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這年頭，鋰電池續(xù)航里程不達到1000KM，電池企業(yè)可能都不太好意思拿出來發(fā)布。

5月19日，國內電池企業(yè)國軒高科股份有限公司（以下簡稱“國軒高科”，?002074）在第十二屆科技大會上發(fā)布了自主研發(fā)L600啟晨鋰電池電芯及電池包，電池正極材料基于磷酸錳鐵鋰體系，系統(tǒng)能量密度為190Wh/kg，可實現(xiàn)續(xù)航1000KM。

(資料圖片)

目前在國內，同樣宣稱能夠達到1000KM續(xù)航里程的，還有寧德時代已經量產并首發(fā)極氪001的麒麟電池，以及蜂巢能源即將量產的龍鱗甲電池。但前兩者的電池電芯，仍然采用了傳統(tǒng)的高比能鎳鈷錳三元正極材料。而國軒高科的啟晨電池電芯，是在正極材料磷酸鐵鋰中摻加錳元素，不用稀缺金屬鎳鈷，電池材料供應和成本上更具優(yōu)勢。

據介紹，L600啟晨電池將于2024年量產。

L600啟晨電池電芯

在電池發(fā)布會上，國軒高科國際業(yè)務板塊執(zhí)行總裁程騫表示，“近年來，磷酸鐵鋰技術重獲市場認可，市場份額持續(xù)提升。然而，量產的磷酸鐵鋰電池能量密度增長已進入瓶頸，進一步提高需要材料化學體系的提升，因此摻雜錳元素的磷酸鐵鋰應運而生?！?/p>

國軒高科國際業(yè)務板塊執(zhí)行總裁程騫

據程騫介紹，啟晨L600?磷酸錳鐵鋰電芯容量為223Ah，質量能量密度240Wh/kg，體積能量密度525Wh/L，25攝氏度常溫循環(huán)4000次，45攝氏度高溫循環(huán)1800次，實現(xiàn)18分鐘快充，已通過了所有的安全測試。采用啟晨L600?磷酸錳鐵鋰電芯的電池包，體積成組率達到76%，系統(tǒng)能量密度達到190Wh/kg，超越現(xiàn)在量產三元體系的電池包能量密度。

據了解，國軒高科經過十年時間自研磷酸錳鐵鋰材料，通過共沉淀合成工藝，先進的摻雜包覆技術和新型的造粒技術解決了高溫條件下錳溶出、導電率低、壓實密度低等問題。此外，位于美國俄亥俄州的克利夫蘭研究院研發(fā)出了針對磷酸錳鐵鋰材料的新型電解液，改善了電池的高溫循環(huán)和存儲性能。

除了電池材料體系的全新升級和創(chuàng)新外，基于該款電芯打造的啟晨電池包，在電池包結構上也有突破與創(chuàng)新。例如電池包采用了三明治結構的雙面液冷技術和極簡設計思路，電池包的結構件數(shù)量降低45%，結構件重量降低32%，極簡的電氣設計思路使得電池包的線束長度甚至只有之前的26%，從原來的303米的線束降到了80米。

在電池的本征安全方面，啟晨電池包自主研發(fā)的隔熱材料可耐1200°C高溫，相當于給電芯穿了一層隔熱皮膚，并通過極短情況快速散熱通道和主動安全的BMS，做到了四層極致安全保護。目前，該產品通過了新國標的針刺、熱箱、過充、過放、熱失控、擠壓和短路的所有測試。

磷酸錳鐵鋰材料，為何開始高歌猛進？

目前國內動力電池主要類別中，按正極材料劃分，鎳鈷錳三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各執(zhí)一派。

根據中國動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟最新發(fā)布的數(shù)據，今年前4月，我國三元電池累計產量63.3GWh，占總產量35.8%，磷酸鐵鋰電池累計產量113.4GWh，占總產量64.1%。三元電池累計裝車量28.9GWh，占總裝車量31.7%；磷酸鐵鋰電池累計裝車量62.0GWh，占總裝車量68.2%。

