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巨头杀入的LMFP,是未来正极材料的新归宿?
文章来源:开云体育 发布时间: 2022-10-07 浏览次数:54849911

   

10月07日,yabo亚博全站(300750.SZ)在动力电池会议上表示,M3P电池已经开始大规模生产,特斯拉Modely将于明年初上市,M3P电池使用的磷酸锰锂材料将由德国纳米(300769.SZ)提供。


锂电池产业链巨头争相布局磷酸锰铁锂的消息,也使丰元股份(002805.SZ)、湘潭电化(002125.SZ)等a股产业链公司在过去两个月内翻了一番。


磷酸锰铁锂细分赛道有哪些优势?有多大的想象空间能吸引巨进入游戏?


01LMFP:升级版磷酸铁锂。


从字面上看,磷酸锰铁锂(LMFP)与去年流行的磷酸铁锂非常相似,具有升级版的含义。因此,在研究LMFP之前,有必要回顾一下磷酸铁锂的流行程度。


动力电池是新能源汽车的心脏


与三元电池相比,磷酸铁锂虽然能量密度和续航里程较低,但成本优势好,安全性好,使用寿命长,因为没有镍、钴等原材料。


这些优势使磷酸铁锂在公交车、卡车、卡车等空间较大的商用车领域实现了装机容量的增加,更符合B端客户追求经济效益的需求。


但回顾2020年9月,磷酸铁锂电池在公交车和纯电动专用车中的渗透率分别达到99%和91%,市场空间几乎饱和。这导致磷酸铁锂单吨价格跌至3.2万元/吨,创历史新低。


磷酸铁锂原本被市场认为会一路走低,但在2021年5月实现了单价5.1万元的反弹。


主要原因是磷酸铁锂电池在新能源商用车领域占据主导地位,凭借电池组结构创新、成本低、安全性优异等因素,回归乘用车市场,借助热门车型,实现装机容量上升。


当时,新能源汽车的渗透率在不同层次的乘用车市场上有很大的不同。A0、A、B、C级新能源汽车的渗透率仅为3.7%、3.3%、8.2%、4.5%;但在A00级领域,高达96.9%。


A00级乘用车是指轴距在2-2.2米之间,电池寿命小于400公里的车型,一般可以坐在4人以内。例如,五菱洪光迷你电视、欧拉黑猫等,这部分汽车的市场定位是滑板车,销售对象领。


A00级车之所以受欢迎,是因为北京、上海、广州的上班族每天通勤10公里左右,一线城市每天通勤5公里以上。


市场观点认为,2021年受通货膨胀影响,锂电池上游资源产品大幅增长,侵蚀了下游汽车公司的利润空间,汽车公司先后关注磷酸铁锂电池,匹配不同的消费场景。


例如,将汽车需求与EV续航里程相结合,汽车公司将为同一车型配置不同需求的电池,如400公里以下的磷酸铁锂电池;400-600公里的磷酸铁锂+CTP电池组,或三元NCM523。


除了汽车,磷酸铁锂电池还将取代铅酸电池,并在两轮电动汽车和其他领域发挥作用。虽然磷酸铁锂电池的价格是铅酸的两倍,但它们的能量密度和循环寿命是后者的四倍,单一循环的成本远低于铅酸。


然而,近年来磷酸铁锂电池能量密度的迅速提高已接近极限。


根据工信网发布的新能源推广应用推荐车型目录,2022年磷酸铁锂电池系统最大能量密度为161.27Wh/kg。


与2010款比亚迪E6LFP电池相比,该数据的能量密度大大提高了90Wh/kg,但这一最大值在过去两年几乎没有变化。在这种情况下,磷酸锰铁锂LMFP已成为市场追求的新路线。


