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下載手機(jī)APP 磷酸鐵鋰電池將要迎來(lái)最大革新!
日前，有媒體報(bào)導(dǎo)稱(chēng)，寧德年代將會(huì)在本年第四季度向特斯拉供應(yīng)最新的產(chǎn)品M3P電池，將會(huì)搭載到ModelY車(chē)型上。而這款車(chē)會(huì)在明年初上市。
寧德年代盡管沒(méi)有明確說(shuō)理解M3P電池是何種電池，但因?yàn)镸是錳元素的化學(xué)代號(hào)，再加上馬斯克此前多次揭露談到錳電池，因而不少人推測(cè)M3P電池便是磷酸錳鐵鋰電池。
而跟著寧德年代和特斯拉的一起押寶，磷酸錳鐵鋰電池再次成為動(dòng)力電池行業(yè)熱門(mén)話(huà)題?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)直一切的動(dòng)力電池廠商都在研究磷酸錳鐵鋰電池。
望文生義，這種電池是磷酸鐵鋰電池的晉級(jí)版別，在原來(lái)的正極資料加入必定的錳元素，使之成為磷酸錳鐵鋰電池。
與磷酸鐵鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度能夠進(jìn)步15～20%左右，單體能量密度能夠到達(dá)200Wh/kg以上，乃至能夠和部分三元鋰電池媲美。
此外，磷酸錳鐵鋰電池的低溫功能也會(huì)有顯著的進(jìn)步。更重要的是，磷酸錳鐵鋰電池的安全性、循環(huán)壽數(shù)和磷酸鐵鋰電池十分挨近。
也便是說(shuō)，磷酸錳鐵鋰電池承繼了磷酸鐵鋰電池安全性高、循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)的長(zhǎng)處，一起又彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低，低溫功能差的缺點(diǎn)。
因而，磷酸錳鐵鋰電池似乎是磷酸鐵鋰電池最好的代替品。
跟著車(chē)企關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)安全性的要求越來(lái)越高，磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量現(xiàn)已超過(guò)了三元鋰電池。這也意味著磷酸錳鐵鋰電池將會(huì)具有十分寬廣的商場(chǎng)空間。
那么，這種電池的功能為何會(huì)有顯著進(jìn)步?是否還存在必定的技能難點(diǎn)?現(xiàn)在量產(chǎn)進(jìn)展如何?
寧德年代下場(chǎng)搞特斯拉明年就將裝車(chē)
盡管因?yàn)楣┴浱厮估瑢幍履甏鶰3P電池再次走入群眾視界，但其實(shí)在本年2月份的時(shí)分，寧德年代的M3P電池就初次呈現(xiàn)在群眾視界中了。
▲寧德年代此前曾預(yù)告M3P電池(圖源網(wǎng)絡(luò))
其時(shí)大家從電池的命名方法猜想，M3P電池或許便是磷酸錳鐵鋰電池。
不過(guò)，寧德年代方面則表明：“M3P是依據(jù)新型資料系統(tǒng)研制的電池，精確說(shuō)來(lái)不是磷酸錳鐵鋰，還包含其他金屬元素，公司稱(chēng)之為磷酸鹽系統(tǒng)的三元。新電池的能量密度高于磷酸鐵鋰，但本錢(qián)比三元鋰更低”。
從寧德年代的描述來(lái)看，M3P電池是在原有的電池化學(xué)系統(tǒng)上，添加了一些錳元素和其他的金屬元素，是一種進(jìn)一步優(yōu)化的磷酸錳鐵鋰電池。
盡管具體做法上存在必定的不同，但整體思路也是往動(dòng)力電池資料系統(tǒng)內(nèi)加入更多的錳元素。
在本年的國(guó)際動(dòng)力電池大會(huì)上，寧德年代方面表明M3P電池現(xiàn)已完成了量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在明年推向商場(chǎng)運(yùn)用，而結(jié)合此前的報(bào)導(dǎo)來(lái)看，第一批裝車(chē)的車(chē)型應(yīng)該便是特斯拉ModelY。
▲特斯拉ModelY
特斯拉之所以會(huì)挑選選用這種新電池，首要跟其關(guān)于這一技能思路的認(rèn)可有關(guān)。
在電池方面，馬斯克曾多次側(cè)重，電動(dòng)汽車(chē)和動(dòng)力電池的大規(guī)模出產(chǎn)需要數(shù)千萬(wàn)噸資料，乃至數(shù)億噸電池資料，因而，這些電池原資料必須是隨處可見(jiàn)的一般資料，否則就無(wú)法進(jìn)行規(guī)?；霎a(chǎn)。
而全球錳礦資源十分豐富，恰好符合馬斯克所說(shuō)的隨處可見(jiàn)且一般。
因而，馬斯克從前多次談及錳元素。在2020年的電池日活動(dòng)上，馬斯克就表明對(duì)錳金屬感興趣。
本年1月份的時(shí)分，馬斯克還宣布推特表明，錳能夠代替鐵和磷，因?yàn)殄i需要更少的鋰元素，還能夠在更高的電壓下工作。
