入产能过剩周期,锂电行业竞争持续加剧,电池企业发展着力点放在两大方向:一是向内优化+向外产业链协同降本;二是打破产品性能“天花板”,走产品溢价路线。
兼具降低成本、提升性能两大属性,磷酸锰铁锂(LMFP)被视为正极材料升级方向之一。
理论上,磷酸锰铁锂的能量密度相较磷酸铁锂高出15%-20%,带动电池产品成本下降5%-10%。安全性方面,磷酸锰铁锂属于磷酸盐体系,热失控表现与磷酸铁锂相当。且相较磷酸铁锂具有更好的低温性能。在-20℃的条件下,磷酸锰铁锂能保持近80%的容量,可进一步拓宽磷酸盐电池的应用地域广度。
目前,在电池端,宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能、星恒电源、孚能科技、瑞浦兰钧等多家电池企业均在推进磷酸锰铁锂电池的研发和生产。在材料端,容百科技、德方纳米、湖南裕能、龙蟠科技、长远锂科等也在积极进行磷酸锰铁锂正极材料布局。
甚至于国际市场,磷酸锰铁锂技术路线也显现出“外溢”效应。2024年1月,宁德时代公布一项关于磷酸锰铁锂电池技术的国际专利;韩系电池巨头也在暗自发力布局磷酸锰铁锂电池产品。
随着动力、储能赛道竞争的日益残酷,电池企业维持持续增长已非易事,通过降本向存量市场要增长,通过产品革新向增量市场要利润已成为悬在每家电池企业头顶上的利剑。
需要直视的是,磷酸锰铁锂时代虽然近在咫尺,但是磷酸锰铁锂电池要走向大规模量产,在上游供应链方面仍面临诸多关卡需要解决。
一方面,尽管磷酸锰铁锂材料产业化在2023年呼声高昂,但是相比于磷酸铁锂的百万吨级出货,磷酸锰铁锂材料需求不及预期。另一方面,由于制备工艺尚未统一,技术瓶颈导致磷酸锰铁锂纯用产品鲜有突破,目前市场应用以混用为主。
那么,磷酸铁锰锂材料的价值是否被市场低估?磷酸铁锰锂材料大规模上量需要解决哪些难题?正极材料竞争日益加剧背景下,磷酸铁锰锂材料未来价值几何?
围绕上述问题,联想创投《科技瞭望塔》栏目近期与磷酸锰铁锂赛道黑马企业——深圳北宸创新材料科技有限公司(以下简称“北宸创新”)经营副总贺瑞萍女士进行了深度访谈,并对磷酸锰铁锂赛道的现状及未来发展进行了深入探讨。
从企业发展脉络看,北宸创新成立于2020年12月,拥有生产磷酸盐系列前驱体的行业独特平台型技术,并成为目前全球*可生产单一分子结构磷酸锰铁前驱体的公司。2023年,公司除了万吨级第四代高压实2.70g/cm3磷酸铁产线已经量产及出货外,同时已经实现磷酸锰铁锂前驱体千吨级产线量产及交货,产品已获全球*客户近百吨级合格验证。
访谈内容精选整理:
01
磷酸锰铁锂处于产业化爆发“前夜”
被视为磷酸铁锂的下一代升级路线,磷酸锰铁锂产业化已经实现从0到1。但在2023年,相比于磷酸铁锂百万吨级出货,磷酸锰铁锂出货量仅数千吨,且主要应用于两轮车市场。
联想创投:从市场呼声以及产业化落地来看,磷酸锰铁锂似乎有些“雷声大雨点小”,造成此种境况的原因是什么?
贺瑞萍:2023年磷酸锰铁锂处于产业化初期,一方面,新能源汽车增速放缓,产业链整体处于产能过剩状态,磷酸铁锂材料出清及降价持续占领市场;另一方面,磷酸锰铁锂材料受限于技术瓶颈,市场应用以混用为主,大规模应用仍受掣肘。
市面上常规磷酸锰铁锂的制备工艺普遍采用高温固相法、水热法、溶胶法、共沉淀法等,很难突破磷酸锰铁锂材料的纯相应用。而只有实现磷酸锰铁锂纯用,才能更好大规模满足车规级动力及大储能产品要求。(注:混用是指磷酸锰铁锂材料掺杂三元、锰酸锂等正极材料按配比混合使用;纯用是指将磷酸锰铁锂作为单一正极材料使用。)
联想创投:磷酸铁锰锂材料大规模量产需要怎样的契机,以及需要重点解决哪些问题?
