动力电池吧，动力电池加热技术

文|由纪树、高雅

编辑| 彭小秋

如今，动力电池正在吸引大量资金。

锂电池富集运动一开始，不少上游企业股价飙升。比如磷酸铁锂材料排名第二的德方纳米增长了7倍，三元材料排名第一的容百科技增长了4倍。

因此，任何技术变革都值得注意。与仍为主流的磷酸铁锂相比，磷酸铁锰锂已蓄势待发。

在考察了各种市场变量后，36氪研究发现，磷酸铁锰锂的商业化确实已经到了临界点。

产业链上的各个位置都在努力抢占商机。尽管缺乏创新技术，但需求却在不断增加，速度和新材料的竞赛所带来的兴奋感也不容忽视。

7月，欣旺达、亿纬锂能、CATL将磷酸铁锰锂电池样品送至车企测试，三元材料巨头当胜科技、容百科技也推出了铁锰锂等，上游材料企业正在尝试新的可能。磷酸盐电池意味着它已在这一市场占有一席之地，据报道电池巨头比亚迪正在测试德国Nano的B样品，CATL正在测试其自主研发的M3P（磷酸盐电池），他表示正在开发锂（铁）三元混合电池。氧化锰）。该电池计划于今年年底投入量产。动力电池的研发和量产一般经历三个阶段：ABC。样品B的交付标志着电池研发进入第二阶段，即电芯研发验证完成并组装成模组或电池组。

也就是说，从整车安装测试到最终量产，只需要一到两年左右的时间。

对于寻求动力电池创新可能性的专业人士来说，这绝对是一个令人兴奋的点。

因为动力电池的创新潜力可以分为三类：材料创新、结构创新和快充技术。锂电池不利于“锰”，因为它几乎没有替代选择，并且需要长期投资。新的比赛开始了。

锰在元素周期表中的原子序数为25，比铁更高。在自然界中，它仅存在于由铁形成的矿石中。

曾几何时，锰的最大用途是作为不锈钢的成分，以防止生锈和腐蚀。 95%以上的锰用于钢铁冶金工业。不过，与原本仅用作农业肥料的磷一样，锰也因动力电池行业的快速发展而在锂电池领域展现出大规模跨界应用的潜力。

这股浪潮正在冲击着产业链上的所有参与者，从提炼锰的化工厂到正极材料制造商。其核心动力来自动力电池和汽车厂商对新技术的渴望。这是一场以物质创新为核心的革命和财富创造运动。看起来又发生了。 36氪采访了多家相关企业和投资机构后，试图回答以下问题：

1、锰为何能成为当今动力电池材料创新的主力？为何现在突破了商业化的临界点？

2、要素变化下，谁是这场物质革命的参与者？什么样的企业处于更有利的地位？

3、锰对上游产业影响有多大？未来它会成为继锂、镍、钴之后的第四种电池金属吗？

1、为什么现在是锰时代？磷酸铁锰锂，顾名思义，就是磷酸铁锂中掺杂一定比例的锰，是行业内有明确共识的技术升级路线。

复合锰元素后，磷酸铁锰锂（4.1V）的电压平台可比磷酸铁锂（3.4V）提高15%~20%，能量密度可提高到耐久性水平。的动力电池。据中银证券测算，磷酸铁锰锂的原材料成本比磷酸铁锂（锰铁比7:3）低28%左右。

磷酸锰铁锂和磷酸铁锂性能对比

如何进一步了解磷酸铁锰锂的成本优势？

对比同工业现场的晶圆制造，CATL的成本结构是80%以上的直接材料，劳动力和制造成本几乎没有降低的空间，而中芯国际的直接材料成本只有9%。

动力电池与晶圆制造成本结构差异来源：天豪证券

在动力电池中，正极材料的成本占比超过40%，因此即使能量密度提升15-20%，上游锂矿石价格的下降也会降低磷酸铁锰锂盐的整体成本。非常令人印象深刻。发展了数年的磷酸铁锂电池也将达到能量密度的理论上限。

相比固态电池、钠离子、氢能等颠覆电池行业的尖端技术，磷酸铁锰锂似乎并不是磷酸铁锂有吸引力的升级路线，它具有以下优势：短期来看，市场前景可以更快实现商业化。

动力电池行业仍然是传统的电化学行业，因此创新步伐相对缓慢，产品需要在上下游之间来回验证，导致像芯片所经历的摩尔定律是不可能实现的。基于性能的飞跃在过去的60年里。