顾名思义,LMFP是一种新型磷酸盐锂电池正极材料,以锰铁固溶体的形式存在,而不是简单的物理混合。


与三元材料的层结构不同,中间有过渡金属同,LMFP和磷酸锂也是橄榄石结构,锂离子在一维嵌入模式下更稳定。


根据动力电池的能量密度公式,能量密度=电压平台*电压平台÷体积,因此当动力电池体积一定时,能量密度只能依靠材料的克容量和电压平台的提高来增加。


LMP,即磷酸锰铁锂,由于锰离子的混合,将磷酸铁锂3.4V的电压平台提升到4.1V。在相同的设计条件下,LMFP的能量密度比磷酸铁锂高出15%-20%,接近3元5系产品。


锰不是稀有金属,全球锰矿资源非常丰富。只要杂质得到很好的控制,硫酸锰和氧化锰都是锰的提取路线。因此,LMFP的发展符合动力电池能量密度和经济性的要求。


虽然LMFP继承了磷酸铁锂成本低、热稳定性高、安全性高的优点,弥补了能量密度低、低温稳定性差的缺点,但LMFP也存在导电性能、倍率性能和循环性能差的问题。


LMFP充放电有两个电压平台。锰和铁的充放电电压不同,铁的电压平台低于锰,与锰和铁的氧化还原相对应。电压切换会导致后期电池BMS难以管理。


目前,该行业的解决方案是通过导电包装、锰比例的提高以及LMFP和三元材料的结合来解决这些问题。


这就是LMFP高于磷酸铁锂的技术天花板,也成为产业链巨头争相布局的原因。


02收购是最优解。


LMFP是未来动力电池正极市场不可缺少的材料路线,随之而来的问题是,如何参与?


荣百科技和当升科技作为两大三元正极领头羊,采用非自主研发方式进入市场——前者收购,后者参股。原因是LMFP除了上述结构不同外,在生产端也存在制备技术壁垒。


LMFP和磷酸铁锂的生产工艺有所不同。虽然LMFP和磷酸铁锂只在前体制备、烧结温度和工艺上有所不同,但锰铁需要形成统一的固溶体来生产高质量的锰铁锂,制备方法有很高的技术障碍。


目前,制备方法主要分为固相法和液相法。其中,固相法通常以氢氧化锂或碳酸锂为锂源,磷酸二氢铵为碳酸根的主要来源。


锰源主要包括磷酸锰或硫酸锰原料球磨均匀干燥,然后在惰性气体保护的管炉中以一定的加热速率在一定温度下煅烧,获得预期的尺寸和形状。


液相法以可溶性锰盐为锰源,包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、溶剂热法等。虽然固相法工艺相对简单,但液相法目前成熟度较高,两种模式在行业内也进行了商业讨论。


正极材料龙头企业以收购的方式进入市场,有很多考虑。


首先是投资的问题。


根据产业链研究,年产1万吨LMFP,半固半液法生产投资约1.8亿-2亿元,另一方面,根据德国纳米投资项目公告,液相法生产投资约2亿-2.4亿元。


根据德国纳米44万吨生产能力的规划,正极材料供应商面临着巨大的财务压力,收购是最直接的方式。


其次,LMFP制备成功并量产后,客户的验证周期也很长。


据天津斯科兰德(荣百科技收购LMFP目标)总经理在7月20日战略新闻发布会上介绍,公司LMFP产品花了近4年时间,最终实现了动力电池十大制造商的客户全覆盖,从100公斤供应到吨供应。