而特斯拉柏林工廠開(kāi)幕的時(shí)分，馬斯克在被提問(wèn)到“石墨烯電池”時(shí)，曾坦言因?yàn)槭╇姵卮嬖谥谱鞯膹?fù)雜性，他對(duì)此持懷疑態(tài)度。緊接著他表明，特斯拉正在用更多的資料制作電池，其中側(cè)重說(shuō)到了錳基陰極電池的化學(xué)潛力。
▲馬斯克在柏林工廠開(kāi)幕式上宣布演講
從馬斯克過(guò)往的言論中也不難發(fā)現(xiàn)，特斯拉關(guān)于錳元素在電池中的效果十分看好，很早就開(kāi)端嘗試將其工業(yè)化了。
現(xiàn)在寧德年代含有錳元素的動(dòng)力電池現(xiàn)已走到了大規(guī)模量產(chǎn)的前夜，一起寧德年代作為特斯拉在國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池供應(yīng)商之一，向特斯拉提供這種電池也就不奇怪了。
也正因?yàn)閷幍履甏吞厮估囊黄鹛暨x，另一種含錳元素的磷酸錳鐵鋰電池也開(kāi)端走向群眾視界中。
磷酸鐵電池迎來(lái)改革能量密度進(jìn)一步進(jìn)步
磷酸錳鐵鋰電池，望文生義便是在磷酸鐵鋰電池的正極資料基礎(chǔ)上加入錳元素，然后取得一種新型動(dòng)力電池。
這種電池盡管在最近一段時(shí)刻才走入到群眾的視界中，但其誕生的時(shí)刻卻并非現(xiàn)在。
從專(zhuān)利申請(qǐng)的情況來(lái)看，早在2005年開(kāi)端就零散有關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的專(zhuān)利申請(qǐng)，此后也一直有相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)。
▲國(guó)家專(zhuān)利局相關(guān)專(zhuān)利情況
而在具體的工業(yè)化方面，比亞迪在2013年開(kāi)端了研究，在2014年的“2014中國(guó)新能源汽車(chē)工業(yè)三基工程工作會(huì)議”中，王傳福就曾說(shuō)到其找到了新的技能方向，即為磷酸錳鐵鋰電池(LMFP)。
乃至在2015年，工信部目錄中呈現(xiàn)的新款e6車(chē)型就搭載了磷酸錳鐵鋰電池。
因?yàn)槠鋾r(shí)技能條件并不老練，再加上三元鋰電池逐漸興起成為干流的動(dòng)力電池，有音訊稱(chēng)比亞迪在2016年就終止了相關(guān)研究。
由此可見(jiàn)，磷酸錳鐵鋰電池并不算是一項(xiàng)新技能。
現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量超過(guò)了三元鋰電池，揭露數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，上半年磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量到達(dá)了64.4GWh，占比58.5%;三元鋰電池的裝車(chē)量達(dá)45.6GWh，占比41.4%。
能夠說(shuō)，磷酸鐵鋰電池又迎來(lái)了春天。
但現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池的能量密度現(xiàn)已挨近天花板，在原有的化學(xué)系統(tǒng)上很難再做進(jìn)一步的進(jìn)步。而磷酸錳鐵鋰電池便是一個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展方向。
與磷酸鐵鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池有兩大優(yōu)勢(shì)。
首先便是磷酸錳鐵鋰電池的能量密度會(huì)有顯著的進(jìn)步。國(guó)海證券研究顯現(xiàn)，磷酸錳鐵鋰的電壓渠道為4.1V，而磷酸鐵鋰電池電壓渠道為3.4V，依據(jù)能量密度=克容量*電壓的計(jì)算公式，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度最多能夠進(jìn)步20%左右。
現(xiàn)階段比亞迪刀片電池的單體能量密度在160Wh/kg左右，系統(tǒng)能量密度為140Wh/kg左右，搭載了刀片電池之后，比亞迪漢EV在NEDC工況下，最高續(xù)航能夠到達(dá)605公里。
而磷酸錳鐵鋰電池的單體能量密度預(yù)計(jì)能夠到達(dá)200Wh/kg以上，和NCM523三元鋰電池的單體能量密度挨近。NCM523的單體能量密度為180～210Wh/kg，系統(tǒng)能量密度能夠到達(dá)161Wh/kg以上，也能夠讓電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航輕松突破600公里。
現(xiàn)在榮威ER6、幾何APro，乃至現(xiàn)在十分熾熱的極氪001都有選用NCM523的版別，其續(xù)航也根本都在600公里以上。
這首要是因?yàn)殄i元素的加入使得電壓渠道進(jìn)步，然后進(jìn)步了能量密度，彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低的短板。