事实上，磷酸铁锰锂并不是一个全新的技术体系。比亚迪早在2013年就公布了这项技术，声称将把市面上磷酸铁锂电池的能量密度从90Wh/Kg提升到150Wh/Kg，达到主流三元材料的水平。

美国化工巨头陶氏化学也在2008年收购了瑞士公司HPL，获得了磷酸铁锰锂的基础专利。随后，该公司一次性向中航锂电池（中航工业的前身）销售了40吨磷酸铁锰锂，还向比亚迪、丰田、松下、日立等中国和日本的电池制造商和汽车公司发送了样品。

然而，当时的国内政策环境并没有为这项技术的商业化开辟空间。这是因为成熟的磷酸铁锂体系是升级为磷酸铁锰锂的充分必要条件，而当时液态电池整体技术尚未成熟。

此前，磷酸铁锂是否在市场上采购与补贴有密切关系。 2014年新能源补贴政策鼓励高能量密度电池，具有性能优势的三元材料的装载量逐渐超过磷酸铁锂的装载量。

当时，由于补贴变化，磷酸铁锂装机量断崖式下跌，磷酸铁锰锂技术方案化为灰烬，陶氏化学、比亚迪等企业均退出研发或取消。 2015 年和2023 年。

这条技术路径的选择直到2023年才达到拐点。比亚迪通过刀片电池的结构创新解决了磷酸铁锂能量密度低的问题，并将其重新推向市场。

刀片电池将单体能量密度从160Wh/Kg提升至180Wh/Kg，循环寿命超过4500次，比普通三元电池长3倍以上。

更重要的是，下游市场对电池材料的整体性能（安全性、快充技术、产品成本等）的要求超出了单独的范围。因此，随着刀片电池产能的扩张以及众多动力电池厂商的跟进，磷酸铁锂装机量快速增长。

随着2023年上半年磷酸铁锂正式超越三元系，磷酸铁锰锂技术再次受到青睐，吸引各大厂商纷纷效仿其布局。

这是从上游创新研发投入到下游应用的大规模市场反馈，只有经过市场验证，我们才能知道技术路径的标准答案。

2015-2023M5磷酸铁锂及三元锂填充量

此外，接近商业化临界点的另一个核心因素是新能源汽车市场的结构性变化。

例如，宁德时代首款M3P电池适用于A级和B级汽车，续航里程超过700公里。 A级车是最重要的细分市场，占国内乘用车的55-60%，而纯电动汽车到2023年仅占5.7%。

进一步分析发现，磷酸铁锂超越三元的重要原因是A00级车型的推广。 2023年A00级汽车市场基本以新能源汽车为主，电动化率达到95%以上，其他级别则在8%~20%之间反差较大。超低价的五菱宏光Mini EV贡献2023年销量42.6万辆，仅次于特斯拉，排名第二。

2023年1月至2023年5月新能源汽车分阶段销量

随着新能源汽车渗透率不断提升，A级、B级车（售价在10万至20万元左右）有望成为家庭首选购买的主力车型。

如上图所示，2023年1月至5月A级车销量为58万辆，同比增长157%，B级车销量为55万辆，同比增长157%。较上年增长157%。这是112%的增长率，超过了A00级。因此，磷酸铁锰锂的装机量将大大受益于这一趋势的变化。

2、巨头拿到了入场券磷酸铁锰锂这一被推到最前沿的技术相关的初创公司屈指可数。

原因是门票很难买到。目前磷酸铁锰锂布局最细的巨头公司仍然是巨头公司，其核心优势在于生产制造壁垒。由于磷酸铁锂和磷酸铁锰锂的生产方式相似，有资金和客户资源的玩家都将产能提升至万吨级别，技术升级路线也相对顺畅。

也就是说，磷酸铁锂龙头企业具有竞争先发优势。

从磷酸铁锂材料市场份额排序来看，宁德时代第一大客户为湖南豫能、德方纳米、常州锂源、江西盛华、荣通高科等正极材料企业。

2023年磷酸铁锂市场格局

2023年，宁德时代和比亚迪的磷酸铁锂动力电池装机量将分别为42.9GWh和25.2GWh，这两家公司将占据磷酸铁锂市场的大部分份额。 CATL的布局速度也是最先进的。

