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能量密度190Wh/kg！國軒高科發(fā)布全新磷酸錳鐵鋰電池
時(shí)間:2023-05-22 18:32來源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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5月19日，國軒高科在第十二屆科技大會上發(fā)布自研全新磷酸錳鐵鋰（LMFP）體系L600啟晨電芯及電池包。該電池開啟業(yè)內(nèi)無鎳鈷錳酸鋰（NCM）也可續(xù)航1000公里的先河，計(jì)劃2024年量產(chǎn)。
據(jù)國軒高科國際業(yè)務(wù)板塊執(zhí)行總裁程騫介紹，啟晨L600 LMFP電芯實(shí)現(xiàn)240Wh/kg的質(zhì)量能量密度，525Wh/L的體積能量密度，常溫循環(huán)4000圈，高溫循環(huán)1800圈，輕松實(shí)現(xiàn)18分鐘的快充，并且通過了所有的安全測試。采用了L600電芯后，體積成組率達(dá)到76%，超越現(xiàn)在量產(chǎn)三元體系的pack能量密度，系統(tǒng)能量密度達(dá)到190Wh/kg。正因?yàn)閱⒊坎牧系母吣芰棵芏龋挥萌牧希瑯涌梢宰龅嚼m(xù)航1000km。
“近年來，磷酸鐵鋰（LFP）技術(shù)重獲市場認(rèn)可，但是量產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，在能量密度增長方面陷入瓶頸期。進(jìn)一步提高能量密度需要化學(xué)體系提升，摻雜錳元素的磷酸鐵鋰技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。國軒高科歷經(jīng)10年，自研磷酸錳鐵鋰材料，通過共沉淀合成工藝，先進(jìn)的摻雜包覆技術(shù)和新型的造粒技術(shù)，解決了高溫Mn溶出、導(dǎo)電率低、壓實(shí)密度低等問題。”程騫說。
國軒高科在磷酸錳鐵鋰的突破，一方面得益于公司在材料端前瞻性的布局：2014年就已獲得了《IFP1865140-15Ah方形磷酸鐵錳鋰鋰離子蓄電池新產(chǎn)品證書》；2016年又獲得了《鋰離子電池用碳復(fù)合磷酸錳鐵鋰正極材料新產(chǎn)品證書》；2019年，國軒高科自主研發(fā)方形磷酸錳鐵鋰鋰離子蓄電池獲得了"安徽省新產(chǎn)品"榮譽(yù)稱號。
另一方面，也得益于公司國際化研發(fā)視野：位于美國俄亥俄州的克利夫蘭研究院研發(fā)出了針對LMFP的新型電解液，大大改善了高溫循環(huán)和存儲性能。采用自研的LMFP材料和電解液，國軒高科成功開發(fā)了啟晨L600電芯。
除了電池材料體系的全新升級和創(chuàng)新，基于啟晨L600電芯打造的啟晨電池包，也有多項(xiàng)技術(shù)突破與創(chuàng)新。啟晨電池包采用了三明治結(jié)構(gòu)的雙面液冷技術(shù)，使得電池包的結(jié)構(gòu)件數(shù)量降低45%，結(jié)構(gòu)件重量降低32%。同時(shí)，極簡的電氣設(shè)計(jì)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，體積成組效率卻達(dá)到了76%，pack能量密度達(dá)到了190Wh/kg，超越了目前市場上的三元電池能量密度。
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(dāng)于給電芯穿了一層隔熱皮膚，并通過極端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(hù)。目前，該產(chǎn)品通過了新國標(biāo)的針刺、熱箱、過充、過放、熱失控、擠壓和短路的所有測試。
磷酸錳鐵鋰為何受關(guān)注?
