全國
手機版|
關注公眾號|
下載手機APP 磷酸鐵鋰電池將要迎來最大革新!
日前，有媒體報導稱，寧德年代將會在本年第四季度向特斯拉供應最新的產品M3P電池，將會搭載到ModelY車型上。而這款車會在明年初上市。
寧德年代盡管沒有明確說理解M3P電池是何種電池，但因為M是錳元素的化學代號，再加上馬斯克此前多次揭露談到錳電池，因而不少人推測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力電池行業熱門話題。現在國內簡直一切的動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版別，在原來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步15～20%左右，單體能量密度能夠到達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有顯著的進步。更重要的是，磷酸錳鐵鋰電池的安全性、循環壽數和磷酸鐵鋰電池十分挨近。
也便是說，磷酸錳鐵鋰電池承繼了磷酸鐵鋰電池安全性高、循環壽數長的長處，一起又彌補了磷酸鐵鋰電池能量密度低，低溫功能差的缺點。
因而，磷酸錳鐵鋰電池似乎是磷酸鐵鋰電池最好的代替品。
跟著車企關于電動汽車安全性的要求越來越高，磷酸鐵鋰電池的裝機量現已超過了三元鋰電池。這也意味著磷酸錳鐵鋰電池將會具有十分寬廣的商場空間。
那么，這種電池的功能為何會有顯著進步?是否還存在必定的技能難點?現在量產進展如何?
寧德年代下場搞特斯拉明年就將裝車
盡管因為供貨特斯拉，寧德年代M3P電池再次走入群眾視界，但其實在本年2月份的時分，寧德年代的M3P電池就初次呈現在群眾視界中了。
▲寧德年代此前曾預告M3P電池(圖源網絡)
其時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，寧德年代方面則表明：“M3P是依據新型資料系統研制的電池，精確說來不是磷酸錳鐵鋰，還包含其他金屬元素，公司稱之為磷酸鹽系統的三元。新電池的能量密度高于磷酸鐵鋰，但本錢比三元鋰更低”。
從寧德年代的描述來看，M3P電池是在原有的電池化學系統上，添加了一些錳元素和其他的金屬元素，是一種進一步優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力電池資料系統內加入更多的錳元素。
在本年的國際動力電池大會上，寧德年代方面表明M3P電池現已完成了量產，預計在明年推向商場運用，而結合此前的報導來看，第一批裝車的車型應該便是特斯拉ModelY。
▲特斯拉ModelY
特斯拉之所以會挑選選用這種新電池，首要跟其關于這一技能思路的認可有關。
在電池方面，馬斯克曾多次側重，電動汽車和動力電池的大規模出產需要數千萬噸資料，乃至數億噸電池資料，因而，這些電池原資料必須是隨處可見的一般資料，否則就無法進行規模化出產。
而全球錳礦資源十分豐富，恰好符合馬斯克所說的隨處可見且一般。
因而，馬斯克從前多次談及錳元素。在2020年的電池日活動上，馬斯克就表明對錳金屬感興趣。
本年1月份的時分，馬斯克還宣布推特表明，錳能夠代替鐵和磷，因為錳需要更少的鋰元素，還能夠在更高的電壓下工作。
而特斯拉柏林工廠開幕的時分，馬斯克在被提問到“石墨烯電池”時，曾坦言因為石墨烯電池存在制作的復雜性，他對此持懷疑態度。緊接著他表明，特斯拉正在用更多的資料制作電池，其中側重說到了錳基陰極電池的化學潛力。
▲馬斯克在柏林工廠開幕式上宣布演講
從馬斯克過往的言論中也不難發現，特斯拉關于錳元素在電池中的效果十分看好，很早就開端嘗試將其工業化了。
現在寧德年代含有錳元素的動力電池現已走到了大規模量產的前夜，一起寧德年代作為特斯拉在國內的動力電池供應商之一，向特斯拉提供這種電池也就不奇怪了。
也正因為寧德年代和特斯拉的一起挑選，另一種含錳元素的磷酸錳鐵鋰電池也開端走向群眾視界中。
磷酸鐵電池迎來改革能量密度進一步進步
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上加入錳元素，然后取得一種新型動力電池。
這種電池盡管在最近一段時刻才走入到群眾的視界中，但其誕生的時刻卻并非現在。
從專利申請的情況來看，早在2005年開端就零散有關于磷酸錳鐵鋰電池的專利申請，此后也一直有相關專利申請。
▲國家專利局相關專利情況
