磷酸鐵鋰，“錳”起來了

雖然和磷酸鐵鋰電池只有一字之差，但是磷酸錳鋰電池的故事更有新意。

日前有消息稱，當代安培科技有限公司計劃在今年下半年量產磷酸錳鋰電池。欣旺達、億緯鋰能的相關產品也已于今年上半年通過電池中試，樣品正送往車企檢測。

在此之前，馬斯克也曾在特斯拉柏林工廠投產儀式后的問答環節公開表示對“錳電池”感興趣:“我認為錳具有有趣的潛力。”

眼下似乎突然出現了一種新的電池材料，然后技術成熟，走向量產。

不要驚訝，其實在動力電池領域，錳早已有了應用。尤其是三元鋰電池中，錳作為必不可少的“一元”，長期以來一直在發揮作用。

此時，再次引爆熱點的磷酸錳鋰電池作為磷酸鐵鋰電池的下一代演進產品出現。

誠然，與三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池的市場份額一直在擴大，但其理論能量密度已經逼近極限。在這種情況下，誰率先掌握下一代磷酸鐵鋰電池，誰也將主導動力電池行業的發展方向。

不僅僅是在當代Amperex科技有限公司，根據后來的消息，欣旺達和億緯鋰能的磷酸鐵錳鋰電池已經通過了今年上半年的電池中試，正在送樣品給車企檢測。比亞迪福迪電池也在今年年初開始小批量采購磷酸錳鋰，目前處于內部研發階段。

在電池廠商的努力下，“老樹發芽”的磷酸鐵錳鋰電池能在動力電池市場掀起多大的波瀾？

“多一個字”的好處

魚與熊掌不可兼得，動力電池的安全性和能量密度的平衡一直是業界頭疼的問題。

但隨著補貼的下降，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的技術路線之爭也愈演愈烈。毫無疑問，雙方的市場并不完全重合，但此時，隨著錳的加入，情況變得微妙起來。

首先，磷酸鐵錳鋰電池的能量密度變高了。

與鐵相比，錳可以為動力電池提供更高的電壓要求。比如磷酸錳鋰電池的電壓可以達到4.1V，而磷酸鐵鋰電池只能達到3.4V。

根據“電池能量密度=放電率×放電平臺/電池質量”公式，在這樣的電壓優勢條件下，錳電池的充放電功率更好，可以實現更高的能量密度。

據了解，磷酸錳鋰電池極限能量密度可達230wh/kg，不僅遠高于磷酸鐵鋰電池170wh/kg的能量密度，還能與三元鋰電池的能量密度相抗衡。

其次，磷酸鐵錳鋰電池低溫性能更好。

在-20℃的低溫下，磷酸錳鋰電池的容量保持率可以達到75%左右，而磷酸亞鐵鋰的容量保持率為60%-70%。根據天能股份應用于小牛電動車F0系列的產品參數，磷酸鐵錳鋰電池在低溫環境下續航里程提升了25%。

另外，值得一提的是，磷酸錳鋰電池繼承了磷酸鐵鋰電池的安全性。

與磷酸鐵鋰電池類似，磷酸錳鋰電池也屬于橄欖石結構，充放電時結構更穩定。這樣看來，磷酸鐵錳鋰電池在某種意義上已經……實現了能量密度和安全性之間的平衡。

當然，更重要的是，磷酸鐵錳鋰電池有成本優勢。

由于全球錳礦資源豐富，磷酸鐵錳鋰電池的成本僅比磷酸亞鐵鋰增加5%-10%左右。從每瓦時的能量密度來看，整個電池系統的裝機成本略低于磷酸鐵鋰電池，遠低于三元電池。

集這么多優點于一身，磷酸鐵錳鋰電池幾乎被正式宣布為未來電池的最終形式。然而，真實情況遠非如此簡單，甚至有些棘手。

“非主流”的短板

回過頭來看，磷酸鐵錳鋰電池并不是什么新技術。2013年，比亞迪進行了相關調研，并表示將推出磷酸錳鐵鋰，作為磷酸亞鐵鋰的升級路線。

但由于補貼政策向能量密度更高的三元材料傾斜，以及比亞迪未能解決磷酸錳鋰電池循環壽命低、內阻過大等問題，該路線并未成為主流，比亞迪也于2016年停止了相關研發。

比亞迪的經驗表明，要想推動磷酸錳鋰電池成為市場主流，不僅會面臨政策和市場形勢的阻力，還有技術問題亟待解決。

首先，雙電壓平臺的問題。

錳鐵兩種不同元素的結合，提高了整個電池的充放電電壓，但也意味著兩種不同的工作電壓狀態。具體來說，鐵的電壓平臺低于錳，對應錳和鐵的氧化還原，在3.5V電壓附近Fe2+轉化為Fe3 +;在4.1V附近，Mn2+轉化為Mn3+。

