这年头，锂电池续航里程不达到1000KM，电池企业可能都不太好意思拿出来发布。
(相关资料图)
5月19日，国内电池企业国轩高科股份有限公司（以下简称“国轩高科”， 002074）在第十二届科技大会上发布了自主研发L600启晨锂电池电芯及电池包，电池正极材料基于磷酸锰铁锂体系，系统能量密度为190Wh/kg，可实现续航1000KM。
目前在国内，同样宣称能够达到1000KM续航里程的，还有宁德时代已经量产并首发极氪001的麒麟电池，以及蜂巢能源即将量产的龙鳞甲电池。但前两者的电池电芯，仍然采用了传统的高比能镍钴锰三元正极材料。而国轩高科的启晨电池电芯，是在正极材料磷酸铁锂中掺加锰元素，不用稀缺金属镍钴，电池材料供应和成本上更具优势。
据介绍，L600启晨电池将于2024年量产。
L600启晨电池电芯
在电池发布会上，国轩高科国际业务板块执行总裁程骞表示，“近年来，磷酸铁锂技术重获市场认可，市场份额持续提升。然而，量产的磷酸铁锂电池能量密度增长已进入瓶颈，进一步提高需要材料化学体系的提升，因此掺杂锰元素的磷酸铁锂应运而生。”
国轩高科国际业务板块执行总裁程骞
据程骞介绍，启晨L600 磷酸锰铁锂电芯容量为223Ah，质量能量密度240Wh/kg，体积能量密度525Wh/L，25摄氏度常温循环4000次，45摄氏度高温循环1800次，实现18分钟快充，已通过了所有的安全测试。采用启晨L600 磷酸锰铁锂电芯的电池包，体积成组率达到76%，系统能量密度达到190Wh/kg，超越现在量产三元体系的电池包能量密度。
据了解，国轩高科经过十年时间自研磷酸锰铁锂材料，通过共沉淀合成工艺，先进的掺杂包覆技术和新型的造粒技术解决了高温条件下锰溶出、导电率低、压实密度低等问题。此外，位于美国俄亥俄州的克利夫兰研究院研发出了针对磷酸锰铁锂材料的新型电解液，改善了电池的高温循环和存储性能。
除了电池材料体系的全新升级和创新外，基于该款电芯打造的启晨电池包，在电池包结构上也有突破与创新。例如电池包采用了三明治结构的双面液冷技术和极简设计思路，电池包的结构件数量降低45%，结构件重量降低32%，极简的电气设计思路使得电池包的线束长度甚至只有之前的26%，从原来的303米的线束降到了80米。
在电池的本征安全方面，启晨电池包自主研发的隔热材料可耐1200°C高温，相当于给电芯穿了一层隔热皮肤，并通过极短情况快速散热通道和主动安全的BMS，做到了四层极致安全保护。目前，该产品通过了新国标的针刺、热箱、过充、过放、热失控、挤压和短路的所有测试。
磷酸锰铁锂材料，为何开始高歌猛进？
目前国内动力电池主要类别中，按正极材料划分，镍钴锰三元锂电池和磷酸铁锂电池各执一派。
根据中国动力电池产业创新联盟最新发布的数据，今年前4月，我国三元电池累计产量63.3GWh，占总产量35.8%，磷酸铁锂电池累计产量113.4GWh，占总产量64.1%。三元电池累计装车量28.9GWh，占总装车量31.7%；磷酸铁锂电池累计装车量62.0GWh，占总装车量68.2%。
近几年来，磷酸锰铁锂正极材料热度突然大增。据中信证券统计，2015年以来，国内磷酸锰铁锂相关专利的数量迅速上升，截至2022年3月国内专利数为172项。
在商业化应用上，目前，国内已有天能集团生产的磷酸锰铁锂18650电池成功应用在小牛F0系列电动车中。今年2月，宁德时代表示新的电池产品M3P电池将于今年量产，电池正极材料为磷酸盐体系，产品含有锰等多种金属元素，成本较三元电池下降。此前，宁德时代以4.13亿元投资磷酸锰铁锂材料生产厂商力泰锂能，成为其第一大股东。
正极材料厂商方面，目前德方纳米、鹏欣资源、百川股份、中贝新材料、光华科技、当升科技、天津斯特兰等均在磷酸锰铁锂材料上有所布局。
为何在两大传统正极材料体系后，磷酸锰铁锂会异军突起？中信证券报告指出，从材料科学层面而言，这主要是因为磷酸铁锰铁锂材料解决了现有正极材料低成本和高电压平台难以兼得的问题。
一般认为，电池正极材料是影响电池质量能量密度的关键组分，质量能量密度是电池的关键参数，直接决定了电动汽车的续航里程。电池的质量能量密度由正极比容量、负极比容量和电压平台决定。负极材料的比容量一般高于正极材料，因此提高正极材料的比容量和电压平台，降低正极材料成本成为电池降本增效的关键路径。
现有正极材料中，三元正极的电压平台一般为3.7V，高于磷酸铁锂的3.4V。但由于三元材料含有钴、镍等贵金属，其成本居高不下，且安全性相对较低。磷酸锰铁锂的理论电压平台为4.1V，远高于磷酸铁锂的3.4V，低温性能也比磷酸铁锂更好。
而据程骞介绍，国轩高科此次发布的启晨电池中，使用的磷酸锰铁锂材料的电压平台为3.7V，跟三元正极的电压平台相当。
发布会现场
而跟三元材料的层状结构相比，磷酸锰铁锂的橄榄石型结构额外增加结构支撑，因此充放电过程中不易发生结构崩塌，热稳定性好、安全性高、使用寿命长。
高工产研锂电研究所(GGII)则从产业角度进一步分析指出，大规模量产后，磷酸锰铁锂电池相对于磷酸铁锂电池有5%-10%的成本优势，相对于三元锂电池成本优势更大；磷酸锰铁锂电池相对于磷酸铁锂电池有10%-15%的能量密度优势，同时具有相似的安全性；锂盐价格维持高位，促使锂电池企业研发单位瓦时用锂量低的锂电池。
但磷酸锰铁锂材料由于存在电导率极低、循环性能差和分子结构不可逆损害等问题，应用难度大。据了解，为了改善磷酸锰铁锂材料的电导率、提高其电化学活性，通常采用减小颗粒尺寸、导电物质包覆、体相离子掺杂 、材料结构设计与形貌调控等单一措施或者利用多种措施的协同作用对性能改良。
高工产研锂电研究所调研数据显示，2022年，国内磷酸锰铁锂正极材料出货量已经达到了2000吨，目前主要在电动二轮车领域小规模出货，并有望于2023年在动力领域大规模出货。随着头部电池企业研发加快，预计2023年中国磷酸锰铁锂正极材料出货量有望超1.5万吨，市场规模有望超10亿元，2025年磷酸锰铁锂正极材料出货量有望超20万吨，市场规模有望超100亿元。
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