新能源汽車續航突破新方向磷酸錳鐵鋰電池

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據《晚點 LatePost》報道，寧德時代將在今年第四季度向特斯拉供應 M3P 電池，搭載在使用 72 度電池包的 Model Y 車型中，該版本 Model Y 將於明年初上市。寧德時代沒有明確說明白M3P電池是何種電池，但由於M是錳元素的化學代號，再加上馬斯克此前多次公開談到錳電池，因此不少人推測M3P電池就是磷酸錳鐵鋰電池。雖然寧德時代曾多次公開透露M3P不是磷酸錳鐵鋰，但寧德時代 M3P 電池使用的正極材料將由德方奈米供應，後者計劃在今年下半年投產 11 萬噸磷酸錳鐵鋰材料。人們紛紛猜測M3P是新增有其他金屬元素的磷酸錳鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池正極能量密度已接近理論極值，磷酸錳鐵鋰或將成為鐵鋰企業新增長點：在兼具安全性、低成本優勢的基礎上，實現能量密度和新能源汽車續航提升。

磷酸錳鐵鋰作為正極材料有以下優勢：

1、磷酸錳鐵鋰有能量密度優勢。磷酸錳鐵鋰的電壓平臺高達4。1V，其值顯著高於磷酸鐵鋰（3。4V）。高電壓平臺可以提高對應電池的能量密度，相當條件下其理論能量密度比磷酸鐵鋰高15%-20%，基本能夠達到三元電池NCM523的水平，

單體能量密度可以達到200Wh/kg以上。比

磷酸鐵鋰電池有更高的續航里程。

2、磷酸錳鐵鋰比磷酸鐵鋰具有低溫效能優勢。磷酸錳鐵鋰在-20℃下容量保持率能夠達到約75%，而磷酸鐵鋰的容量保持率為60%-70%。

3、磷酸錳鐵鋰比三元正極具有安全性優勢。磷酸錳鐵鋰具有橄欖石型結構，充放電時結構更加穩定，比三元有更好的安全性和迴圈穩定性。

迴圈壽命和磷酸鐵鋰電池非常接近。

4、磷酸錳鐵鋰具有成本優勢。因全球錳礦資源豐富，磷酸錳鐵鋰成本較磷酸鐵鋰僅增加5%-10%左右，考慮到錳鐵鋰能量密度的提升，電池裝機成本上，磷酸錳鐵鋰單瓦時成本略低於磷酸鐵鋰，並大幅低於三元電池。

因此，磷酸錳鐵鋰電池似乎是磷酸鐵鋰電池最好的替代品。

磷酸錳鐵鋰路線又可以分為兩種：

一是採用 100% 的磷酸錳鐵鋰材料做正極，二是在磷酸錳鐵鋰材料中摻雜其它材料做成正極。

據小道訊息透露寧德時代 M3P 電池的正極材料即摻雜了三元鋰材料與磷酸錳鐵鋰材料，這一方案能解決磷酸錳鐵鋰電池迴圈壽命短、內阻大的問題。M3P 電池的能量密度較磷酸鐵鋰電池提升約 15%，可達 210 Wh/kg，成本與磷酸鐵鋰電池相當。

蔚來自研電池的技術方向之一也是磷酸錳鐵鋰電池，技術路線和寧德時代 M3P 電池類似。

M3P 電池是寧德時代未來乘用車解決方案的重要部分。寧德時代首席科學家吳凱上週在世界動力電池大會上表示，寧德時代未來將新能源汽車分為 1000 公里續航、700 公里續航和 300-500 公里續航 3 個細分市場。在 700 公里的主流新能源汽車市場，寧德時代的解決方案是 M3P 電芯 + 麒麟電池結構。這兩種技術可以組合使用。

目前磷酸錳鐵鋰量產存在的瓶頸

磷酸錳鐵鋰的加工技術存在難以克服的難點。江蘇力泰曾舉辦了關於磷酸錳鐵鋰的專享交流會議，其中就提到鐵鋰是半導體，而錳鐵鋰是絕緣體

導電性差。

錳鐵鋰的顆粒很小導致加工技術路線很難，還有

倍率效能差、首圈效率低、雙電壓平臺、錳溶出等技術瓶頸

存在，限制了磷酸錳鐵鋰正極材料的應用發展。

在產能方面，磷酸錳鐵鋰雖然是磷酸鐵鋰的進化，但卻因為磷酸錳鐵鋰中增加了錳這種原材料，因此整個合成配方都需要改變，造成整個生產體系與磷酸鐵鋰差異巨大。磷酸錳鐵鋰產線很難透過改造磷酸鐵鋰產線獲得，仍需新建新的產能增加成本投入。

解決難點的辦法

不過， 現階段電池企業對於磷酸錳鐵鋰電池的重視程度正在不斷提升，頭部企業正在逐步破解這些問題，主要的改性方法有奈米化、碳包覆、金屬離子摻雜、與三元材料複用，且可同時使用以上多種方法。

奈米化原理為將顆粒縮小至奈米尺寸後可以減少鋰離子在正極活性物質顆粒內部的擴散路徑，以便高效脫嵌，提高對應電池的倍率效能，也能提高活性顆粒的比表面積，提高與電解液的反應，以使效能得到提升。

碳包覆則是透過導電碳和磷酸錳鐵鋰構建快速導電網路，使電子在充放電過程中可以在活性物質之間迅速遷移，降低電池的內阻和充放電極化。而碳包覆也可以避免與電解液產生副反應，改善其高溫效能和迴圈效能。