贺瑞萍:磷酸锰铁锂想要达到万吨级甚至百万吨级出货水平,前提是把产品做好,把材料性能、质量及一致性、成本做到*优秀,既把锰和铁做成原子级别的结合,做出纯相的磷酸锰铁锂高性能正极材料,才是实现大规模应用的*途径。而要攻克磷酸锰铁锂的大规模量产,首先要越过“三座技术大山”——*是导电性能问题,比较低的扩散和电导,它的锂离子扩散比铁锂会低两个数量级。第二是它的压实密度比较低,因为它有比较小的颗粒,比较高的含碳量,压密普遍在2.3g/cm3左右,低于铁锂的2.6g/cm3。第三是有明显的Jahn-Teller姜泰勒效应,所有含三价锰的正极都有类似的现象,从尖晶石锰酸锂到富锂锰到锰铁锂都存在姜泰勒效应的影响,使得循环寿命还未能达到磷酸铁锂水平。
从目前行业情况来看,2023年磷酸锰铁锂技术不断进步,行业几乎所有主流电池及正极材料企业,无论是三元正极材料主流企业,还是磷酸盐正极材料企业都在重点开发推进磷酸锰铁锂材料研发与量产,部分磷酸锰铁锂企业在这三个技术方面有了很大的进步,屈指可数几家优秀企业基本可以做到比较好的混用水平。
站在正极材料技术发展角度,三元材料与磷酸铁锂材料主流技术工艺均是采用单一分子结构三元前驱体与磷酸铁前驱体路线。
北宸创新遵循技术及产业发展规律,通过研发生产单一分子结构磷酸锰铁前驱体,为磷酸锰铁锂正极制备提供产业化方案。单一分子结构磷酸锰铁前驱体技术(区别其它类前驱体)也是实现磷酸锰铁锂材料纯用的重要解决方案。
联想创投:如何看待磷酸锰铁锂电池及材料未来的市场价值?
贺瑞萍:从应用价值来看,随着全产业链共同努力与持续突破,磷酸锰铁锂电池性能稳定接近磷酸铁锂电池的车用性能,如极片压实密度2.45g/cc以上,电池循环寿命达到4500次以上,磷酸锰铁锂材料的市场空间将有望超过三元材料;在磷酸盐系材料当中,磷酸锰铁锂的比重也会不断增大。
从全球市场范围来看,磷酸盐材料技术路线正在向国际市场传导,以德国、英国等欧洲北温带国家地区,对电池产品的安全、低温循环性能较为看重,作为新一代材料,磷酸锰铁锂上存在巨大的市场发展空间。
目前,国内电池、材料厂商已率先卡位国际磷酸锰铁锂的布局,韩系电池为迎合市场需求也在积极部署磷酸盐技术尤其包括磷酸锰铁锂技术。
02
磷酸锰铁锂前驱体赛道跑出“黑马”
眼下,磷酸盐系材料虽然已经成为动力、储能市场主导,但是以磷酸铁锂为代表的技术材料已经走向阶段性产能过剩,头部企业的市场格局很难被打破,想要凭借磷酸锰铁锂等新技术材料在市场突围,新兴企业需要找到一击制胜的武器。而北宸创新,依托全球*的特种溶液工艺体系,成为目前全球*可生产单一分子结构磷酸锰铁前驱体的公司。
联想创投:作为行业目前屈指可数具备磷酸铁锰锂前驱体供应商,北宸创新成立之初为何选择该赛道,核心团队在技术上有哪些积累?
贺瑞萍:磷酸锰铁锂市场前景广阔,在存量替代及增量市场的应用体量有望成为电化学产业新增长点。
北宸创新核心团队具有20+年深厚的新能源科研、产业化、管理综合经验,在磷酸锰铁锂市场深耕超过10年。北宸创新总经理、创始人常开军教授,拥有“嵌锂碳包覆磷酸铁锂正极材料前驱体”发明专利,于2016年获湖北省知识产权局“优秀专利奖”。同在2016年,公司申请授权发明专利“一种磷酸铁锰锂正极材料及其制造方法”,前瞻新型材料产业化发展,提前布局核心专利。
在产业化壁垒及产能部署方面,北宸创新具有三大优势:
·技术方面,单一分子结构磷酸锰铁前驱体生产线与第四代磷酸铁(极片压实高达2.7g/cm3)是完全一样的,切换门槛低成本低,另外可以提供正极材料客户完整嵌锂制备纯相正极材料的工艺包技术,协助客户快速应用我司前驱体量产做出行业高端一线高性能正极材料产品。
·成本方面,应用*特种溶液工艺,无需高温、高压、不使用强酸,无废气、废液产生,可节省2-3道环保工序,具有超低排放、超低成本优势。
·产能方面,公司1万吨第四代磷酸铁产线已经量产出货;磷酸铁锰锂前驱体年1000吨中试产线已量产,年2万吨产能已经完成建设,正在调试即将量产,年5万吨产能正在规划洽谈中。预计2025年底实现磷酸铁锰锂前驱体年产能达7万吨。
联想创投:北宸创新磷酸锰铁锂前驱体技术进展与产业化进程分别如何?贺瑞萍:2021年公司已量产*代5系及6系中锰LMFP前驱体。2023年,公司7系中高锰LMFP前驱体已实现吨级供货,可满足不同场景磷酸锰铁锂材料的应用需求,部分产品已通过国内外*客户验证。同时,公司正在往更高压实更长循环更高锰含量的磷酸锰铁前驱体产品量产迈进,并积极储备下一代电池用高性能前驱体方案。
联想创投:当前,磷酸铁锂材料已处于阶段性产能过剩周期,头部材料企业竞争激烈,如何看待磷酸锰铁锂材料新兴企业的发展机会?
