如果常留意新能源領域的新聞，不難發現今年有很多電池企業、正極材料廠商都在積極布局磷酸錳鐵鋰產業。其中電池企業的代表有寧德時代、比亞迪、國軒高科等，正極廠商則是德方納米、力泰鋰能等。

德方納米年產11萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地項目在云南曲靖正式投產

為什么這些廠商愿意投資磷酸錳鐵鋰（LMFP），它有什么過人之處？這么多的廠商動作，是否又證明了磷酸錳鐵鋰就快跟上了鋰電正極材料的商業化大隊呢？

為什么磷酸錳鐵鋰值得投資？

目前來講，要想滿足電動汽車商業化的要求，只能不斷研發出新型正極材料，而作為車用動力電池正極材料，低成本、高安全性、高比能量成為新動向。這就是許多公司機構在改善現有正極材料的性能之余，還對新型動力電池正極材料進行研發的主要原因。

目前主要的開發方向有：

a）高比能量、高安全性正極材料的開發

b）高功率、高比能量正極材料的開發

c）提高三元材料體系的安全性

磷酸錳鐵鋰受到重視，主要原因是目前主流的兩種正極材料各有缺陷。首先，磷酸鐵鋰（LFP）的比能量低，無法完全適應鋰離子動力電池市場對其超高比能量的技術要求；其次，三元材料（NCM）因其比能量更高轉而被許多公司所選擇，但相對于磷酸鐵鋰，它的安全性更低，且對電池的安全規劃與技術流程掌握要求更高。因此，業界開始將目光投向了磷酸錳鐵鋰，這種性能介乎于兩者之間、但更安全的正極材料。

磷酸錳鐵鋰、磷酸鐵鋰和三元材料三種鋰離子電池的性能對比

磷酸鐵錳鋰正極材料的優勢包括：

①高電壓。相對于磷酸鐵鋰的3.4V低電壓，磷酸鐵錳鋰材料的電壓高達4.1V，而且，磷酸鐵錳鋰有兩個電壓平臺，高電壓平臺能夠提升電池的電壓，低電壓平臺則能很好地確定電池的剩余容量。

②高體積密度。小粒徑的磷酸鐵錳鋰能夠被填充到大粒徑的三元材料空隙中，增加了正極材料的體密度。

③高循環壽命，同三元材料500次循環壽命相比，磷酸鐵錳鋰的循環壽命為2000次。

總結一下：相較于三元材料，磷酸鐵鋰的熱穩定性和安全性較高，但是比能量低，而磷酸鐵錳鋰能夠保留磷酸鐵鋰電池的優點，同時由于其平臺電壓高，可以大幅度提高其理論比能量。另外，雖然磷酸錳鐵鋰成本較磷酸鐵鋰增加5%-10%左右，但考慮到錳鐵鋰能量密度提升約20%，磷酸錳鐵鋰單瓦時成本略低于磷酸鐵鋰，顯著低于三元材料。

所以，磷酸鐵錳鋰安全性能優于三元材料，能量密度高于磷酸鐵鋰，成本優勢明顯。因此確實是一種具備潛力的、值得被關注的電池優化技術路線。

磷酸錳鐵鋰的制備技術路線

目前磷酸鐵錳鋰的產業技術路線是與磷酸鐵鋰技術相融合，主要的目的是可以沿用磷酸鐵鋰的設備，從而降低成本投入。

電池級磷酸鐵錳鋰的工藝為：固相法和液相法，經過長時間的技術攻關都實現了關鍵技術的突破，都能實現大批量生產。

1、固相合成法

制備磷酸鐵錳鋰的設備工藝與現存固相法制備磷酸鐵鋰的工藝、設備相似，考慮量產成本和技術積累，未來行業主流廠商將以固相法制備為主。工藝流程包括前驅體研磨、熱處理、二次研磨及高溫煅燒，固相合成法工業化難度低、壓實密度高，但粒子尺寸大、分布不均勻造成材料一致性較差，且反應過程長、能耗較高。

高溫固相法

與磷酸鐵鋰工藝的區別是，固相法需要加一個磷酸錳前驅體研磨，研磨之后干燥、煅燒工藝設備可以相同。

2、液相法

液相法可進一步分為水熱法/溶劑熱法、溶膠-凝膠法、共沉淀法等。

水熱法使用范圍最廣泛，被用于生產納米級的正極材料，水熱法主要步驟為將可溶性亞鐵鹽和錳鹽、磷酸和氫氧化鋰溶解在去離子水中，并于反應釜中混合，升溫至120~374℃制得磷酸鐵錳鋰晶體，水熱法能耗、成本較低，可控制產品粒徑大小，但由于在高溫高壓的環境下生產，對設備、操作控制要求較高。

水熱法

溶膠-凝膠法是將各原料溶解在水或者乙醇中，經攪拌各組分形成均勻溶膠，再升高溫度使其凝膠化，再經高溫焙燒后得到成品，溶膠-凝膠法干燥得到的產品物相均勻、粒徑易控，但干燥過程較為復雜。

共沉淀法常用來合成錳鐵前驅體，再加入碳酸鋰和磷酸二氫銨經過球磨和煅燒后得到成品，共沉淀法操作相對簡單、容易實現量產。

在前道工序時，磷酸鐵錳鋰和磷酸鐵鋰可以使用一樣的設備，后道燒結工藝中，窯爐溫度和燒結工藝稍有改變，其它工藝步驟基本相似，設備更迭少。不過，做完磷酸鐵錳鋰之后設備殘留錳元素，不能直接用于制備磷酸鐵鋰，因此不能與磷酸鐵鋰工藝設備混用。