金屬離子摻雜是從晶格內部改變材料的導電性和離子擴散性，摻雜離子可使晶格產生缺陷，並可抑制姜-泰勒效應，從而提高材料效能。

比較有意思的一點是，磷酸錳鐵鋰電池還可以和三元材料進行復配，透過磷酸錳鐵鋰包覆三元材料，複合材料兼具磷酸錳鐵鋰的低成本、高安全性以及三元材料的高能量密度的優勢，同時電池擁有優異的迴圈效能。

磷酸錳鐵鋰市場應用路徑

磷酸錳鐵鋰單用混用均有優點

A：單獨使用，材料做成極片壓實密度可到 2。3-2。5g/cm3，0。2C 放電比容量 可到 140mAh/g 以上，0。2C 放電中值電壓可到 3。75V，材料相對於磷酸鐵鋰具有較高的能量密度，相對於三元材料具有較優的安全效能。

B： 磷酸錳鐵鋰複合 20%三元 523 材料，壓實密度可到 2。5-2。8g/cm3，0。2C 放電比容量可到 150mAh/g，複合少量三元后材料放電曲線雙平臺可變為平滑曲線，兩平臺壓降斜率減小，減輕對用電器的衝擊，可使用現有三元電池管理系統，使 磷酸錳鐵鋰大批次使用變為現實。

C： 磷酸錳鐵鋰複合 80%三元 523 材料，壓實密度可到 3。2-3。4g/cm3，0。2C 放電 比容量可到 166mAh/g，對三元材料的能量密度影響不大，但是三元材料加入少量 LMFP 不但提高了三元材料的安全效能，並且降低了三元電池體系的整體成本。

（1） 二輪車電動車市場

據 GGII 統計，2021 年中國二輪車鋰電池出貨量為 10。5GWh，同比增長 8。2%，因為兩輪電動車等小電動範疇的電池認證週期較短，磷酸錳鐵鋰技術推廣較快。另外兩輪電動新國標對電動車的重量要求，市場慢慢拋棄過於重的鉛酸電池，鋰電池已逐步上量。EVTank 預計 2025 年鋰電版電動兩輪車的電池需求達到 45。9GWh。 目前，磷酸錳鐵鋰已成為眾多廠商的重要戰略方向，產業化佈局不斷加速，

星恆電源和天能電池走在前列。在小牛最新款的 F0 系列電動車上應用了天能生產的 18650 號磷酸錳鐵鋰電池，比較突出的是其低溫效能提升超過 25%。

星恆研發團隊經過了錳酸鋰+三元，單晶錳酸鋰/錳酸鋰＋磷酸錳鐵鋰，單晶錳酸鋰/錳酸鋰＋磷酸錳鐵鋰＋三元等難計其數的各種配方驗證之後，2020年，第二代混摻單晶錳酸鋰搭配磷酸錳鐵鋰得到的材料效能最為理想。

最新訊息顯示，應用星恆第二代混摻單晶錳酸鋰+磷酸錳鐵鋰複合材料的電芯已透過極其嚴苛的10V過充和滿電針刺測試，保障超高安全性！星恆第二代混摻單晶錳酸鋰+磷酸錳鐵鋰複合材料電芯還具有超長壽命（電芯迴圈超3000次）、超強穩定（-20℃ ~55℃放電量超90%，極端溫度穩定執行無損傷）等特性！星恆推出了“LONG 終身保”產品，已大量用在雅迪、綠源等電動車上。

（2） 新能源電動車市場

除了特斯拉、寧德時代、比亞迪等，還有眾多

電池產業鏈公司均開始涉足磷酸錳鐵鋰

的研發工作。

國軒高科已申請大量正極材料相關專利，自主研發的“FP1865140-15Ah方形磷酸錳鐵鋰鋰離子蓄電池”曾獲得安徽省新產品的榮譽。

當升科技在機構調研中表示，磷酸錳鐵鋰材料已完成開發，各項效能指標良好，目前處於客戶認證階段。

孚能科技在戰略釋出會上表示，2023年將推出磷酸錳鐵鋰第一代電池。

合縱科技表示，公司於去年開展磷酸錳鐵鋰前驅體產品研發，目前已完成多型號磷酸錳鐵鋰前驅體產品中試，並開始向下遊新能源企業送樣測試。

德方奈米新型磷酸錳鐵鋰已開始送樣，預計1-2年後可實現產業化。公司去年擬在雲南曲靖投資20億元建設“年產10萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地專案”，今年1月，再次宣佈投資75億元擴產33萬噸新型磷酸鹽系正極材料，新專案的建設內容或為磷酸錳鐵鋰產品。

今年1月，由中貝科技、鵬冠新材料、百民冠達共同投資的中貝材料3萬噸磷酸錳鐵鋰專案落戶山西；6月9日，中貝材料鋰電智慧製造一期專案年產萬噸磷酸錳鐵鋰材料智慧工廠全面交付並完成投產。

7月14日，富臨精工在投資者交流平臺上表示，公司子公司江西昇華具有磷酸錳鐵鋰（LMPF）的技術工藝和產品研發及產能規劃。

另外，光華科技、天津斯科蘭德、江蘇珩創奈米等公司也在佈局磷酸錳鐵鋰。比亞迪旗下的弗迪電池在今年初小批次採購磷酸錳鐵鋰材料，正在進行內部研發。

隨著碳包覆、奈米化、補鋰技術等改性技術的進步，磷酸錳鐵鋰產業化程序開始加速。當磷酸錳鐵鋰電壓不穩定等問題得到解決，

磷酸錳鐵鋰市場前景廣闊。

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