以宁德时代宣布量产的M3P电池为例。 M3P是30%~70%掺杂的三元磷酸铁锰锂溶液。据中泰研究称，量产电池预计含有30%的三元镍。

宁德时代背后的主要供应商是德方纳米和江苏力泰锂能（宁德时代持股16%），这两家公司都是行业内拥有磷酸铁锰锂制造专利和成熟生产线的公司。据公司公告，德方纳米磷酸铁锰锂规划产能达44万吨，总投资约100亿元。

那么，产品大规模量产具体有哪些技术难点呢？

力泰锂能去年9月召开内部技术交流会，接受采访的高管表示如下。磷酸铁锂只添加碳，但锰铁锂是绝缘体，颗粒仍然很小。难的。行业内技术路线尚未统一。

具体来说，磷酸铁锰锂的制造方法分为固相法和液相法两种，其原理是将锂化合物、铁化合物、磷化合物和锰化合物混合反应。在某些环境下。

前一种方法是将原料粉碎后直接混合，成本较低，但混合不均匀；后一种方法是将原料溶解在溶剂中进行反应，性能较好，但操作时间较长。过程变得复杂。反应可能不充分。

磷酸铁锰锂主流生产方法：固相法和液相法

力泰锂能和湖南豫能均采用固相法，但德帆纳米是液相法的领先公司。据国金证券研究资料显示，采用半固态半液态法每年生产1万吨磷酸铁锰锂所需投资约为1.8亿美元至2亿美元。磷酸铁锂如果采用液相法生产，将增加产量2亿至60亿元。

产能和客户资源的大量投入需要时间积累，这也增加了初创企业的参与成本。

君盛投资董事总经理宋宇先生对36氪分析如下：这些巨头将碾压初创企业。 ”

磷酸铁锰锂商业化呼之欲出，率先部署产能的企业无疑将抢占第一块金块。例如，三元材料龙头企业容百科技（市值624亿元）选择了收购来缩小与竞争对手的产能差距。

7月21日，容百科技宣布以3.89亿元收购天津斯科兰德。公司已拥有年产能6200吨的生产线，复配溶液的产品循环寿命达到3000次。磷酸铁锂电池逐渐成为主流。英博科技创始人白片山先生表示，英博以前从未参与过磷酸铁锂的竞争，但现在磷酸铁锰铁锂是一个新的机会，我们正是利用这个机会宣布进入。磷酸铁锂阵营。

目前，36氪认定的唯一一家磷酸锰铁锂创业公司是恒创纳米，其创始团队来自陶氏化学和GE，其首席研究员于新迪博士曾就职于陶氏化学旗下磷酸锰铁锂公司。磷酸铁项目核心研发人员。

据悉，恒创纳米正在盐城市建设年产5000吨磷酸铁锰锂生产线，计划年底投产。今年2月，恒创纳米获得逾亿元Pre-A轮融资，由悦达投资领投，高瓴创投、沃研资本、创维集团等跟投。

“目前其他公司的核心技术壁垒是成分和制造专利，但我们已经获得了陶氏化学在磷酸铁锰锂方面的全部核心专利，这是很多大公司所没有的。”这位联合创始人表示。恒双纳米林志清博士告诉36氪。

恒创纳米获得的磷酸铁锰锂原料专利中，中国专利覆盖了磷酸铁锰锂70%以上锰含量的专利权，国际专利则覆盖了磷酸铁锰锂含量的专利权。磷酸铁锰锂的专利权。超过50。

这意味着，在中国，如果正极材料中锰与铁的比例超过7:3，就必须缴纳一部分专利费。基于核心成分专利，恒创纳米可以从基础化学结构直接改善材料性能，提高技术迭代速度。

3、第四种电池金属？事实上，磷酸铁锰锂引入的较大可变因素在于锰金属本身。

“未来，锰很可能成为正极材料的重要元素。锰被添加到高压平台和高克容量的多种材料体系中。”华商风险投资公司鼎立先生告诉36氪。

这是因为，除了磷酸铁锰锂之外，新的电池技术路线也存在，例如钠电池的锰酸锂、富锂锰、锰基高锰普鲁士白、固态电池的镍锰二元等。锰电池就是其中之一。

与磷酸铁锰锂相比，去年锰酸锂材料在摩托车上得到了大规模应用，预计2023年锰酸锂材料将在摩托车电芯市场出货规模中获得一定份额。 45%。目前，钠电池最有前景的应用市场是储能，这意味着锰将成为未来动力和储能电池发展的关键。

