新能源锂电池行业报告：磷酸锰铁锂（22页）

行业报告下载 2022年12月10日 06:17 管理员

正极材料是决定锂电池性能的关键材料之一，占整个锂电池制造成本超过 50%。三元和磷酸铁锂是目前的主流正极材料，受益于 CTP 技术的发展，磷酸铁锂凭借循环寿命长，安全性能高以及成本低等优势不断提高市占比例，国内磷酸铁锂装机量占比从 2019 年的 33%提升到 2022 年的 55%，进一步抢占三元中镍市场空间。LMFP 安全性能优于三元材料，能量密度高于 LFP，成本优势明显。LMFP 被认为是磷酸铁锂的升级版，是在磷酸铁锂基础上掺杂大量锰元素得到的新型正极材料。晶体结构与 LFP 相似，具有化学性质稳定，安全性能优异的优点。掺杂的锰元素提高了材料的充电电压，将磷酸锰铁锂正极材料的充电电压由磷酸铁锂的 3.4V 提升至 4.1V，使得电池能量密度理论提升 15-20%，进一步扩大续航范围。因此 LMFP 相比三元材料安全性更高，相比 LFP 能量密度更高。另外由于对稀有金属依赖度低，能与 LFP 共线生产，成本优势明显。LMFP 倍率性能差，循环寿命短。由于橄榄石晶体结构的电子电导率较差，材料反应活性不高，低温性能不佳。另外，磷酸锰铁锂存在独特的锰析出问题，正极的锰元素变价发生 Jahn-teller 效应，锰离子溶出，导致电池极化增大；溶解到电解液中的锰元素会沉积在负极表面，破坏 SEI 层结构，造成容量损失，循环性变差。固相法和液相法是制备 LMFP 两大类方法，固相法为主流。固相法采用机械研磨的方式进行原材料的混合、反应，保证了材料的压实密度，再通过烧结在产物表面包覆碳源，提高材料导电性。液相法利用自发热设备将原材料全部溶解，从而实现分子级别更较均匀的结合，提高材料循环寿命。

其中，高温固相法因其压实密度高、工艺简单、成本低廉、产量较高的特点，在实际工业制造中被广泛采用。液相法生产出的材料质量高，但工艺难度和成本也较高，目前德方纳米是液相法量产的龙头企业。具有一定的技术壁垒，掌握核心技术以及量产能力的企业具有先发优势。解决 LMFP 材料固有缺陷主要从两方面入手：一是合适的锰铁比例能够全面提升 LMFP 电化学性能。选择合适的掺杂比例，能够有效结合锰铁两种元素的优势特点，实验表明当锰与铁含量的比例为 4:6 时，该系列材料的能量密度达到最大值，为 557 Wh•kg−1。二是纳米化、掺杂、包覆等改性技术改善 LMFP 材料电化学性能。在传统制造工艺过程中添加改性技术，提高材料的电化学性质。未来 LMFP 应用领域丰富，我们预计到 2025 年磷酸锰铁锂电池市场需求有望达到 144.13GWh。 1、车用动力电池领域，LMFP 纯用复合皆有优势，发展前景广阔。一方面 LMFP 可替代 LFP 在动力电池中的使用，另一方面 LMFP 可作为“稳定剂”，与三元材料复合使用。根据测算，我们预计到 2025 年，LMFP 在车用动力电池领域总需求会达到 80.7GWh。 2、两轮电动车领域，高性价比 LMFP 市场份额快速推进。据测算，2025 年全球两轮电动车中 LFP 占比或达 35%，三元或锰酸锂占比达 65%，LMFP 凭借其更明显的性能和成本优势，逐步替代 LFP 或与三元复合使用，预计 2025 年在两轮车领域中需求将达到 18.43GWh。 3、储能领域，LMFP 比 LFP 更具能量密度优势。成熟的电力市场、相继出台的利好政策、日益凸显的经济空间都说明储能领域巨大的发展潜力。我们预计在储能领域，到 2025 年 LMFP 对 LFP 替代率为 10%，需求将达到 45GWh。