而在具體的工業化方面，比亞迪在2013年開端了研究，在2014年的“2014中國新能源汽車工業三基工程工作會議”中，王傳福就曾說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，工信部目錄中呈現的新款e6車型就搭載了磷酸錳鐵鋰電池。
因為其時技能條件并不老練，再加上三元鋰電池逐漸興起成為干流的動力電池，有音訊稱比亞迪在2016年就終止了相關研究。
由此可見，磷酸錳鐵鋰電池并不算是一項新技能。
現在磷酸鐵鋰電池的裝機量超過了三元鋰電池，揭露數據顯現，上半年磷酸鐵鋰電池的裝機量到達了64.4GWh，占比58.5%;三元鋰電池的裝車量達45.6GWh，占比41.4%。
能夠說，磷酸鐵鋰電池又迎來了春天。
但現在磷酸鐵鋰電池的能量密度現已挨近天花板，在原有的化學系統上很難再做進一步的進步。而磷酸錳鐵鋰電池便是一個不錯的發展方向。
與磷酸鐵鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池有兩大優勢。
首先便是磷酸錳鐵鋰電池的能量密度會有顯著的進步。國海證券研究顯現，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，依據能量密度=克容量*電壓的計算公式，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度最多能夠進步20%左右。
現階段比亞迪刀片電池的單體能量密度在160Wh/kg左右，系統能量密度為140Wh/kg左右，搭載了刀片電池之后，比亞迪漢EV在NEDC工況下，最高續航能夠到達605公里。
而磷酸錳鐵鋰電池的單體能量密度預計能夠到達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，系統能量密度能夠到達161Wh/kg以上，也能夠讓電動汽車的續航輕松突破600公里。
現在榮威ER6、幾何APro，乃至現在十分熾熱的極氪001都有選用NCM523的版別，其續航也根本都在600公里以上。
這首要是因為錳元素的加入使得電壓渠道進步，然后進步了能量密度，彌補了磷酸鐵鋰電池能量密度低的短板。
另一個杰出優勢則是低溫功能好。國海證券研究顯現，錳酸鐵鋰電池在-20℃下容量保持率能夠到達約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，因而其低溫功能會愈加優異。
而這首要是因為磷酸錳鐵鋰的一次顆粒小于磷酸鐵鋰，因而鋰離子的運輸途徑更短。
別的，磷酸錳鐵鋰電池的安全性和循環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構類型，其結構穩定性要強于三元鋰電池的層狀氧化物結構。
而錳元素是一種導電性十分差的金屬元素，鋰離子在電池中進行充放電動作并不會影響到錳元素，所以其安全功能夠得到保證。
整體來看，磷酸錳鐵鋰電池彌補了磷酸鐵鋰電池能量密度低、低溫功能差的缺點，但安全性高、循環壽數長的長處又得到了承繼。毫不夸大的說，磷酸錳鐵鋰電池便是磷酸鐵鋰電池的晉級版。
即使與三元鋰電池比較，磷酸錳鐵鋰電池也具備安全性高、本錢低的優勢。因而，一旦這種電池完成規模化量產，或許將會快速占領商場。
仍存在必定缺點可與三元資料調配運用
但磷酸錳鐵鋰電池也并非白璧無瑕的產品，否則也不可能直到今日還未完成大規模量產。在現在的技能條件下，磷酸錳鐵鋰電池也存在多個顯著的問題。
國海證券報告顯現，磷酸錳鐵鋰的雙電壓渠道不穩定，磷酸錳鐵鋰電池具有錳鐵兩個電壓渠道，錳的電壓渠道高于鐵，因而在錳與鐵的氧化還原方面、電壓切換方面都會比較困難，這也導致后期電池的BMS比較困難。
其次這種電池的電導率也比較低，電子在磷酸錳鐵鋰躍遷能系遠高于磷酸鐵鋰，導致電導率比較低，如果做一個比喻的話，磷酸鐵鋰能夠類比為半導體，而磷酸錳鐵鋰則類似于絕緣體，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-泰勒效應下會導致錳溶出，在負極外表沉積，終究破壞SEI膜(液態鋰離子電池初次充放電過程中，電極資料與電解液在固液相界面上產生反響構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有完成大規模量產的原因。