据此，中信证券研究报告预计，随着新型锰基正极材料渗透率的提高，2023年至2035年锂电池行业的锰用量将增长10倍以上。受益于三元正极材料和锰酸锂材料出货量快速增长，2025年锂电池正极材料用锰量将突破30万吨，2023年至2025年复合增长率预计为32%。

上游，国内锰行业相关上市公司红星发展、中钢天元、湘潭电化股价大幅上涨，7月中旬涨幅均在50%左右。其上涨逻辑与林化工——类似。也就是说，新能源虽然仍处于卖方市场，但却利用了现有原材料的优势，直接从传统化工股转型为热门新能源标的。

从工艺流程来看，磷酸铁锂主要由碳酸锂和磷酸铁组成，磷酸铁的生产链为磷矿-高纯磷酸/工业磷酸一铵-磷酸铁。磷化工企业和钛白粉企业都具备低成本生产磷酸铁的能力，磷酸铁锂的进入壁垒很少。

图：磷矿石-磷酸铁锂产业链概况资料来源：方正证券

磷酸铁锂爆发后，不少上游磷化工巨头，如川恒集团、中核钛白、兴发集团等，凭借在原材料来源、加工技术、生产工艺等方面的优势，纷纷转向下游锂电池厂商。我们还与成本控制进行了合作。相关企业纷纷进军磷酸铁锂正极材料市场。

其中，中核钛白去年2月计划投资121亿元启动年产50万吨磷酸铁锂项目，其市值自此从150亿元增至394亿元。

相比磷化工的发展趋势，金属锰的大规模应用也将为上游材料进入行业带来机遇。从锰矿石中提取的产品主要分为电解二氧化锰和高纯硫酸锰，两者都是下游电池行业的重要原材料。

以湘潭电化为例，目前电解二氧化锰年产能达到12.2万吨，高纯硫酸锰年产能达到1万吨。据了解，湘潭电化的高纯硫酸锰已进入宁德时代供应链。

另一个例子是层状氧化物路线，它是钠电池的三种路线之一。所用过渡金属锰的原料为二氧化锰和硫酸锰。该路线的主力中科海南于7月28日在阜阳投产了全球首条钠电池生产线，产能为1GWh。中科海纳的第二大股东和第三大股东分别是山西华阳股份有限公司和华为哈勃投资。

值得一提的是，湘潭电气于2023年投资成立正极材料公司湖南豫能。现任湖南豫能董事长谭新桥先生已担任湘潭电气董事长八年多。作为初创企业，湖南豫能在短短五年内两次通过证券交易所获得关键正极材料技术，成为磷酸铁锂阵营第一家公司。这些工作正是湘潭电化高层管理团队的工作。

作为宁德时代与比亚迪绑定的正极材料供应商，豫能磷酸铁锰锂商业化进程的加速，必将传导至湘潭电化。

从目前已证明商业化潜力的解决方案来看，磷酸铁锰锂不仅可以纯粹使用来完全替代磷酸铁锂作为动力电池的正极材料，而且可以消除对稀有金属的依赖，还可以与三元混合。材料减少。钴等材料的使用提高了安全性并具有成本优势。

然而，每种化学品都有其优点和缺点。

不利的一面是，增加锰含量会增加与电解液接触的锰量，这会影响电池的循环次数，因为锰在充电和放电循环过程中会溶解，从而降低了锂铁锰使用路线的纯度。将被暂时限制。磷酸盐。

相对而言，二根的锰含量较低，相关技术也更加成熟。林志清告诉36氪： “磷酸铁锰锂的高压平台与三元体系完全一致，在20%混合的情况下，对能量密度的降低影响很小。此外，磷酸铁锰锂具有优异的性能。这样，它具有优异的耐热性，可以大大提高三元材料的安全性。

因此，不少动力电池厂商都会首先推出磷酸铁锰锂和三元混合正极材料解决方案。不过，这仍然是一个过渡性的计划，经过这样一波市场行情，金属锰能否真正成为“第四电池金属”以及产业链上的大企业能否成长，还有待考验。

欢迎关注36氪华南