如果電動車電壓高速切換，車輛會降低或失去動能，BMS很難處理，從而造成嚴重的安全問題。

其次，磷酸鐵錳鋰的電子電導率和離子電導率明顯低于三元材料和磷酸亞鐵鋰，因此表現出較差的電導率和較差的倍率特性。

磷酸錳鋰電池第一圈充放電效率在92%左右，磷酸亞鐵鋰可以做到95%以上。

錳導電性差，容易導致極化現象，降低放電電壓平臺。而且鐵原子被錳原子取代扭曲了原來的八面體(錳原子在氧原子組成的八面體中)，在充放電過程中不能保持原來的形狀，從而失去容量，降低循環性能。

簡單來說，磷酸鐵錳鋰電池用的越多，電池容量下降越快。它的循環壽命問題，已經成為量產路上必須跨越的“坎”。

另外，磷酸錳鋰電池的制備方法雖然和磷酸亞鐵鋰類似，包括固相法和液相法，但也有各自的缺點。

固相法通過機械混合和粉碎的方式實現原料的混合。該方法簡單，成本低，但無法做到微觀即分子均勻，產品一致性差。

液相法則是將所有原料溶解，可以實現分子水平的結合，獲得更加均勻的前驅體，有效防止富錳相的聚集，提高材料的電化學性能。但相關的制造工藝難以控制，工藝流程相對復雜，成本較高。

所以從制造的角度來說，要取代磷酸鐵鋰電池或者三元鋰電池市場還有很長的路要走。

事實上，業內的共識是，磷酸錳鋰電池將首先應用于兩輪電動車，然后與三元鋰電池結合，待相關技術成熟后，再在新能源汽車上獨立使用。

有意思的是，相對于業內的理性聲音，二級市場的股市最先沸騰。錳礦供應商、電池制造商、正極材料生產公司等。，已經開始了一波小陽春。

股市有風險，投資需謹慎。

至少從目前的情況來看，所謂的“磷酸亞鐵鋰下一代產品”，在磷酸錳鋰電池能夠量產裝車之前，還是有猜測和炒作的可能。雖然和磷酸鐵鋰電池只有一字之差，但是磷酸錳鋰電池的故事更有新意。

日前有消息稱，當代安培科技有限公司計劃在今年下半年量產磷酸錳鋰電池。欣旺達、億緯鋰能的相關產品也已于今年上半年通過電池中試，樣品正送往車企檢測。

在此之前，馬斯克也曾在特斯拉柏林工廠投產儀式后的問答環節公開表示對“錳電池”感興趣:“我認為錳具有有趣的潛力。”

眼下似乎突然出現了一種新的電池材料，然后技術成熟，走向量產。

不要驚訝，其實在動力電池領域，錳早已有了應用。尤其是三元鋰電池中，錳作為必不可少的“一元”，長期以來一直在發揮作用。

此時，再次引爆熱點的磷酸錳鋰電池作為磷酸鐵鋰電池的下一代演進產品出現。

誠然，與三元鋰電池相比，鋰離子電池的市場份額…phate電池一直在擴大，但其理論能量密度已經接近極限。在這種情況下，誰率先掌握下一代磷酸鐵鋰電池，誰也將主導動力電池行業的發展方向。

不僅僅是在當代Amperex科技有限公司，根據后來的消息，欣旺達和億緯鋰能的磷酸鐵錳鋰電池已經通過了今年上半年的電池中試，正在送樣品給車企檢測。比亞迪福迪電池也在今年年初開始小批量采購磷酸錳鋰，目前處于內部研發階段。

在電池廠商的努力下，“老樹發芽”的磷酸鐵錳鋰電池能在動力電池市場掀起多大的波瀾？

“多一個字”的好處

魚與熊掌不可兼得，動力電池的安全性和能量密度的平衡一直是業界頭疼的問題。

但隨著補貼的下降，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的技術路線之爭也愈演愈烈。毫無疑問，雙方的市場并不完全重合，但此時，隨著錳的加入，情況變得微妙起來。

