国轩宁德时代三元锂电(正极材料技术革新)

锰铁锂是磷酸锰锂与磷酸铁锂结合的产物,充分结合二者优势。锰铁锂高电压平台带来较高能量密度,循环、安全性能比肩铁锂、低温性能优于铁锂。但存在电导率低 双电压平台 锰溶出,导致工业化生产难度大,材料性能和成本难以兼顾。


  补贴退坡 技术突破,2020年磷酸铁锂开始回潮,目前景气度仍在高位,但铁锂能量密度已接近上限,锰铁锂可以补足铁锂短板,带来市场需求。锰铁锂并非近期新型材料,早在2014年左右即得到市场关注(当时LFP是主流),但后续因国家补贴侧重能量密度,市场对LFP态度转冷,因此LMFP研发逐渐被搁置。2020年开始磷酸铁锂回潮,锰铁锂重回大众视野。得益于重视度提升,锰铁锂技术瓶颈,正在逐步被解决。


  从工艺角度看锰铁锂成本?高性能锰铁锂材料制备依赖于3个环节:1)研究——对铁锰比例的判断;2)合成——对合成路线的选择;3)改性——对改性方式的选择。

国轩宁德时代三元锂电(正极材料技术革新)(1)

  铁锰比例:最优比例尚无定论,目前多为64、73,高锰是发展方向。目前各家产品中,当升锰含量较高,达65%;容百在60%。


  合成路线:锰铁锂与铁锂同属于磷酸盐体系,制备工艺类似,固相法简单适合工业化生产,液相法更复杂但产品性能更好。各家布局思路是沿用原优势路线,德方和宁德时代采用水热法/溶胶凝胶法;力泰锂能、当升科技采用共沉淀法;斯科兰德、湖北万润采用固相法,斯科兰德下一代将转向固液一体化。


  改性方法:合成锰铁锂过程中,可伴随改性手段进一步提升电化学性能(类似LFP也需要一系列改性手段),主要改性方式有纳米化、碳包覆、金属离子掺杂、与三元材料复用,且可同时使用以上多种方法。目前各家主要采用纳米化和碳包覆,金属离子掺杂使用较少。


  成本测算:单吨总成本看,德方可研口径LMFP在4.7万元/吨,2021年LFP在3.8万元/吨,二者锂价相当,总成本LMFP较LFP高20%-30%,主要由于bom端可能使用较贵的改性方式 补锂剂等,制造端非折旧成本中燃料动力可能较高。理想状况下通过工艺优化 规模优势,成本将较LFP高5-10%,能量密度较LFP高15-20%,因此在单Wh成本上较LFP具备优势。


  磷酸锰铁锂的产业化路径及量产进展?


  市场开拓:先两轮再四轮。目前两轮车已实现锰铁锂量产,主要受益于锰铁锂循环性能好于锰酸锂,星恒 天能两大龙头对锰铁锂的大力推广。车用各家产品还在送样验证阶段,与三元产品复配打开车用市场,纯用产业化可能还需要2-3年。


  各家进展:目前主流电池厂仍在进行测试中,宁德时代进展较快,预计2022H2小批量产,其次亿纬锂能、欣旺达在测试中。正极材料厂中,德方纳米产能规划最大达44万吨,下半年11万吨锰铁锂投产;力泰锂能已实现对两轮车出货;容百科技(控股公司已实现对两轮车出货)、当升科技推出新产品。


欣旺达:公司起步于消费类电池业务,近年来大举切入动力电池领域,发展势头迅猛。据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,公司2021年度动力电池装车量为2.45GWh,市占率为1.3%,跻身行业前十;今年1-5月装车量达1.85GWh,市占率提升至2.23%,位列行业第七,其中三元电池装车量1.62GWh,排名第四。旺达以锂离子电池产业为核心,上游延伸到电芯正负极材料、动力电芯制造等关键环节,下游延伸至电动汽车、储能电站、分时租赁等产业,形成全产业链一体化的事业蓝图,目前已成为全球锂离子电池领域的领军企业。

当升科技:在近期"新材料·新体系·新路线"战略新品全球发布会上,当升科技共推出了6款新型先进电池材料产品,包括超高镍无钴、新型富锰正极、磷酸锰铁锂3款新正极材料,以及双相复合固态锂电正极、固态电解质2款全新体系材料。同时,钠电正极这一新型电池正极材料首次向公众亮相。公司经过多年技术攻关,系统解决了能效、首效、倍率、压降、寿命等7大关键技术问题,推出了高性能富锰正极材料,大大加快了新一代高容量锰基材料的商业化进程。磷酸锰铁锂材料通常存在容量低、倍率性能差、电压平台衰减快等问题,当升科技推出全新的磷酸锰铁锂产品,实现了锰与铁原子级融合,并利用多种元素协同修饰等手段大幅提升了材料综合性能。

以上涉及个股仅作为教学案例,不构成投资建议,仅供参考学习。参考文献:2022年08月02日 国海证券 磷酸锰铁锂行业深度报告:升级版铁锂,产业化加速在即


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