另一個(gè)杰出優(yōu)勢(shì)則是低溫功能好。國(guó)海證券研究顯現(xiàn)，錳酸鐵鋰電池在-20℃下容量保持率能夠到達(dá)約75%，而磷酸鐵鋰的容量保持率為60%-70%。
▲磷酸錳鐵鋰電池低溫功能愈加杰出(圖源國(guó)海證券)
這也意味著在同樣的低溫功能下，磷酸錳鐵鋰電池的帶電量更大，因而其低溫功能會(huì)愈加優(yōu)異。
而這首要是因?yàn)榱姿徨i鐵鋰的一次顆粒小于磷酸鐵鋰，因而鋰離子的運(yùn)輸途徑更短。
別的，磷酸錳鐵鋰電池的安全性和循環(huán)功能也能夠和磷酸鐵鋰電池比肩。磷酸錳鐵鋰電池也屬于橄欖石結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要強(qiáng)于三元鋰電池的層狀氧化物結(jié)構(gòu)。
而錳元素是一種導(dǎo)電性十分差的金屬元素，鋰離子在電池中進(jìn)行充放電動(dòng)作并不會(huì)影響到錳元素，所以其安全功能夠得到保證。
整體來(lái)看，磷酸錳鐵鋰電池彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低、低溫功能差的缺點(diǎn)，但安全性高、循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)的長(zhǎng)處又得到了承繼。毫不夸大的說(shuō)，磷酸錳鐵鋰電池便是磷酸鐵鋰電池的晉級(jí)版。
即使與三元鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池也具備安全性高、本錢(qián)低的優(yōu)勢(shì)。因而，一旦這種電池完成規(guī)?；慨a(chǎn)，或許將會(huì)快速占領(lǐng)商場(chǎng)。
仍存在必定缺點(diǎn)可與三元資料調(diào)配運(yùn)用
但磷酸錳鐵鋰電池也并非白璧無(wú)瑕的產(chǎn)品，否則也不可能直到今日還未完成大規(guī)模量產(chǎn)。在現(xiàn)在的技能條件下，磷酸錳鐵鋰電池也存在多個(gè)顯著的問(wèn)題。
國(guó)海證券報(bào)告顯現(xiàn)，磷酸錳鐵鋰的雙電壓渠道不穩(wěn)定，磷酸錳鐵鋰電池具有錳鐵兩個(gè)電壓渠道，錳的電壓渠道高于鐵，因而在錳與鐵的氧化還原方面、電壓切換方面都會(huì)比較困難，這也導(dǎo)致后期電池的BMS比較困難。
其次這種電池的電導(dǎo)率也比較低，電子在磷酸錳鐵鋰躍遷能系遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰，導(dǎo)致電導(dǎo)率比較低，如果做一個(gè)比喻的話(huà)，磷酸鐵鋰能夠類(lèi)比為半導(dǎo)體，而磷酸錳鐵鋰則類(lèi)似于絕緣體，而磷酸錳鐵鋰正極資料的加工難度也要比磷酸鐵鋰更高。
別的錳離子在姜-泰勒效應(yīng)下會(huì)導(dǎo)致錳溶出，在負(fù)極外表沉積，終究破壞SEI膜(液態(tài)鋰離子電池初次充放電過(guò)程中，電極資料與電解液在固液相界面上產(chǎn)生反響構(gòu)成一層覆蓋于電極資料外表的鈍化層)，影響到電池的安全性。
而這些要素也一直是磷酸錳鐵鋰電池沒(méi)有完成大規(guī)模量產(chǎn)的原因。
不過(guò)，現(xiàn)階段電池企業(yè)關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的注重程度正在不斷進(jìn)步，頭部企業(yè)正在逐漸破解這些問(wèn)題，首要的改性辦法有納米化、碳包覆、金屬離子摻雜、與三元資料復(fù)用，且可一起運(yùn)用以上多種辦法。
納米化原理為將顆?？s小至納米尺寸后能夠削減鋰離子在正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散途徑，以便高效脫嵌，進(jìn)步對(duì)應(yīng)電池的倍率功能，也能進(jìn)步活性顆粒的比外表積，進(jìn)步與電解液的反響，以使功能得到進(jìn)步。
▲納米棒狀錳鐵鋰結(jié)構(gòu)(圖源國(guó)海證券)
碳包覆則是經(jīng)過(guò)導(dǎo)電碳和磷酸錳鐵鋰構(gòu)建快速導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使電子在充放電過(guò)程中能夠在活性物質(zhì)之間敏捷搬遷，降低電池的內(nèi)阻和充放電極化。而碳包覆也能夠避免與電解液產(chǎn)生副反響，改進(jìn)其高溫功能和循環(huán)功能。
金屬離子摻雜是從晶格內(nèi)部改動(dòng)資料的導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散性，摻雜離子可使晶格產(chǎn)生缺點(diǎn)，并可抑制姜-泰勒效應(yīng)，然后進(jìn)步資料功能。
比較有意思的一點(diǎn)是，磷酸錳鐵鋰電池還能夠和三元資料進(jìn)行復(fù)配，經(jīng)過(guò)磷酸錳鐵鋰包覆三元資料，復(fù)合資料兼具磷酸錳鐵鋰的低本錢(qián)、高安全性以及三元資料的高能量密度的優(yōu)勢(shì)，一起電池具有優(yōu)異的循環(huán)功能。