首先，磷酸鐵錳鋰電池的能量密度變高了。

與鐵相比，錳可以為動力電池提供更高的電壓要求。比如磷酸錳鋰電池的電壓可以達到4.1V，而磷酸鐵鋰電池只能達到3.4V。

根據“電池能量密度=放電率×放電平臺/電池質量”公式，在這樣的電壓優勢條件下，錳電池的充放電功率更好，可以實現更高的能量密度。

據了解，磷酸錳鋰電池極限能量密度可達230wh/kg，不僅遠高于磷酸鐵鋰電池170wh/kg的能量密度，還能與三元鋰電池的能量密度相抗衡。

其次，磷酸鐵錳鋰電池低溫性能更好。

在-20℃的低溫下，磷酸錳鋰電池的容量保持率可以達到75%左右，而磷酸亞鐵鋰的容量保持率為60%-70%。根據天能股份應用于小牛電動車F0系列的產品參數，磷酸鐵錳鋰電池在低溫環境下續航里程提升了25%。

另外，值得一提的是，磷酸錳鋰電池繼承了磷酸鐵鋰電池的安全性。

與磷酸鐵鋰電池類似，磷酸錳鋰電池也屬于橄欖石結構，充放電時結構更穩定。這樣，磷酸鐵錳鋰電池在某種意義上實現了能量密度和安全性的平衡。

當然，更重要的是，磷酸鐵錳鋰電池有成本優勢。

由于全球錳礦資源豐富，磷酸鐵錳鋰電池的成本僅比磷酸亞鐵鋰增加5%-10%左右。從每瓦時的能量密度來看，整個電池系統的裝機成本略低于磷酸鐵鋰電池，遠低于三元電池。

集這么多優點于一身，磷酸鐵錳鋰電池幾乎被正式宣布為未來電池的最終形式。然而，真實情況遠非如此簡單，甚至有些棘手。

“非主流”的短板

回過頭來看，磷酸鐵錳鋰電池并不是什么新技術。2013年，比亞迪進行了相關調研，并表示將推出磷酸錳鐵鋰，作為磷酸亞鐵鋰的升級路線。

但由于補貼政策向能量密度更高的三元材料傾斜，以及比亞迪未能解決磷酸錳鋰電池循環壽命低、內阻過大等問題，這條路線并未成為主流，比亞迪也停止了相關研發……2016年的ment。

比亞迪的經驗表明，要想推動磷酸錳鋰電池成為市場主流，不僅會面臨政策和市場形勢的阻力，還有技術問題亟待解決。

首先，雙電壓平臺的問題。

錳鐵兩種不同元素的結合，提高了整個電池的充放電電壓，但也意味著兩種不同的工作電壓狀態。具體來說，鐵的電壓平臺低于錳，對應錳和鐵的氧化還原，在3.5V電壓附近Fe2+轉化為Fe3 +;在4.1V附近，Mn2+轉化為Mn3+。

如果電動車電壓高速切換，車輛會降低或失去動能，BMS很難處理，從而造成嚴重的安全問題。

其次，磷酸鐵錳鋰的電子電導率和離子電導率明顯低于三元材料和磷酸亞鐵鋰，因此表現出較差的電導率和較差的倍率特性。

磷酸錳鋰電池第一圈充放電效率在92%左右，磷酸亞鐵鋰可以做到95%以上。

錳導電性差，容易導致極化現象，降低放電電壓平臺。而且鐵原子被錳原子取代扭曲了原來的八面體(錳原子在氧原子組成的八面體中)，在充放電過程中不能保持原來的形狀，從而失去容量，降低循環性能。

簡單來說，磷酸鐵錳鋰電池用的越多，電池容量下降越快。它的循環壽命問題，已經成為量產路上必須跨越的“坎”。

另外，磷酸錳鋰電池的制備方法雖然和磷酸亞鐵鋰類似，包括固相法和液相法，但也有各自的缺點。

固相法通過機械混合和粉碎的方式實現原料的混合。該方法簡單，成本低，但無法做到微觀即分子均勻，產品一致性差。

液相法則是將所有原料溶解，可以實現分子水平的結合，獲得更加均勻的前驅體，有效防止富錳相的聚集，提高材料的電化學性能。但相關的制造工藝難以控制，工藝流程相對復雜，成本較高。

所以從制造的角度來說，要取代磷酸鐵鋰電池或者三元鋰電池市場還有很長的路要走。

事實上，業內的共識是，磷酸錳鋰電池將首先應用于兩輪電動車，然后與三元鋰電池結合，待相關技術成熟后，再在新能源汽車上獨立使用。

有意思的是，相對于業內的理性聲音，二級市場的股市最先沸騰。錳礦供應商、電池制造商、正極材料生產公司等。，已經開始了一波小陽春。

股市有風險，投資需謹慎。

至少從目前的情況來看，所謂的“磷酸亞鐵鋰下一代產品”，在磷酸錳鋰電池能夠量產裝車之前，還是有猜測和炒作的可能。

標簽：比亞迪特斯拉

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