不過，現階段電池企業關于磷酸錳鐵鋰電池的注重程度正在不斷進步，頭部企業正在逐漸破解這些問題，首要的改性辦法有納米化、碳包覆、金屬離子摻雜、與三元資料復用，且可一起運用以上多種辦法。
納米化原理為將顆粒縮小至納米尺寸后能夠削減鋰離子在正極活性物質顆粒內部的擴散途徑，以便高效脫嵌，進步對應電池的倍率功能，也能進步活性顆粒的比外表積，進步與電解液的反響，以使功能得到進步。
▲納米棒狀錳鐵鋰結構(圖源國海證券)
碳包覆則是經過導電碳和磷酸錳鐵鋰構建快速導電網絡，使電子在充放電過程中能夠在活性物質之間敏捷搬遷，降低電池的內阻和充放電極化。而碳包覆也能夠避免與電解液產生副反響，改進其高溫功能和循環功能。
金屬離子摻雜是從晶格內部改動資料的導電性和離子擴散性，摻雜離子可使晶格產生缺點，并可抑制姜-泰勒效應，然后進步資料功能。
比較有意思的一點是，磷酸錳鐵鋰電池還能夠和三元資料進行復配，經過磷酸錳鐵鋰包覆三元資料，復合資料兼具磷酸錳鐵鋰的低本錢、高安全性以及三元資料的高能量密度的優勢，一起電池具有優異的循環功能。
▲復合資料電池安全性更好(圖源國海證券)
例如磷酸錳鐵鋰復合80%的三元523資料后，電池能量密度沒有顯著改變，但其安全功能得到了顯著的進步，一起本錢也會較三元系統更低。
而依照寧德年代的說法，其M3P電池“還包含其他金屬元素，公司稱之為磷酸鹽系統的三元”，從這點來看，該電池或許就選用了復合資料。
盡管磷酸錳鐵鋰電池存在必定的問題，但現在現已有了較為有用的處理方法，現已站到了量產的大門前。
電池企業資料商現已布局即將大規模出產
現在現已有越來越多的電池企業開端參加到磷酸錳鐵鋰電池的研制中了。
除了上面說到的寧德年代，有商場音訊稱，比亞迪旗下的弗迪電池在本年初小批量采購磷酸錳鐵鋰資料，正在進行內部研制。
7月13日，比亞迪方面也就“研制磷酸錳鐵鋰電池”的傳聞進行了回應，表明“關于電池的各種資料，都會有研究。”
比亞迪的回應也算是證明了其內部正在對這種電池進行研制。
此外，音訊人士稱，國軒高科現已在錳基電池方面深耕多年，現已取得了多項專利和新產品證書。
媒體報導稱，欣旺達、億緯鋰能的磷酸錳鐵鋰電池現已在本年上半年經過了電池中試環節，正在送樣品給車企測試。
車東西此前也曾聯絡中創新航方面，得到的回復為：年內也會有關于磷酸錳鐵鋰電池的發布。
整體上來看，現在國內首要的動力電池廠商都現已進行了磷酸錳鐵鋰電池的布局。而該化學系統的電池此前現已在兩輪電動汽車方面完成了量產，車用電池也現已在進行樣品測試了。
據了解出產磷酸錳鐵鋰電池與出產磷酸鐵鋰電池的出產設備改變較小，無需重建產線，改變本錢低。也便是說，一旦樣品測試經過，或許很快就將完成規模化量產。
而正極資料廠商如德方納米、力泰鋰能、容百科技、當升科技等都現已完成了磷酸錳鐵鋰資料的開發，都現已規劃了必定的產能。
依照現在的發展趨勢來看，到2023年，磷酸錳鐵鋰電池將會快速上量，未來或許會完全代替磷酸鐵鋰電池。
結語：動力電池技能仍在持續進步
在電動化年代，動力電池現已成為最核心的零部件了，而在動力電池領域內也在產生必定的改變。
在曩昔的幾年內，因為補貼方針的效果和車企消費者關于續航里程的追求，三元鋰電池敏捷成為干流，而最近兩年，跟著群眾關于安全性的注重和對本錢的考慮，磷酸鐵鋰電池又開端快速占領商場。
但整體上來看，現階段干流的電池技能路線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發展，在三元系統方面連續呈現了5系三元鋰、6系三元鋰、8系三元鋰等，而且還在持續更新。
而在磷酸鐵鋰方面，此前多會集在封裝方法的改變，如刀片電池等，而跟著技能的不斷發展，研制人員也開端在化學系統方面發力，開端研制磷酸錳鐵鋰電池。
從這點來看，盡管動力電池行業現階段呈現了瓶頸，但卻從未止步，因而未來或許也會有更好的動力電池產品呈現。車東西作者：Juice
標簽：
寧德年代特斯拉
（免費聲明：
1、本網站中的文章（包含轉貼文章）的版權僅歸原作者一切，若作者有版權聲明的或文章從其它網站轉載而順便有原一切站的版權聲明者，其版權歸屬以順便聲明為準。
2、本網站轉載于網絡的資訊內容及文章，咱們會盡可能注明出處，但不排除來源不明的情況。如果您覺得侵犯了您的權益，請告訴咱們更正。若未聲明，則視為默許。由此而導致的任何法律爭議和結果，本站不承當任何責任。
3、本網站所轉載的資訊內容，僅代表作者自己的觀點，與本網站態度無關。
4、如有問題可聯絡導航網編輯部，電話：010-88376188，電子郵件：bianjibu@okcis.cn）
