磷酸锰铁锂专题报告( 29 页)

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目录

一、为什么发展磷酸锰铁锂：老树新枝，本质上为经济性提升.....5

1.1 铁锂路线已接近理论极值...... 5

1.2 磷酸锰铁锂：LFP 能量密度极值下，铁锂破解的新出路...... 5

二、什么是好的磷酸锰铁锂：突破原有桎皓，方可升华....7

2.1LMFP 存在的性能问题：双电压、稳定性、导电率、循环、比容量..... 7

2.1.1 比容量、稳定性以及循环性能问题：Jahn-Teller 效应，Mn3+易溶解，行业正在突破，少数企业已有进展..... 8

2.1.2 双电压平台问题：行业内部分龙头企业已突破....10

2.1.3 导电率低：致低温性能以及倍率性能差，行业内大多数企业采用多元化技术路线已解决.....13

2.2 专利：锰铁锂无通式化合物专利..... 16

三、如何生产出好的磷酸锰铁锂：两种路线，液相法最优...... 18

3.1 两种路线：液相法与半固半液法..... 18

3.2 复合三元生产：各企业技术路线百花齐放...... 20

3.3 降本路线：增加原材料选取范围、工艺改良、回收....22

3.4 投资强度：2 亿左右，略大于铁锂...... 23

四、磷酸锰铁锂的未来在哪里：先两轮，再复合，终章为独立成组....... 23

4.1 商业化路线：两轮电动车→复合三元→独立使用....... 23

4.1.1 两轮电动车：已进终端，放量在即...... 23

4.1.2 复合三元：商业化落地的开始......24

4.1.3 单独使用为终章....24

4.2 龙头布局：宁德时代将推出M3P 电池，德方纳米新建年产44 万吨产能项目....... 24

4.3LMFP 复合材料低温性能好，高寒冷储能大有可为.....24

五、谁能生产出好的磷酸锰铁锂:百舸争流，先发龙头优势显著......25

5.1 正极厂：德方纳米、当升科技、力泰锂能等.......25

5.1.1 德方纳米：液相法优势显著，目前在建产能最大.... 25

5.1.2 力泰锂能：深度绑定宁德，未来有望实现大规模放量.....26

5.2 电池厂：宁德时代、比亚迪、国轩高科...... 27

5.2.1 宁德时代：布局已久，蓄势待发...... 27

5.2.2 比亚迪：铁锂龙头，锰铁锂积极储备.......27

5.2.3 国轩高科：深耕铁锂十余年，注重研发....... 28

图表目录

图表1：LFP 电池系统能量密度变化（Wh/kg） ....5

图表2：NCM 电池系统能量密度变化（Wh/kg） ...... 5

图表3：不同锰铁比的LMFP/C 复合电极材料的XRD 曲线（x=Fe） ...... 5

图表4：NCM523、LFP 以及LMFP 电化学性能对比....6

图表5：2020-2025 年全球新能源汽车销售量/预测（单位：辆，%） ......6

图表6：2015-2022 年碳酸锂（电池级）价格走势（万元/吨） ....6

图表7：2015-2022 年三元材料价格走势（万元/吨） ....... 7

图表8：2017-2022 年磷酸铁锂材料（非纳米级）价格走势（万元/吨） ......7

图表9：LFP 与LFMP 性能对比.....7

图表10：核壳结构与浓度梯度区别....8

图表11：不同/有无核壳结构电化学性能对比.... 8

图表12：各组比容量对比...... 9

图表13：未包覆碳的LMFP 首次充放电曲线.... 9

图表14：包覆碳的LMFP 首次充放电曲线.... 9

图表15：1C 电流密度下不同碳包覆量制备的LMFP 放电循环曲线....... 10

图表16：梯度结构a（碳包覆）/核壳结构b（壳材料为碳）磷酸锰铁锂的扣式

电池充放电循环曲线对比......10

图表17：梯度结构a（碳包覆）/核壳结构b（壳材料为碳）磷酸锰铁锂的扣式电池倍率性能对比.....10

图表18：LMFP 充放电曲线均有两个电压平台（线a） ......11

图表19：不同锰铁比LMFP 电化学性能......11

图表20：不同锰铁比例的LMFP 放电..... 12

图表21：不同锰铁比例的LMFP 在不同倍率下的能量密度（x=Fe） .... 12

图表22：不同锰铁比例的LMFP 的倍率性能（x=Mn） ......12

图表23：不同锰铁比例的LMFP 的循环性能（x=Mn） ......12

图表24：不同实施/对比例电池性能对比..... 13

图表25：不同实施/对比例放电曲线.... 13

图表26：专利实施例安全性能测试结果...... 13

图表27：NCM、LFP 以及LMFP 导电性能参数对比...... 14

图表28：LMFP 与NCM 复合LMFP 性能对比....14

图表29：LiMPO4(M=Mn,Fe)结构示意图.....15

图表30：掺杂镁前后材料结构图对比......15

图表31：掺杂/不掺杂镁首次充放电比容量对比...... 15

图表32：掺杂/不掺杂镁的LMFP 在不同倍率性能下放电容量（mAh/g） ..... 15

图表33：不掺杂镁的LMFP 在不同倍率下放电曲线....... 16

图表34：掺杂镁的LMFP 在不同倍率下放电曲线.......16

图表35：掺杂/不掺杂镁的LMFP 首次充放电曲线......16

图表36：通式化合物专利定义.....17

图表37：部分企业关于磷酸锰铁锂的专利布局....... 17

图表38：锰铁锂生产方法.... 19

图表39：部分企业前段液相法生产LMFP 前驱体.......19

图表40：各公司制备LMFP 前驱体流程图......20

图表41：1-M 与2-C 电化学性能对比......20

图表42：低温放电曲线....21

图表43：充放电曲线....21

图表44：针刺过程电压、温度随时间曲线...... 21

图表45：常温循环性能....21

图表46：电池放电倍率对比.....21

图表47：部分企业复合三元的技术路线...... 22

图表48：不同比例混合电化学性能对比...... 22

图表49：部分企业降本路线.....23

图表50：德方纳米新型磷酸盐系正极材料生产项目投资强度（亿元） ...... 23

图表51：2016-2022 年我国两轮锂电两轮车销量占比及预测（%） ...... 23

图表52：正极材料粒度分布（μm） .... 24

图表53：力泰锂能股权结构（2022） ..... 24

图表54：电化学储能装机量分布（2021） ......25

图表55：全球储能电池出货量及预测（GWh） ...... 25

图表56：LMFP 相关研发项目内容（2021） ...... 26

图表57：研发人员学历情况（2021） ..... 26

图表58：2018-2021 各公司研发支出水平对比（%） .... 26

图表59：2014-2021 年力泰锂能专利申请数量（项） .... 26

图表60：磷酸锰铁锂材料（纳米LMFP 晶粒嵌入立体网状导电体结构的正极材料）的技术性能.... 27

图表61：研发人员学历情况（2021） ..... 27

图表62：宁德时代部分LMFP 相关专利......27

图表63：比亚迪部分LMFP 相关专利..... 28

图表64：2019-2022 年比亚迪动力电池装机量（GWh） ....... 28

图表65：2017-2021Q3 各公司研发支出水平对比（%） ....... 28

图表66：公司新产品荣誉证书.....28