▲復(fù)合資料電池安全性更好(圖源國(guó)海證券)
例如磷酸錳鐵鋰復(fù)合80%的三元523資料后，電池能量密度沒(méi)有顯著改變，但其安全功能得到了顯著的進(jìn)步，一起本錢(qián)也會(huì)較三元系統(tǒng)更低。
而依照寧德年代的說(shuō)法，其M3P電池“還包含其他金屬元素，公司稱(chēng)之為磷酸鹽系統(tǒng)的三元”，從這點(diǎn)來(lái)看，該電池或許就選用了復(fù)合資料。
盡管磷酸錳鐵鋰電池存在必定的問(wèn)題，但現(xiàn)在現(xiàn)已有了較為有用的處理方法，現(xiàn)已站到了量產(chǎn)的大門(mén)前。
電池企業(yè)資料商現(xiàn)已布局即將大規(guī)模出產(chǎn)
現(xiàn)在現(xiàn)已有越來(lái)越多的電池企業(yè)開(kāi)端參加到磷酸錳鐵鋰電池的研制中了。
除了上面說(shuō)到的寧德年代，有商場(chǎng)音訊稱(chēng)，比亞迪旗下的弗迪電池在本年初小批量采購(gòu)磷酸錳鐵鋰資料，正在進(jìn)行內(nèi)部研制。
7月13日，比亞迪方面也就“研制磷酸錳鐵鋰電池”的傳聞進(jìn)行了回應(yīng)，表明“關(guān)于電池的各種資料，都會(huì)有研究。”
比亞迪的回應(yīng)也算是證明了其內(nèi)部正在對(duì)這種電池進(jìn)行研制。
此外，音訊人士稱(chēng)，國(guó)軒高科現(xiàn)已在錳基電池方面深耕多年，現(xiàn)已取得了多項(xiàng)專(zhuān)利和新產(chǎn)品證書(shū)。
媒體報(bào)導(dǎo)稱(chēng)，欣旺達(dá)、億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池現(xiàn)已在本年上半年經(jīng)過(guò)了電池中試環(huán)節(jié)，正在送樣品給車(chē)企測(cè)試。
車(chē)東西此前也曾聯(lián)絡(luò)中創(chuàng)新航方面，得到的回復(fù)為：年內(nèi)也會(huì)有關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的發(fā)布。
整體上來(lái)看，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)首要的動(dòng)力電池廠商都現(xiàn)已進(jìn)行了磷酸錳鐵鋰電池的布局。而該化學(xué)系統(tǒng)的電池此前現(xiàn)已在兩輪電動(dòng)汽車(chē)方面完成了量產(chǎn)，車(chē)用電池也現(xiàn)已在進(jìn)行樣品測(cè)試了。
據(jù)了解出產(chǎn)磷酸錳鐵鋰電池與出產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的出產(chǎn)設(shè)備改變較小，無(wú)需重建產(chǎn)線(xiàn)，改變本錢(qián)低。也便是說(shuō)，一旦樣品測(cè)試經(jīng)過(guò)，或許很快就將完成規(guī)?；慨a(chǎn)。
而正極資料廠商如德方納米、力泰鋰能、容百科技、當(dāng)升科技等都現(xiàn)已完成了磷酸錳鐵鋰資料的開(kāi)發(fā)，都現(xiàn)已規(guī)劃了必定的產(chǎn)能。
依照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，到2023年，磷酸錳鐵鋰電池將會(huì)快速上量，未來(lái)或許會(huì)完全代替磷酸鐵鋰電池。
結(jié)語(yǔ)：動(dòng)力電池技能仍在持續(xù)進(jìn)步
在電動(dòng)化年代，動(dòng)力電池現(xiàn)已成為最核心的零部件了，而在動(dòng)力電池領(lǐng)域內(nèi)也在產(chǎn)生必定的改變。
在曩昔的幾年內(nèi)，因?yàn)檠a(bǔ)貼方針的效果和車(chē)企消費(fèi)者關(guān)于續(xù)航里程的追求，三元鋰電池敏捷成為干流，而最近兩年，跟著群眾關(guān)于安全性的注重和對(duì)本錢(qián)的考慮，磷酸鐵鋰電池又開(kāi)端快速占領(lǐng)商場(chǎng)。
但整體上來(lái)看，現(xiàn)階段干流的電池技能路線(xiàn)只有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，而且這兩條途徑還在持續(xù)發(fā)展，在三元系統(tǒng)方面連續(xù)呈現(xiàn)了5系三元鋰、6系三元鋰、8系三元鋰等，而且還在持續(xù)更新。
而在磷酸鐵鋰方面，此前多會(huì)集在封裝方法的改變，如刀片電池等，而跟著技能的不斷發(fā)展，研制人員也開(kāi)端在化學(xué)系統(tǒng)方面發(fā)力，開(kāi)端研制磷酸錳鐵鋰電池。
從這點(diǎn)來(lái)看，盡管動(dòng)力電池行業(yè)現(xiàn)階段呈現(xiàn)了瓶頸，但卻從未止步，因而未來(lái)或許也會(huì)有更好的動(dòng)力電池產(chǎn)品呈現(xiàn)。車(chē)東西作者：Juice
