng)手。

磷酸錳鐵鋰的合成工藝，其中二氧化錳主要用于一次電池跟猛酸鋰電池的前驅(qū)體，四氧化三錳主要用于三元正極的摻雜錳源。但是二氧化錳跟四氧化三錳是可以直接工藝轉(zhuǎn)換的，用二氧化錳制四氧化三錳成本比錳礦石直接制四氧化三錳的成本貴了一倍多。磷酸錳鐵鋰的的錳基來(lái)源主要是四氧化三錳跟硫酸錳或者磷酸錳，但是四氧化三錳的成本比硫酸錳貴，而市面上主要的硫酸錳都是作為副產(chǎn)物生產(chǎn)，不需要建立單獨(dú)的產(chǎn)線。（紅星發(fā)展就是副產(chǎn)物提純?cè)阡N(xiāo)售）。這里面就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，錳基之間可以相互轉(zhuǎn)化，理論上都可以通過(guò)工藝最后導(dǎo)入磷酸錳鐵鋰。但是成本最低的是硫酸錳其次是四氧化三錳最后是二氧化錳。市場(chǎng)產(chǎn)能因?yàn)橐淮坞姵氐男枨蠖啵趸i的價(jià)格與四氧化三錳幾乎持平。如果用二氧化錳制四氧化三錳，不如直接礦石生產(chǎn)四氧化三錳。這里面錳基用在磷酸錳鐵鋰或者三元正極的錳就比較清楚了。因?yàn)樗难趸i跟硫酸錳的原材料都是錳礦石。所以理論上應(yīng)該是中天鋼源預(yù)期大于紅星發(fā)展大于湘潭電化。實(shí)際上中天的目前的電池級(jí)四氧化三錳只有5000噸，而紅星發(fā)展的硫酸錳產(chǎn)能有3萬(wàn)噸。

不能用磷酸錳鋰完全替代磷酸鐵鋰

：

）

磷酸錳鋰電導(dǎo)率低

：

基本屬于絕緣體

，

比磷酸鐵鋰小兩個(gè)數(shù)量級(jí)

，

動(dòng)力學(xué)性能較差

，

充放電時(shí)會(huì)損失容量

；

）

姜泰勒變形

：

錳原子替換使八面體發(fā)生畸變

（

錳原子在氧原子構(gòu)成的八面體中

）

，

在充放電時(shí)不能很好的保持原有形態(tài)

，

從而損失容量

、

降低循環(huán)性能

。

因此磷酸錳鐵鋰的錳鐵比例會(huì)對(duì)材料性質(zhì)有重大影響

，

多組分磷酸錳鐵鋰體系應(yīng)充分結(jié)合了 LiFePO4 導(dǎo)電率相對(duì)較高和 LiMnPO4 電壓相對(duì)較高的優(yōu)點(diǎn)

，

目前錳鐵比1

：

1的LiFe0.5Mn0.5PO4受到關(guān)注較多

。

但從放電曲線中

，

可以看出

，

磷酸錳鐵鋰具有雙充放電平臺(tái)

（

4.1V和3.4V

，

約在放電時(shí)間一半時(shí)突降20%

）

，

因此可能帶來(lái)電動(dòng)車(chē)使用中功率突降問(wèn)題

。

2. 磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰

、

三元比較

來(lái)源

：

東吳證券研究所整理

2.1. LMFP對(duì)比LFP

2.1.1.優(yōu)勢(shì)

、

提升能量密度

通過(guò)提升電壓從而提升能量密度

，

從3.4V提升至4.1V

，

能量密度提升10%-20%

，

接近NCM523

。

、

提升電池功率

通過(guò)提升電壓從而提升電池輸出功率

，

從3.4V提升至4.1V

，

功率提升30%

。

2.1.2.劣勢(shì)

、

循環(huán)性能降低

錳原子替換使八面體發(fā)生畸變

（

錳原子在氧原子構(gòu)成的八面體中

）

，

在充放電時(shí)不能很好的保持原有形態(tài)

，

從而損失容量

、

降低循環(huán)性能

。

、

功率輸出不穩(wěn)定

磷酸錳鐵鋰具有雙充放電平臺(tái)

（

4.1V和3.4V

，

約在放電時(shí)間一半時(shí)突降20%

）

，

因此可能帶來(lái)電動(dòng)車(chē)使用中功率突降問(wèn)題

。

、

電導(dǎo)率下降

磷酸錳鋰比磷酸鐵鋰小兩個(gè)數(shù)量級(jí)

，

動(dòng)力學(xué)性能較差

，

對(duì)工藝要求較高

。

2.2. LMFP對(duì)比NCM

、

NCA

2.2.1.優(yōu)勢(shì)

、

安全性高

保持磷酸鐵鋰穩(wěn)定的橄欖石架構(gòu)

（

穩(wěn)定性

）

，

具有熱穩(wěn)定性

，

安全性媲美LFP

。

、

性?xún)r(jià)比高

成本僅比LFP高5%左右

，

且錳元素并不稀缺

。

、

循環(huán)性能較好

理論上接近LFP的循環(huán)性能

，

但隨錳含量增加而逐漸降低

。

2.2.2.劣勢(shì)

、

較三元

，

能量密度提升有限

橄欖石架構(gòu)所含的鋰離子空位仍與片層結(jié)構(gòu)有不小差距

，

因此能量密度提升有限

（

極限21%

）

，

達(dá)NCM523水平

，

與高容量三元仍有差距

。

2.3. LMFP技術(shù)難點(diǎn)

磷酸錳鋰導(dǎo)電性差

，

使加工技術(shù)路線困難

：

磷酸錳鋰電導(dǎo)率比磷酸鐵鋰小兩個(gè)數(shù)量級(jí)

，

致使動(dòng)力學(xué)性能較差

，

充放電時(shí)會(huì)損失容量

、

降低循環(huán)性能

。

因此需要采用特殊工藝如包覆碳等技術(shù)提高材料的電子電導(dǎo)率

，

目前LMFP循環(huán)性能不達(dá)理論預(yù)期

，

未來(lái)技術(shù)突破后有望接近LFP水平。

本站是提供個(gè)人知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間，所有內(nèi)容均由用戶(hù)發(fā)布，不代表本站觀點(diǎn)。請(qǐng)注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購(gòu)買(mǎi)等信息，謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。

轉(zhuǎn)藏 分享

QQ空間 QQ好友新浪微博微信

獻(xiàn)花（0） +1

來(lái)自：廢話文學(xué)院 > 《鋰電資料》

舉報(bào)/認(rèn)領(lǐng)