其中,A样验证阶段有三种。已进入B样到C样验证的产品将于明年3月小规模量产,预计投产5000吨。


更重要的是,100公斤级和吨级出货是不同的,汽车公司对安全性和一致性有很高的要求,这使得领先的正极材料公司选择购买或参与市场,节省了时间和成本。


最后,利用现有的三元材料优势,结合LMFP进行复配,从而达到协同效应。


由于三元材料接近锰铁锂材料的电压平台,复合后不存在双电压平台问题。当锰铁比合理时,LMFP需要与三元材料一起解决双电压和三元安全问题。


根据数据和专利技术,一些锰铁比为6:4,掺入30%以上LMFP的三元复合材料,可通过所有安全性能测试。


这说明混合复合材料的安全性能显著提高,前驱体外的LMFP后段制备也可以用三元设备制作。


因此,LMFP的收购或参股布局也是两大高镍三元龙头向多元化正极材料供应商转型的关键一步。


03正极龙头争夺。


也是LMFP,两个正极材料巨头还是有很多区别的。首先,在方式上,升级选择自主研发+参与,这种节省并购成本的方式也帮助公司完成产品研发,进入客户验证期。


荣百科技选择花费近4亿元收购天津斯科兰德70%的股权,获得5000吨产能、5000吨产能、所有知识产权和无形资产。


在技术路线方面,当升采用共沉淀法;容百收购的斯科兰德采用固相法(包括斯科兰德介绍的特殊火法技术),下一代将转向固液一体化。


在产品路径方面,当升主要是单用LMFP领域的LMFP-6M1,锰含量高达65%,比容量高达155mah/g,可与目前的磷酸铁锂生产线共用,减少了新生产线的投入。


容百的四款产品均与高镍三元混合,锰铁锂与8系复合,锰铁锂的比例分别在5%-95%不等。


德国纳米此前的公告显示,LMFP和三元复合路线大致是核壳结构的磷酸锰铁锂基复合材料。


三元材料作为外壳,覆盖磷酸锰铁锂,提高LMFP内部电子导电性,加快锂离子迁移速度,提高材料导电性、低温性能和倍率性能。


虽然两个三元领导者在进入方式、技术路线和产品规划上略有不同,但他们本质上对动力电池正极材料领域LMFP的广阔市场非常乐观,并希望借此机会从高镍三元领先制造商转变为多元化的正极材料供应平台。


但最终谁能赢得更多的市场份额来巩固自己的地位,最终还是要给市场和商业化进程一个答案。


与此同时,LMFP领域仍面临着传统磷酸铁锂制造商的竞争压力。正如上面所说,制备方法基本相同,也使磷酸铁锂制造商的转型具有先发地位。


LMFP和磷酸铁锂最大的区别是锰,不能简单地加工。由于是半导体,可以通过添加一些碳来制备,但锰锂是绝缘体,颗粒大小使加工技术路线困难。


此外,由于LMFP的原材料较多,生产的配方比例和配料系统必须发生变化。如果后续选择水热法,则需要改变整个材料。这些因素使得磷酸铁锂制造商很难直接转移LMFP。因此,最好的方法是建立一条新的生产线。


这就涉及到一个问题——在LMFP赛道上,传统磷酸铁锂厂商会冒着失去现有领先地位的前提,在Allin吗?


验证后,放量在即。


由于整车厂、电池厂、国内两大正极材料龙头企业竞相布局LMFP,行业自然对后续LMFP的市场空间充满期待。


LMFP可以为电池提供更长的寿命和生命周期,并在两轮车市场得到验证。例如,天能的LMFP电池(68819.SH)已成功应用于小牛最新的F0系列电动汽车,主要采用LMFP+NCM+LMO正极复合材料。


其次,电车市场的成交量可能会加快。行业预计国内汽车公司将于明年上半年开始装载LMFP电池。目前,三元和磷酸锰铁锂的中度混合方案已大规模生产。预计上半年装车是国内中型大型汽车公司,预计下半年逐步增加。


未来的技术方向是逐步提高混合比例。严重混合需要BMS的深度参与,纯锰铁锂需要进一步解决关键问题。目前,海外主要发展,没有明确的量产计划。


但正如文章开头提到的,特斯拉在Q2业绩交流会上明确表示,未来三分之二的动力电池将使用铁锂或锰铁锂电池。


业内主流观点认为,LMFP在两轮车市场发展迅速,预计2025年渗透率将达到70%。同时,LMFP在新能源汽车市场也有很好的应用空间,预计2025年渗透率将达到30%。


假设单GWh铁锂的正极材料消耗0.25万吨,预计到2025年,LMFP的市场需求将达到50.37万吨。按单吨6万元计算,这将是未来市场空间300亿元的正极材料。


正如前面提到的,产品的商业化程度和客户认可度将是抢占市场的核心关键。


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