標(biāo)簽：
寧德年代特斯拉
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寧德年代盡管沒(méi)有明確說(shuō)理解M3P電池是何種電池，但因?yàn)镸是錳元素的化學(xué)代號(hào)，再加上馬斯克此前多次揭露談到錳電池，因而不少人推測(cè)M3P電池便是磷酸錳鐵鋰電池。
而跟著寧德年代和特斯拉的一起押寶，磷酸錳鐵鋰電池再次成為動(dòng)力電池行業(yè)熱門(mén)話(huà)題?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)直一切的動(dòng)力電池廠商都在研究磷酸錳鐵鋰電池。
望文生義，這種電池是磷酸鐵鋰電池的晉級(jí)版別，在原來(lái)的正極資料加入必定的錳元素，使之成為磷酸錳鐵鋰電池。
與磷酸鐵鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度能夠進(jìn)步15～20%左右，單體能量密度能夠到達(dá)200Wh/kg以上，乃至能夠和部分三元鋰電池媲美。
此外，磷酸錳鐵鋰電池的低溫功能也會(huì)有顯著的進(jìn)步。更重要的是，磷酸錳鐵鋰電池的安全性、循環(huán)壽數(shù)和磷酸鐵鋰電池十分挨近。
也便是說(shuō)，磷酸錳鐵鋰電池承繼了磷酸鐵鋰電池安全性高、循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)的長(zhǎng)處，一起又彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低，低溫功能差的缺點(diǎn)。
因而，磷酸錳鐵鋰電池似乎是磷酸鐵鋰電池最好的代替品。
跟著車(chē)企關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)安全性的要求越來(lái)越高，磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量現(xiàn)已超過(guò)了三元鋰電池。這也意味著磷酸錳鐵鋰電池將會(huì)具有十分寬廣的商場(chǎng)空間。
那么，這種電池的功能為何會(huì)有顯著進(jìn)步?是否還存在必定的技能難點(diǎn)?現(xiàn)在量產(chǎn)進(jìn)展如何?
寧德年代下場(chǎng)搞特斯拉明年就將裝車(chē)
盡管因?yàn)楣┴浱厮估瑢幍履甏鶰3P電池再次走入群眾視界，但其實(shí)在本年2月份的時(shí)分，寧德年代的M3P電池就初次呈現(xiàn)在群眾視界中了。
▲寧德年代此前曾預(yù)告M3P電池(圖源網(wǎng)絡(luò))
其時(shí)大家從電池的命名方法猜想，M3P電池或許便是磷酸錳鐵鋰電池。
不過(guò)，寧德年代方面則表明：“M3P是依據(jù)新型資料系統(tǒng)研制的電池，精確說(shuō)來(lái)不是磷酸錳鐵鋰，還包含其他金屬元素，公司稱(chēng)之為磷酸鹽系統(tǒng)的三元。新電池的能量密度高于磷酸鐵鋰，但本錢(qián)比三元鋰更低”。
從寧德年代的描述來(lái)看，M3P電池是在原有的電池化學(xué)系統(tǒng)上，添加了一些錳元素和其他的金屬元素，是一種進(jìn)一步優(yōu)化的磷酸錳鐵鋰電池。
盡管具體做法上存在必定的不同，但整體思路也是往動(dòng)力電池資料系統(tǒng)內(nèi)加入更多的錳元素。
在本年的國(guó)際動(dòng)力電池大會(huì)上，寧德年代方面表明M3P電池現(xiàn)已完成了量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在明年推向商場(chǎng)運(yùn)用，而結(jié)合此前的報(bào)導(dǎo)來(lái)看，第一批裝車(chē)的車(chē)型應(yīng)該便是特斯拉ModelY。
▲特斯拉ModelY
特斯拉之所以會(huì)挑選選用這種新電池，首要跟其關(guān)于這一技能思路的認(rèn)可有關(guān)。
在電池方面，馬斯克曾多次側(cè)重，電動(dòng)汽車(chē)和動(dòng)力電池的大規(guī)模出產(chǎn)需要數(shù)千萬(wàn)噸資料，乃至數(shù)億噸電池資料，因而，這些電池原資料必須是隨處可見(jiàn)的一般資料，否則就無(wú)法進(jìn)行規(guī)?；霎a(chǎn)。
而全球錳礦資源十分豐富，恰好符合馬斯克所說(shuō)的隨處可見(jiàn)且一般。
因而，馬斯克從前多次談及錳元素。在2020年的電池日活動(dòng)上，馬斯克就表明對(duì)錳金屬感興趣。
本年1月份的時(shí)分，馬斯克還宣布推特表明，錳能夠代替鐵和磷，因?yàn)殄i需要更少的鋰元素，還能夠在更高的電壓下工作。
而特斯拉柏林工廠開(kāi)幕的時(shí)分，馬斯克在被提問(wèn)到“石墨烯電池”時(shí)，曾坦言因?yàn)槭╇姵卮嬖谥谱鞯膹?fù)雜性，他對(duì)此持懷疑態(tài)度。緊接著他表明，特斯拉正在用更多的資料制作電池，其中側(cè)重說(shuō)到了錳基陰極電池的化學(xué)潛力。