近年來磷酸錳鐵鋰相關專利申請數量快速增長，從目前的申請情況來看，各家企業技術百花齊放。德方納米專注于液相法，力泰鋰能（寧德時代參股）、斯科蘭德（容百科技控股）等同時進行液相與固相法的技術布局，同時錳鐵鋰制備方法也不局限于上述高溫固相法于液相法，光華科技等的制備工藝還包括微波法、球磨法等工藝。

不過磷酸錳鐵鋰目前仍存在雙電壓平臺、電子電導率低、鋰離子擴散速率慢及高倍率充放電容量損失嚴重的問題，具體表現為循環次數不夠、壓實密度不夠高帶來的容量有待提升、倍率差、單獨使用的場景受限等。

針對這些缺陷，目前業界主要采用顆粒結構調控、表面包覆、體相摻雜等單一措施或多手段協同進行改良，與磷酸鐵鋰改性方法基本相同。同時補鋰劑、新型鋰鹽等方案有望加速磷酸錳鐵鋰普及。

對磷酸錳鐵鋰顆粒進行碳包覆后的SEM圖

磷酸錳鐵鋰的產業化進程

回到開頭提到的話題，以下是部分電池企業、正極材料廠商對磷酸錳鐵鋰產業的布局。

德方納米：

2021年9月，公司建設“年產10萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地項目”，項目投資額不低于人民幣20億元。2022年9月表示， 11 萬噸磷酸錳鐵鋰正極材料已投產，并新增規劃建設年產33萬噸新型磷酸鹽系正極材料生產基地，預計一兩年后可實現產業化。

容百科技：

2022年9月2日在投資者互動平臺表示：目前公司具備6200噸/年磷酸錳鐵鋰產能，并向部分兩輪車頭部企業穩定出貨，月均200噸以上，產能及出貨進度處于國內第一梯隊。目前，斯科蘭德錳鐵鋰的生產線調試完成后可達到滿產。公司預計錳鐵鋰與三元摻混產品在今年年底完成量產認證，純用產品在明年一季度完成量產認證，2023年實現在部分車型的批量化應用。

寧德時代：

2015 年申請專利——鋰離子蓄電池復合正極材料及其制備方法，公開了一種磷酸錳鐵鋰和石墨烯復合正極材料及其制備方法。2022年7月，寧德時代、欣旺達、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，積極推薦量產規劃。天能股份2020年研發18650磷酸錳鐵鋰電芯。

當升科技：

2021年半年報中披露，公式正在針對電動車和高端儲能市場專項開發高性能的磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰材料。2022年7月在“新材料·新體系·新路線”戰略新品全球發布會上推出了全新的磷酸錳鐵鋰產品，實現了錳與鐵原子級融合，并利用多種元素協同修飾等手段大幅提升了材料綜合性能。市場消息顯示，其磷酸錳鐵鋰材料目前處于客戶認證階段。

百川股份：

2020 年，企業相關項目整體產品規模為年產 10 萬噸磷酸鐵、1.5 萬噸磷酸鐵鋰、1.5 萬噸磷酸錳鐵鋰，項目分期實施。

欣旺達：

欣旺達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。欣旺2022年8月4日在投資者互動平臺表示，公司已與國內外多家車廠就磷酸錳鐵鋰電池開展交流和合作，公司可以提供400~750公里續航里程要求的磷酸錳鐵鋰產品解決方案，批量交付時間以具體合作項目為準。

力泰鋰能：

公司現有2000噸磷酸錳鐵鋰生產線。公司計劃2021年9月至2022年3月期間，新增建設年產3000噸磷酸錳鐵鋰設備，新建年產2000噸磷酸錳鐵鋰前軀體裝置。

磷酸錳鐵鋰的市場空間

據華安證券預測，未來磷酸錳鐵鋰應用領域豐富，預計到2025 年市場需求有望達到144.13GWh，應用領域集中在以下幾個方面：

1、車用動力電池領域

磷酸錳鐵鋰純用復合皆有優勢，發展前景廣闊。一方面磷酸錳鐵鋰可替代磷酸鐵鋰在動力電池中的使用，另一方面磷酸錳鐵鋰可作為“穩定劑”，與三元材料復合使用。根據測算，他們預計到2025年，磷酸錳鐵鋰在車用動力電池領域總需求會達到80.7GWh。

2、兩輪電動車領域

高性價比磷酸錳鐵鋰市場份額快速推進。據測算，2025年全球兩輪電動車中磷酸鐵鋰占比或達35%，三元或錳酸鋰占比達65%，磷酸錳鐵鋰憑借其更明顯的性能和成本優勢，逐步替代磷酸鐵鋰或與三元復合使用，預計2025年在兩輪車領域中需求將達到18.43GWh。

3、儲能領域

磷酸錳鐵鋰比磷酸鐵鋰更具能量密度優勢。成熟的電力市場、相繼出臺的利好政策、日益凸顯的經濟空間都說明儲能領域巨大的發展潛力。預計在儲能領域，到2025年磷酸錳鐵鋰對磷酸鐵鋰替代率為10%，需求將達到45GWh。

結語

總之，目前磷酸錳鐵鋰產業化已進入加速期，可預見其在電動兩輪車+車用應用空間廣闊，許多主流電池廠都已對其進行測試，如寧德時代、億緯鋰能、欣旺達等；正極材料廠中，德方納米、力泰鋰能、容百科技、當升科技都已相繼推出產品。

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資料來源：

磷酸錳鐵鋰正極材料研究，高美玲。

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