近幾年來，磷酸錳鐵鋰正極材料熱度突然大增。據中信證券統(tǒng)計，2015年以來，國內磷酸錳鐵鋰相關專利的數(shù)量迅速上升，截至2022年3月國內專利數(shù)為172項。

在商業(yè)化應用上，目前，國內已有天能集團生產的磷酸錳鐵鋰18650電池成功應用在小牛F0系列電動車中。今年2月，寧德時代表示新的電池產品M3P電池將于今年量產，電池正極材料為磷酸鹽體系，產品含有錳等多種金屬元素，成本較三元電池下降。此前，寧德時代以4.13億元投資磷酸錳鐵鋰材料生產廠商力泰鋰能，成為其第一大股東。

正極材料廠商方面，目前德方納米、鵬欣資源、百川股份、中貝新材料、光華科技、當升科技、天津斯特蘭等均在磷酸錳鐵鋰材料上有所布局。

為何在兩大傳統(tǒng)正極材料體系后，磷酸錳鐵鋰會異軍突起？中信證券報告指出，從材料科學層面而言，這主要是因為磷酸鐵錳鐵鋰材料解決了現(xiàn)有正極材料低成本和高電壓平臺難以兼得的問題。

一般認為，電池正極材料是影響電池質量能量密度的關鍵組分，質量能量密度是電池的關鍵參數(shù)，直接決定了電動汽車的續(xù)航里程。電池的質量能量密度由正極比容量、負極比容量和電壓平臺決定。負極材料的比容量一般高于正極材料，因此提高正極材料的比容量和電壓平臺，降低正極材料成本成為電池降本增效的關鍵路徑。

現(xiàn)有正極材料中，三元正極的電壓平臺一般為3.7V，高于磷酸鐵鋰的3.4V。但由于三元材料含有鈷、鎳等貴金屬，其成本居高不下，且安全性相對較低。磷酸錳鐵鋰的理論電壓平臺為4.1V，遠高于磷酸鐵鋰的3.4V，低溫性能也比磷酸鐵鋰更好。

而據程騫介紹，國軒高科此次發(fā)布的啟晨電池中，使用的磷酸錳鐵鋰材料的電壓平臺為3.7V，跟三元正極的電壓平臺相當。

發(fā)布會現(xiàn)場

而跟三元材料的層狀結構相比，磷酸錳鐵鋰的橄欖石型結構額外增加結構支撐，因此充放電過程中不易發(fā)生結構崩塌，熱穩(wěn)定性好、安全性高、使用壽命長。

高工產研鋰電研究所(GGII)則從產業(yè)角度進一步分析指出，大規(guī)模量產后，磷酸錳鐵鋰電池相對于磷酸鐵鋰電池有5%-10%的成本優(yōu)勢，相對于三元鋰電池成本優(yōu)勢更大；磷酸錳鐵鋰電池相對于磷酸鐵鋰電池有10%-15%的能量密度優(yōu)勢，同時具有相似的安全性；鋰鹽價格維持高位，促使鋰電池企業(yè)研發(fā)單位瓦時用鋰量低的鋰電池。

但磷酸錳鐵鋰材料由于存在電導率極低、循環(huán)性能差和分子結構不可逆損害等問題，應用難度大。據了解，為了改善磷酸錳鐵鋰材料的電導率、提高其電化學活性，通常采用減小顆粒尺寸、導電物質包覆、體相離子摻雜 、材料結構設計與形貌調控等單一措施或者利用多種措施的協(xié)同作用對性能改良。

高工產研鋰電研究所調研數(shù)據顯示，2022年，國內磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量已經達到了2000噸，目前主要在電動二輪車領域小規(guī)模出貨，并有望于2023年在動力領域大規(guī)模出貨。隨著頭部電池企業(yè)研發(fā)加快，預計2023年中國磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量有望超1.5萬噸，市場規(guī)模有望超10億元，2025年磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量有望超20萬噸，市場規(guī)模有望超100億元。