贺瑞萍:在产能过剩周期大背景下,电池企业想要实现产品差异化,形成强劲的市场增长韧性,材料的升级革新是其提升核心竞争力的不二法门,这也为有创新技术的磷酸锰铁锂材料新兴企业打开市场增长机遇。
对于磷酸锰铁锂材料新兴企业而言,想要在群雄环伺的竞争氛围下勇猛求生,不断挑战产品性能“天花板”才是发展王道。而回归企业根本,就是不断自主创新,做出更具成本优势,更具性能优势的迭代技术产品,具体在正极材料环节上的不断创新,以及选对正确技术路径的工艺路线尤为关键。
北宸创新凭借全球*自主创新所发明的单一分子结构磷酸锰铁前驱体工艺,以*工艺优势,做出容量及压实密度更高,比表及内阻低及循环寿命更长,推动磷酸锰铁锂的纯相应用,有望打造出磷酸铁锰锂时代的高核心技术壁垒与市场壁垒。
03
磷酸铁锰锂将成全球关键竞技技术之一
当前,磷酸铁锂已经占据动储市场成为主流,磷酸铁锂的成功让电池、材料企业更加坚定磷酸盐技术路线。相比于现有的磷酸铁锂格局,磷酸锰铁锂技术新颖、市场空白处于产品导入期,有望成为新一代全球关键竞技技术之一。
联想创投:在国内锂电技术创新持续引领下,以磷酸盐系为代表新技术路线向国际市场“外溢”。如何看待未来磷酸盐系在海内外市场的成长空间与发展速度?
贺瑞萍:国内方面,中国的磷酸铁锂技术方案已经实现全球*,磷酸铁锂技术路线已经成为市场主流,在国内锂电技术创新持续引领下,更低的成本以及更高的能量密度的磷酸锰铁锂将成为重要的路径之一。
国际方面,向来以三元技术路线占主导的日韩、欧美厂家,为实现产品性能的赶超,巩固及扩大原有市场份额,也在不断寻求高性能磷酸铁锂电池以及更具性能及性价比优势的磷酸铁锰锂电池技术方案。
随着磷酸铁锰锂材料实现从掺混到纯用的突破,2024年磷酸铁锰锂材料出货量有望突破3-4万吨。未来磷酸铁锰锂材料在海内外市场的应用还将逐步加快。
联想创投:北宸创新磷酸锰铁锂前驱体已率先走向海外市场,磷酸锰铁锂材料走向全球的难度和门槛在哪里?北宸创新的市场战略如何规划?
贺瑞萍:走向海外市场专利体系防御是其一,其二是产品性能技术过硬,海外厂商对于产品技术路线定格长远,产品性能起点要求更高,且一旦形成合作供应不会轻易更换。这也对磷酸锰铁锂材料企业的技术、工艺、专利、工业化、商业化等都提出更高的进入壁垒。
北宸创新的市场战略分为走:*步,通过稳定量产*工艺的全球*的单一分子结构磷酸锰铁锂前驱体,销售出海欧美日韩市场,率先占领磷酸锰铁锂赛道高地;第二步,从海外向国内实现全球市场延伸覆盖,同时持续进一步产品创新,提升材料能量密度开发第三代固态电池创新磷酸盐材料,布局全球专利,建立更高全球材料壁垒;第三步,打造高端创新材料平台型企业,向上游原材料布局延伸,打通产业降本通道,实现上下游垂直一体化,实现细分市场*地位。