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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，計劃2024年量產(chǎn)。
據(jù)國軒高科國際業(yè)務板塊執(zhí)行總裁程騫介紹，啟晨L600 LMFP電芯實現(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)能量密度達到190Wh/kg。正因為啟晨材料的高能量密度，不用三元材料，同樣可以做到續(xù)航1000km。
“近年來，磷酸鐵鋰（LFP）技術(shù)重獲市場認可，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。進一步提高能量密度需要化學體系提升，摻雜錳元素的磷酸鐵鋰技術(shù)應運而生。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、導電率低、壓實密度低等問題。”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，極簡的電氣設計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，體積成組效率卻達到了76%，pack能量密度達到了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。目前，該產(chǎn)品通過了新國標的針刺、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個月，我國磷酸鐵鋰電池累計產(chǎn)量113.4GWh，占總產(chǎn)量的64.1%；累計裝車量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率低、循環(huán)性能差等劣勢。
與此同時，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，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，2020年有30項，2021年有33項相關(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，有媒體報道，寧德時代、欣旺達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，且寧德時代計劃于當年下半年量產(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，寧德時代回應，計劃推出的新產(chǎn)品M3P準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，寧德時代董事長、總經(jīng)理曾毓群表示：“M3P大規(guī)模應用情況下降本增效，低溫性能、能量密度優(yōu)于鐵鋰，成本優(yōu)于三元。預計將于今年量產(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)濟性。
當升科技今年1月成立合資公司當升蜀道（攀枝花）新材料有限公司，負責磷酸（錳）鐵鋰產(chǎn)業(yè)基地項目，目前正按計劃推進項目基地的建設。該基地規(guī)劃擬建成年產(chǎn)30萬噸磷酸（錳）鐵鋰產(chǎn)能，首期項目計劃建成年產(chǎn)12萬噸磷酸（錳）鐵鋰生產(chǎn)線及配套設施，總投資為人民幣25億元。
同在1月，德方納米接受機構(gòu)調(diào)研時表示，公司的年產(chǎn)11萬噸磷酸錳鐵鋰項目已經(jīng)投產(chǎn)，正在進行產(chǎn)能爬坡。產(chǎn)品的測試指標目前已通過了下游客戶的驗證，從當前的驗證結(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，青島乾運高科新材料股份有限公司與江蘇省鹽城市響水縣簽訂項目投資協(xié)議書，計劃落戶總投資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，預計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。
(責任編輯：子蕊)
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