在國內(nèi)動力電池市場上，磷酸鐵鋰電池和三元電池是目前最為主流的兩大技術(shù)路線。兩者的區(qū)別在于磷酸鐵鋰電池成本低、安全性高但電池能量密度較低、續(xù)航略差，三元電池續(xù)航時(shí)間長但成本稍高。
2018-2020年期間，國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的裝車量均低于三元電池，2021年7月，磷酸鐵鋰電池開始逆襲三元電池，以51.3%的市占率反超三元電池，此后一直保持領(lǐng)先地位。根據(jù)中國動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，今年前4個(gè)月，我國磷酸鐵鋰電池累計(jì)產(chǎn)量113.4GWh，占總產(chǎn)量的64.1%；累計(jì)裝車量62.0GWh，占總裝車量的68.2%。
而作為磷酸鐵鋰的升級版，磷酸錳鐵鋰正成為動力電池賽道新的投資方向。
據(jù)了解，磷酸錳鐵鋰是在磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上，添加部分錳元素而獲得的新型正極材料。磷酸錳鐵鋰和磷酸鐵鋰相比，不僅保留了磷酸鐵鋰電芯的安全性及低成本特性，且具有更高的電壓平臺，能量密度比后者高出15％左右。但磷酸錳鐵鋰材料仍存在電導(dǎo)率低、循環(huán)性能差等劣勢。
與此同時(shí)，磷酸錳鐵鋰相關(guān)專利數(shù)量逐年攀升，截至2022年4月，國內(nèi)關(guān)于磷酸錳鐵的相關(guān)專利數(shù)量為221項(xiàng)，對比以往相關(guān)專利申請數(shù)量增長迅速，根據(jù)申請日統(tǒng)計(jì)，2020年有30項(xiàng)，2021年有33項(xiàng)相關(guān)專利申請。
看好行業(yè)的巨大前景，電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)紛紛布局磷酸錳鐵鋰材料。
去年7月，有媒體報(bào)道，寧德時(shí)代、欣旺達(dá)及億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池已通過電池中試環(huán)節(jié)，正在給車企寄送樣品用于測試，且寧德時(shí)代計(jì)劃于當(dāng)年下半年量產(chǎn)這款新型電池。還有消息稱，比亞迪旗下的弗迪電池在2022年初開始小批量采購磷酸錳鐵鋰材料，目前正處于內(nèi)部研發(fā)階段。
對此，寧德時(shí)代回應(yīng)，計(jì)劃推出的新產(chǎn)品M3P準(zhǔn)確來說不是磷酸錳鐵鋰電池，還含有其他金屬元素。早在2015年，寧德時(shí)代就申請了磷酸錳鐵鋰制備方法的專利。還斥資4.1億元，成為磷酸錳鐵鋰材料生產(chǎn)商力泰鋰能的第一大股東，持有其60%股份。
今年3月，寧德時(shí)代董事長、總經(jīng)理曾毓群表示：“M3P大規(guī)模應(yīng)用情況下降本增效，低溫性能、能量密度優(yōu)于鐵鋰，成本優(yōu)于三元。預(yù)計(jì)將于今年量產(chǎn)交付。”
比亞迪相關(guān)工作人員則表示，公司比亞迪新一代的磷酸錳鐵鋰電池，能量密度已經(jīng)達(dá)到了三元材料的能量密度，且從成本角度比三元材料更具經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)升科技今年1月成立合資公司當(dāng)升蜀道（攀枝花）新材料有限公司，負(fù)責(zé)磷酸（錳）鐵鋰產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目，目前正按計(jì)劃推進(jìn)項(xiàng)目基地的建設(shè)。該基地規(guī)劃擬建成年產(chǎn)30萬噸磷酸（錳）鐵鋰產(chǎn)能，首期項(xiàng)目計(jì)劃建成年產(chǎn)12萬噸磷酸（錳）鐵鋰生產(chǎn)線及配套設(shè)施，總投資為人民幣25億元。
同在1月，德方納米接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，公司的年產(chǎn)11萬噸磷酸錳鐵鋰項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)，正在進(jìn)行產(chǎn)能爬坡。產(chǎn)品的測試指標(biāo)目前已通過了下游客戶的驗(yàn)證，從當(dāng)前的驗(yàn)證結(jié)果來看，公司的磷酸錳鐵鋰在新能源乘用車動力電池上具有突出優(yōu)勢。
1月9日，珩創(chuàng)納米年產(chǎn)5000噸磷酸錳鐵鋰生產(chǎn)線在江蘇鹽城正式投產(chǎn)，總投資3億元，投產(chǎn)后可年產(chǎn)5000噸磷酸錳鐵鋰正極材料。
3月5日，青島乾運(yùn)高科新材料股份有限公司與江蘇省鹽城市響水縣簽訂項(xiàng)目投資協(xié)議書，計(jì)劃落戶總投資50億元的年產(chǎn)20萬噸磷酸錳鐵鋰正極材料項(xiàng)目，其中一期年產(chǎn)10萬噸，投資約25億元。
此外， 中貝新材料、光華科技、天津斯特蘭等企業(yè)也有磷酸錳鐵鋰材料上的布局。
有機(jī)構(gòu)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年，國內(nèi)磷酸錳鐵鋰正極材料出貨量已經(jīng)達(dá)到了2000噸，目前主要在電動二輪車領(lǐng)域小規(guī)模出貨，并有望于2023年在動力領(lǐng)域大規(guī)模出貨。隨著頭部電池企業(yè)研發(fā)加快，預(yù)計(jì)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。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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