能量密度190Wh/kg！国轩高科发布全新磷酸锰铁锂电池
时间:2023-05-22 18:32来源:电池联盟 作者:子蕊
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据国轩高科国际业务板块执行总裁程骞介绍，启晨L600 LMFP电芯实现240Wh/kg的质量能量密度，525Wh/L的体积能量密度，常温循环4000圈，高温循环1800圈，轻松实现18分钟的快充，并且通过了所有的安全测试。采用了L600电芯后，体积成组率达到76%，超越现在量产三元体系的pack能量密度，系统能量密度达到190Wh/kg。正因为启晨材料的高能量密度，不用三元材料，同样可以做到续航1000km。
“近年来，磷酸铁锂（LFP）技术重获市场认可，但是量产的磷酸铁锂电池，在能量密度增长方面陷入瓶颈期。进一步提高能量密度需要化学体系提升，掺杂锰元素的磷酸铁锂技术应运而生。国轩高科历经10年，自研磷酸锰铁锂材料，通过共沉淀合成工艺，先进的掺杂包覆技术和新型的造粒技术，解决了高温Mn溶出、导电率低、压实密度低等问题。”程骞说。
国轩高科在磷酸锰铁锂的突破，一方面得益于公司在材料端前瞻性的布局：2014年就已获得了《IFP1865140-15Ah方形磷酸铁锰锂锂离子蓄电池新产品证书》；2016年又获得了《锂离子电池用碳复合磷酸锰铁锂正极材料新产品证书》；2019年，国轩高科自主研发方形磷酸锰铁锂锂离子蓄电池获得了"安徽省新产品"荣誉称号。
另一方面，也得益于公司国际化研发视野：位于美国俄亥俄州的克利夫兰研究院研发出了针对LMFP的新型电解液，大大改善了高温循环和存储性能。采用自研的LMFP材料和电解液，国轩高科成功开发了启晨L600电芯。
除了电池材料体系的全新升级和创新，基于启晨L600电芯打造的启晨电池包，也有多项技术突破与创新。启晨电池包采用了三明治结构的双面液冷技术，使得电池包的结构件数量降低45%，结构件重量降低32%。同时，极简的电气设计思路使得电池包的线束长度甚至只有之前的26%，从原来的303米的线束降到了80米，体积成组效率却达到了76%，pack能量密度达到了190Wh/kg，超越了目前市场上的三元电池能量密度。
在电池的本征安全方面，启晨电池包自主研发的隔热材料可耐1200°C高温，相当于给电芯穿了一层隔热皮肤，并通过极端情况快速散热通道和主动安全的BMS，做到了四层极致安全保护。目前，该产品通过了新国标的针刺、热箱、过充、过放、热失控、挤压和短路的所有测试。
磷酸锰铁锂为何受关注?
在国内动力电池市场上，磷酸铁锂电池和三元电池是目前最为主流的两大技术路线。两者的区别在于磷酸铁锂电池成本低、安全性高但电池能量密度较低、续航略差，三元电池续航时间长但成本稍高。
2018-2020年期间，国内磷酸铁锂电池的装车量均低于三元电池，2021年7月，磷酸铁锂电池开始逆袭三元电池，以51.3%的市占率反超三元电池，此后一直保持领先地位。根据中国动力电池产业创新联盟最新发布的数据，今年前4个月，我国磷酸铁锂电池累计产量113.4GWh，占总产量的64.1%；累计装车量62.0GWh，占总装车量的68.2%。
而作为磷酸铁锂的升级版，磷酸锰铁锂正成为动力电池赛道新的投资方向。
据了解，磷酸锰铁锂是在磷酸铁锂的基础上，添加部分锰元素而获得的新型正极材料。磷酸锰铁锂和磷酸铁锂相比，不仅保留了磷酸铁锂电芯的安全性及低成本特性，且具有更高的电压平台，能量密度比后者高出15％左右。但磷酸锰铁锂材料仍存在电导率低、循环性能差等劣势。
与此同时，磷酸锰铁锂相关专利数量逐年攀升，截至2022年4月，国内关于磷酸锰铁的相关专利数量为221项，对比以往相关专利申请数量增长迅速，根据申请日统计，2020年有30项，2021年有33项相关专利申请。
看好行业的巨大前景，电池产业链企业纷纷布局磷酸锰铁锂材料。
去年7月，有媒体报道，宁德时代、欣旺达及亿纬锂能的磷酸锰铁锂电池已通过电池中试环节，正在给车企寄送样品用于测试，且宁德时代计划于当年下半年量产这款新型电池。还有消息称，比亚迪旗下的弗迪电池在2022年初开始小批量采购磷酸锰铁锂材料，目前正处于内部研发阶段。
对此，宁德时代回应，计划推出的新产品M3P准确来说不是磷酸锰铁锂电池，还含有其他金属元素。早在2015年，宁德时代就申请了磷酸锰铁锂制备方法的专利。还斥资4.1亿元，成为磷酸锰铁锂材料生产商力泰锂能的第一大股东，持有其60%股份。
今年3月，宁德时代董事长、总经理曾毓群表示：“M3P大规模应用情况下降本增效，低温性能、能量密度优于铁锂，成本优于三元。预计将于今年量产交付。”
比亚迪相关工作人员则表示，公司比亚迪新一代的磷酸锰铁锂电池，能量密度已经达到了三元材料的能量密度，且从成本角度比三元材料更具经济性。
当升科技今年1月成立合资公司当升蜀道（攀枝花）新材料有限公司，负责磷酸（锰）铁锂产业基地项目，目前正按计划推进项目基地的建设。该基地规划拟建成年产30万吨磷酸（锰）铁锂产能，首期项目计划建成年产12万吨磷酸（锰）铁锂生产线及配套设施，总投资为人民币25亿元。
同在1月，德方纳米接受机构调研时表示，公司的年产11万吨磷酸锰铁锂项目已经投产，正在进行产能爬坡。产品的测试指标目前已通过了下游客户的验证，从当前的验证结果来看，公司的磷酸锰铁锂在新能源乘用车动力电池上具有突出优势。
1月9日，珩创纳米年产5000吨磷酸锰铁锂生产线在江苏盐城正式投产，总投资3亿元，投产后可年产5000吨磷酸锰铁锂正极材料。
3月5日，青岛乾运高科新材料股份有限公司与江苏省盐城市响水县签订项目投资协议书，计划落户总投资50亿元的年产20万吨磷酸锰铁锂正极材料项目，其中一期年产10万吨，投资约25亿元。
此外， 中贝新材料、光华科技、天津斯特兰等企业也有磷酸锰铁锂材料上的布局。
有机构调研数据显示，2022年，国内磷酸锰铁锂正极材料出货量已经达到了2000吨，目前主要在电动二轮车领域小规模出货，并有望于2023年在动力领域大规模出货。随着头部电池企业研发加快，预计2023年中国磷酸锰铁锂正极材料出货量有望超1.5万吨，市场规模有望超10亿元，2025年磷酸锰铁锂正极材料出货量有望超20万吨，市场规模有望超100亿元。
(责任编辑：子蕊)
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