▲馬斯克在柏林工廠開(kāi)幕式上宣布演講
從馬斯克過(guò)往的言論中也不難發(fā)現(xiàn)，特斯拉關(guān)于錳元素在電池中的效果十分看好，很早就開(kāi)端嘗試將其工業(yè)化了。
現(xiàn)在寧德年代含有錳元素的動(dòng)力電池現(xiàn)已走到了大規(guī)模量產(chǎn)的前夜，一起寧德年代作為特斯拉在國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池供應(yīng)商之一，向特斯拉提供這種電池也就不奇怪了。
也正因?yàn)閷幍履甏吞厮估囊黄鹛暨x，另一種含錳元素的磷酸錳鐵鋰電池也開(kāi)端走向群眾視界中。
磷酸鐵電池迎來(lái)改革能量密度進(jìn)一步進(jìn)步
磷酸錳鐵鋰電池，望文生義便是在磷酸鐵鋰電池的正極資料基礎(chǔ)上加入錳元素，然后取得一種新型動(dòng)力電池。
這種電池盡管在最近一段時(shí)刻才走入到群眾的視界中，但其誕生的時(shí)刻卻并非現(xiàn)在。
從專(zhuān)利申請(qǐng)的情況來(lái)看，早在2005年開(kāi)端就零散有關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的專(zhuān)利申請(qǐng)，此后也一直有相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)。
▲國(guó)家專(zhuān)利局相關(guān)專(zhuān)利情況
而在具體的工業(yè)化方面，比亞迪在2013年開(kāi)端了研究，在2014年的“2014中國(guó)新能源汽車(chē)工業(yè)三基工程工作會(huì)議”中，王傳福就曾說(shuō)到其找到了新的技能方向，即為磷酸錳鐵鋰電池(LMFP)。
乃至在2015年，工信部目錄中呈現(xiàn)的新款e6車(chē)型就搭載了磷酸錳鐵鋰電池。
因?yàn)槠鋾r(shí)技能條件并不老練，再加上三元鋰電池逐漸興起成為干流的動(dòng)力電池，有音訊稱(chēng)比亞迪在2016年就終止了相關(guān)研究。
由此可見(jiàn)，磷酸錳鐵鋰電池并不算是一項(xiàng)新技能。
現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量超過(guò)了三元鋰電池，揭露數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，上半年磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量到達(dá)了64.4GWh，占比58.5%;三元鋰電池的裝車(chē)量達(dá)45.6GWh，占比41.4%。
能夠說(shuō)，磷酸鐵鋰電池又迎來(lái)了春天。
但現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池的能量密度現(xiàn)已挨近天花板，在原有的化學(xué)系統(tǒng)上很難再做進(jìn)一步的進(jìn)步。而磷酸錳鐵鋰電池便是一個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展方向。
與磷酸鐵鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池有兩大優(yōu)勢(shì)。
首先便是磷酸錳鐵鋰電池的能量密度會(huì)有顯著的進(jìn)步。國(guó)海證券研究顯現(xiàn)，磷酸錳鐵鋰的電壓渠道為4.1V，而磷酸鐵鋰電池電壓渠道為3.4V，依據(jù)能量密度=克容量*電壓的計(jì)算公式，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度最多能夠進(jìn)步20%左右。
現(xiàn)階段比亞迪刀片電池的單體能量密度在160Wh/kg左右，系統(tǒng)能量密度為140Wh/kg左右，搭載了刀片電池之后，比亞迪漢EV在NEDC工況下，最高續(xù)航能夠到達(dá)605公里。
而磷酸錳鐵鋰電池的單體能量密度預(yù)計(jì)能夠到達(dá)200Wh/kg以上，和NCM523三元鋰電池的單體能量密度挨近。NCM523的單體能量密度為180～210Wh/kg，系統(tǒng)能量密度能夠到達(dá)161Wh/kg以上，也能夠讓電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航輕松突破600公里。
現(xiàn)在榮威ER6、幾何APro，乃至現(xiàn)在十分熾熱的極氪001都有選用NCM523的版別，其續(xù)航也根本都在600公里以上。
這首要是因?yàn)殄i元素的加入使得電壓渠道進(jìn)步，然后進(jìn)步了能量密度，彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低的短板。
另一個(gè)杰出優(yōu)勢(shì)則是低溫功能好。國(guó)海證券研究顯現(xiàn)，錳酸鐵鋰電池在-20℃下容量保持率能夠到達(dá)約75%，而磷酸鐵鋰的容量保持率為60%-70%。
