磷酸鐵鋰，“錳”起來了

雖然只與磷酸鐵鋰電池一字之差，但磷酸錳鐵鋰電池的故事，卻講得更有新意。

日前，坊間傳來消息，寧德時代計劃於今年下半年量產磷酸錳鐵鋰電池，欣旺達及億緯鋰能的相關產品，也已在今年上半年通過電池中試環節，正在送樣品給車企測試。

而在此之前，馬斯克也曾在特斯拉柏林工廠投產儀式之後的問答環節中，公然對“錳電池”表達了興趣：“我認爲錳有一個有趣的潛力。”

霎時間，彷彿一種新的電池材料，就這樣突然出現，然後技術成熟，走向了量產。

不要驚訝，其實在動力電池領域，錳元素早已得到應用。尤其是在三元鋰電池之中，錳作爲必不可少的“一元”，長期發揮着作用。

而此時再次引爆熱點的磷酸錳鐵鋰電池，則是作爲磷酸鐵鋰電池的下一代進化產品出現。

誠然，與三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池的市場份額不斷擴多，但是其理論能量密度已經不斷接近極限。這種情況下，誰率先掌握了磷酸鐵鋰電池的下一代產品，也就主導了接下來動力電池行業的發展方向。

不僅僅是寧德時代，據晚點消息，欣旺達和億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池已在今年上半年通過電池中試環節，正在送樣品給車企測試。比亞迪弗迪電池也在今年初開始小批量採購磷酸錳鐵鋰材料，目前正處於內部研發階段。

電池廠商紛紛發力的情況下，“老樹發新芽”的磷酸錳鐵鋰電池，究竟能夠在動力電池市場之中，掀起多大的波瀾？

“多一字”的優勢

魚和熊掌不可得兼，關於動力電池安全性和能量密度的平衡，也一直是行業頭疼的問題所在。

然而隨着補貼退坡，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的技術路線之爭，也變得愈演愈烈起來。毫無疑問，雙方的市場並不完全重合，但此時有了錳元素的加入，情況就變得微妙了起來。

首先，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度，變高了。

與鐵元素相比，錳元素可以爲動力電池提供更高的電壓需求，如磷酸錳鐵鋰電池的電壓可以達到4.1V，而磷酸鐵鋰電池只能達到3.4V。

根據公式“電池能量密度=放電倍率×放電平臺/電池質量”，如此電壓優勢的情況下，錳電池的充放電功率更好，也就能夠實現更高的能量密度。

據瞭解，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度極值可達到230wh/kg，與磷酸鐵鋰電池170wh/kg的能量密度相比，不僅高出不少，更是能夠與三元鋰電池的能量密度“掰掰手腕”。

其次，磷酸錳鐵鋰電池具備更好的低溫性能。

磷酸錳鐵鋰電池在-20℃的低溫環境下，容量保持率能夠約75%，而磷酸鐵鋰的容量保持率在60%-70%。根據天能股份應用在小牛電動車F0系列上的產品參數顯示，磷酸錳鐵鋰電池在低溫環境下續航里程提升25%。

此外，值得一提的還有，磷酸錳鐵鋰電池繼承了磷酸鐵鋰電池的安全性。

與磷酸鐵鋰電池類似，磷酸錳鐵鋰電池同樣屬於橄欖石型結構，充放電時的結構更加穩定。如此一來，磷酸錳鐵鋰電池也就在某種意義上，實現了能量密度與安全性的平衡。

當然，更重要的一點，磷酸錳鐵鋰電池具備成本優勢。

因爲全球錳礦資源豐富，磷酸錳鐵鋰電池的成本較磷酸鐵鋰僅增加5%-10%左右。如果從單瓦時能量密度的角度來看，整個電池系統的裝機成本上，磷酸錳鐵鋰電池還要略低於磷酸鐵鋰電池，並且大幅低於三元電池。

如此諸多優勢集於一體，磷酸錳鐵鋰電池簡直就差官宣是未來電池的最終形態。然而，真實情況卻遠沒有那麼簡單，甚至還有些棘手。

“非主流”的短板

追溯往昔，磷酸錳鐵鋰電池並不是一項新技術。2013年，比亞迪就進行過相關研究，並表示要推出磷酸錳鐵鋰作爲磷酸鐵鋰的升級路線。

然而由於補貼政策向能量密度更高的三元材料傾斜，以及比亞迪沒能解決磷酸錳鐵鋰電池循環壽命過低、內阻過大等問題，該路線並沒有成爲主流，比亞迪也在2016年停止了相關開發。

比亞迪的前車之鑑表明，想要推動磷酸錳鐵鋰電池成爲市場主流，不僅面臨着政策面、市場面的阻力，還有技術上的問題亟待解決。

首當其衝的便是，雙電壓平臺問題。

錳鐵兩種不同元素的組合，雖然提高了整體電池的充放電壓，但同時也意味着兩種不同的工作電壓狀態。具體而言，鐵的電壓平臺低於錳，對應錳與鐵的氧化還原，在3.5V電壓附近Fe2+轉化爲Fe3+；在4.1V附近，Mn2+轉化爲Mn3+。

如果電動汽車在高速行駛中出現電壓切換的情況，車輛就會出現減少或失去動能的情況，這種情況很難通過BMS進行處理，進而產生嚴重的安全問題。

其次，磷酸錳鐵鋰的電子電導和離子電導性明顯低於三元材料和磷酸鐵鋰，因而表現出較差的導電性和較差的倍率特性。

磷酸錳鐵鋰電池首圈充放電效率在92%左右，而磷酸鐵鋰能夠做到95％以上。

錳的導電性差，容易出現極化現象使得放電電壓平臺縮減，而且錳原子替換鐵原子使原有八面體發生畸變（錳原子在氧原子構成的八面體中），在充放電時不能保持原有形態，從而損失容量、降低循環性能。

簡單來說，磷酸錳鐵鋰電池越用，電池容量就會隨之降低得越快。其循環壽命問題，也就成爲量產上車路上，必須要邁過去的“坎”。

此外，磷酸錳鐵鋰電池的製備方法雖然與磷酸鐵鋰相似，製備方法包括固相法和液相法兩種，但也各有缺點存在。

固相法是藉助機械混合破碎實現原材料的混合，方法簡單、成本較低，但不能實現微觀也就是分子級均一，產品一致性較差。

液相法則是將原材料全部溶解，能實現分子級的結合，獲得的前驅體更均勻，可以有效防止富錳相的聚集，提高材料電化學性能。不過相關製造過程控制難度較大，工藝流程也相對複雜，成本較高。

所以，從生產製造的角度來看，磷酸錳鐵鋰電池想要取代磷酸鐵鋰電池，或是取代三元鋰電池的市場，依舊還有很長的一段路要走。

事實上，業界的共識在於，磷酸錳鐵鋰電池將率先應用於兩輪電動車，然後與三元鋰電池複合使用，待相關技術成熟之後，再於新能源汽車之上獨立使用。

只不過有意思的是，相對於行業內的理智發聲，二級市場的股市卻是率先沸騰了起來。錳礦供應商、電池廠商、正極材料生產公司等，紛紛開啓了一波小陽春。

股市有風險，投資需謹慎。

至少從目前的情況來看，在磷酸錳鐵鋰電池未能量產裝車之前，所謂的“磷酸鐵鋰下一代產品”，依舊存在炒冷飯、炒作概念的可能性。