▲磷酸錳鐵鋰電池低溫功能愈加杰出(圖源國(guó)海證券)
這也意味著在同樣的低溫功能下，磷酸錳鐵鋰電池的帶電量更大，因而其低溫功能會(huì)愈加優(yōu)異。
而這首要是因?yàn)榱姿徨i鐵鋰的一次顆粒小于磷酸鐵鋰，因而鋰離子的運(yùn)輸途徑更短。
別的，磷酸錳鐵鋰電池的安全性和循環(huán)功能也能夠和磷酸鐵鋰電池比肩。磷酸錳鐵鋰電池也屬于橄欖石結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要強(qiáng)于三元鋰電池的層狀氧化物結(jié)構(gòu)。
而錳元素是一種導(dǎo)電性十分差的金屬元素，鋰離子在電池中進(jìn)行充放電動(dòng)作并不會(huì)影響到錳元素，所以其安全功能夠得到保證。
整體來(lái)看，磷酸錳鐵鋰電池彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰電池能量密度低、低溫功能差的缺點(diǎn)，但安全性高、循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)的長(zhǎng)處又得到了承繼。毫不夸大的說(shuō)，磷酸錳鐵鋰電池便是磷酸鐵鋰電池的晉級(jí)版。
即使與三元鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池也具備安全性高、本錢(qián)低的優(yōu)勢(shì)。因而，一旦這種電池完成規(guī)?；慨a(chǎn)，或許將會(huì)快速占領(lǐng)商場(chǎng)。
仍存在必定缺點(diǎn)可與三元資料調(diào)配運(yùn)用
但磷酸錳鐵鋰電池也并非白璧無(wú)瑕的產(chǎn)品，否則也不可能直到今日還未完成大規(guī)模量產(chǎn)。在現(xiàn)在的技能條件下，磷酸錳鐵鋰電池也存在多個(gè)顯著的問(wèn)題。
國(guó)海證券報(bào)告顯現(xiàn)，磷酸錳鐵鋰的雙電壓渠道不穩(wěn)定，磷酸錳鐵鋰電池具有錳鐵兩個(gè)電壓渠道，錳的電壓渠道高于鐵，因而在錳與鐵的氧化還原方面、電壓切換方面都會(huì)比較困難，這也導(dǎo)致后期電池的BMS比較困難。
其次這種電池的電導(dǎo)率也比較低，電子在磷酸錳鐵鋰躍遷能系遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰，導(dǎo)致電導(dǎo)率比較低，如果做一個(gè)比喻的話(huà)，磷酸鐵鋰能夠類(lèi)比為半導(dǎo)體，而磷酸錳鐵鋰則類(lèi)似于絕緣體，而磷酸錳鐵鋰正極資料的加工難度也要比磷酸鐵鋰更高。
別的錳離子在姜-泰勒效應(yīng)下會(huì)導(dǎo)致錳溶出，在負(fù)極外表沉積，終究破壞SEI膜(液態(tài)鋰離子電池初次充放電過(guò)程中，電極資料與電解液在固液相界面上產(chǎn)生反響構(gòu)成一層覆蓋于電極資料外表的鈍化層)，影響到電池的安全性。
而這些要素也一直是磷酸錳鐵鋰電池沒(méi)有完成大規(guī)模量產(chǎn)的原因。
不過(guò)，現(xiàn)階段電池企業(yè)關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的注重程度正在不斷進(jìn)步，頭部企業(yè)正在逐漸破解這些問(wèn)題，首要的改性辦法有納米化、碳包覆、金屬離子摻雜、與三元資料復(fù)用，且可一起運(yùn)用以上多種辦法。
納米化原理為將顆?？s小至納米尺寸后能夠削減鋰離子在正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散途徑，以便高效脫嵌，進(jìn)步對(duì)應(yīng)電池的倍率功能，也能進(jìn)步活性顆粒的比外表積，進(jìn)步與電解液的反響，以使功能得到進(jìn)步。
▲納米棒狀錳鐵鋰結(jié)構(gòu)(圖源國(guó)海證券)
碳包覆則是經(jīng)過(guò)導(dǎo)電碳和磷酸錳鐵鋰構(gòu)建快速導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使電子在充放電過(guò)程中能夠在活性物質(zhì)之間敏捷搬遷，降低電池的內(nèi)阻和充放電極化。而碳包覆也能夠避免與電解液產(chǎn)生副反響，改進(jìn)其高溫功能和循環(huán)功能。
金屬離子摻雜是從晶格內(nèi)部改動(dòng)資料的導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散性，摻雜離子可使晶格產(chǎn)生缺點(diǎn)，并可抑制姜-泰勒效應(yīng)，然后進(jìn)步資料功能。
比較有意思的一點(diǎn)是，磷酸錳鐵鋰電池還能夠和三元資料進(jìn)行復(fù)配，經(jīng)過(guò)磷酸錳鐵鋰包覆三元資料，復(fù)合資料兼具磷酸錳鐵鋰的低本錢(qián)、高安全性以及三元資料的高能量密度的優(yōu)勢(shì)，一起電池具有優(yōu)異的循環(huán)功能。
▲復(fù)合資料電池安全性更好(圖源國(guó)海證券)
例如磷酸錳鐵鋰復(fù)合80%的三元523資料后，電池能量密度沒(méi)有顯著改變，但其安全功能得到了顯著的進(jìn)步，一起本錢(qián)也會(huì)較三元系統(tǒng)更低。
而依照寧德年代的說(shuō)法，其M3P電池“還包含其他金屬元素，公司稱(chēng)之為磷酸鹽系統(tǒng)的三元”，從這點(diǎn)來(lái)看，該電池或許就選用了復(fù)合資料。
盡管磷酸錳鐵鋰電池存在必定的問(wèn)題，但現(xiàn)在現(xiàn)已有了較為有用的處理方法，現(xiàn)已站到了量產(chǎn)的大門(mén)前。
電池企業(yè)資料商現(xiàn)已布局即將大規(guī)模出產(chǎn)
現(xiàn)在現(xiàn)已有越來(lái)越多的電池企業(yè)開(kāi)端參加到磷酸錳鐵鋰電池的研制中了。
除了上面說(shuō)到的寧德年代，有商場(chǎng)音訊稱(chēng)，比亞迪旗下的弗迪電池在本年初小批量采購(gòu)磷酸錳鐵鋰資料，正在進(jìn)行內(nèi)部研制。
7月13日，比亞迪方面也就“研制磷酸錳鐵鋰電池”的傳聞進(jìn)行了回應(yīng)，表明“關(guān)于電池的各種資料，都會(huì)有研究。”
比亞迪的回應(yīng)也算是證明了其內(nèi)部正在對(duì)這種電池進(jìn)行研制。
此外，音訊人士稱(chēng)，國(guó)軒高科現(xiàn)已在錳基電池方面深耕多年，現(xiàn)已取得了多項(xiàng)專(zhuān)利和新產(chǎn)品證書(shū)。
媒體報(bào)導(dǎo)稱(chēng)，欣旺達(dá)、億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池現(xiàn)已在本年上半年經(jīng)過(guò)了電池中試環(huán)節(jié)，正在送樣品給車(chē)企測(cè)試。
車(chē)東西此前也曾聯(lián)絡(luò)中創(chuàng)新航方面，得到的回復(fù)為：年內(nèi)也會(huì)有關(guān)于磷酸錳鐵鋰電池的發(fā)布。
整體上來(lái)看，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)首要的動(dòng)力電池廠商都現(xiàn)已進(jìn)行了磷酸錳鐵鋰電池的布局。而該化學(xué)系統(tǒng)的電池此前現(xiàn)已在兩輪電動(dòng)汽車(chē)方面完成了量產(chǎn)，車(chē)用電池也現(xiàn)已在進(jìn)行樣品測(cè)試了。
據(jù)了解出產(chǎn)磷酸錳鐵鋰電池與出產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的出產(chǎn)設(shè)備改變較小，無(wú)需重建產(chǎn)線(xiàn)，改變本錢(qián)低。也便是說(shuō)，一旦樣品測(cè)試經(jīng)過(guò)，或許很快就將完成規(guī)?；慨a(chǎn)。
而正極資料廠商如德方納米、力泰鋰能、容百科技、當(dāng)升科技等都現(xiàn)已完成了磷酸錳鐵鋰資料的開(kāi)發(fā)，都現(xiàn)已規(guī)劃了必定的產(chǎn)能。
依照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，到2023年，磷酸錳鐵鋰電池將會(huì)快速上量，未來(lái)或許會(huì)完全代替磷酸鐵鋰電池。
結(jié)語(yǔ)：動(dòng)力電池技能仍在持續(xù)進(jìn)步
在電動(dòng)化年代，動(dòng)力電池現(xiàn)已成為最核心的零部件了，而在動(dòng)力電池領(lǐng)域內(nèi)也在產(chǎn)生必定的改變。
在曩昔的幾年內(nèi)，因?yàn)檠a(bǔ)貼方針的效果和車(chē)企消費(fèi)者關(guān)于續(xù)航里程的追求，三元鋰電池敏捷成為干流，而最近兩年，跟著群眾關(guān)于安全性的注重和對(duì)本錢(qián)的考慮，磷酸鐵鋰電池又開(kāi)端快速占領(lǐng)商場(chǎng)。
但整體上來(lái)看，現(xiàn)階段干流的電池技能路線(xiàn)只有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，而且這兩條途徑還在持續(xù)發(fā)展，在三元系統(tǒng)方面連續(xù)呈現(xiàn)了5系三元鋰、6系三元鋰、8系三元鋰等，而且還在持續(xù)更新。
而在磷酸鐵鋰方面，此前多會(huì)集在封裝方法的改變，如刀片電池等，而跟著技能的不斷發(fā)展，研制人員也開(kāi)端在化學(xué)系統(tǒng)方面發(fā)力，開(kāi)端研制磷酸錳鐵鋰電池。
從這點(diǎn)來(lái)看，盡管動(dòng)力電池行業(yè)現(xiàn)階段呈現(xiàn)了瓶頸，但卻從未止步，因而未來(lái)或許也會(huì)有更好的動(dòng)力電池產(chǎn)品呈現(xiàn)。車(chē)東西作者：Juice
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寧德年代特斯拉
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