【中泰证券】磷酸锰铁锂专题研究报告：大规模商业化应用在即，关注增量供应链.pdf

能源矿产

2021-09-12

27页

1MB

中泰证券

1 磷酸锰铁锂产业链梳理

大规模产业化前

产业链公司均开始涉足磷酸锰铁锂，产业化爆发前夕。宁德时代、天能股份等电池厂开始布局磷酸锰铁锂电池；鹏欣资源、德方纳米、当升科技均在近期公告锰铁锂或新型磷酸盐相关内容。

产业链梳理

相比磷酸铁锂，磷酸锰铁锂在原材料端主要多了锰资源。另外，中游正极和电池制造也与磷酸铁锂等技术路线存在差异。

锰源供应链

磷酸锰铁锂单吨锰用量约0.2－0.3吨。目前电池级硫酸锰制备难度较高，因而各公司所生产的产品在品质和收得率等方面有较大差异。未来随着磷酸锰铁锂放量，电池级锰源需求有望迎来新一轮高增长。

2 LMFP：补LFP、NCM短板

对比LFP、NCM：动力材料升级，LMFP综合性能突出

LMFP与LFP均为有序的橄榄石结构，因此均拥有高安全性和稳定性；NCM具备密度大、电导率高等优势，然而使用寿命和安全性缺乏。综合考虑理论性能和商业应用需求，LMFP以及包覆LMFP的NCM材料或是更好的选择。

对比LFP优势：电压高，达到4.2V，低温性能好，能量密度比 LFP 高出 21%。

对比NCM优势：电压高、安全性高、循环寿命长、在低成本的同时拥有与5系NCM电池几乎相同的能量密度。

需要解决的难点：电导率低导致容量难以发挥、与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥、jahn-teller效应导致其材料的容量难以发挥等，生产制备存在一定壁垒，因此拥有专利技术、能够实现大规模量产的企业将构筑起核心竞争力。

LMFP复合材料：优势显著

FP粒径比LFP、NCM小，LMFP粒径约3－5u，NCM10u，LMFP可以迁入NCM等进行复合，LMFP与其他正极材料复合后，其各项指标相较单一用料优势明显。

LMFP+NCM：优化效果“1+1>2”

前，解决NCM安全等问题的主要手段有原子掺杂、表面包覆、与其它活性材料混用、改进制备方法等手段。在改性手段方面，掺杂和包覆在专利申请中占据绝对主流地位，NCM表面包覆LMFP可以更有效地实现LMFP和NCF各自优势的最大化，并有效解决了LMFP电导率低和NCM安全性低的问题。

3 工艺路线：固液各有优劣，生产壁垒较高

酸锰铁锂的制备方法与磷酸铁锂类似，主要有液相法和固相法两大类。固相法成本较低，液相法品质较高。液相法主要有水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法等，固相法则主要有碳热还原法和高温固相法。每种方法各有优缺点，工业上最常用的合成方法主要有高温固相反应法和水热合成法，这两种方法不仅可以用于大规模生产，同时合成过程容易与碳包覆、纳米化、体相搂杂等材料改性过程结合在一起，方便改善材料电化学性能。

锰铁比例：核心要素之一

磷酸锰铁锂的锰铁比例会对材料性质有重大影响。随着锰比例增加，材料的能量密度会增大，并将锂电压从3.5V提高到 4.1V，这两个电压分别两个充放电平台（对应于Fe 2+与Fe3+、Mn2+与Mn3+之间的氧化还原反应），但是与此同时，材料在电池中的极化增大，放电容量和倍率性能变差，特别在锰含量超过一半时，材料电化学性能恶化严重，这意味着单纯增加锰的含量会明显降低电池的放电效率，进而影响电池容量与安全性。

材料的循环稳定性不随锰含量的増加而改变，这是因为橄揽石结构稳定，在充放电后不会有析氧现象，结构不发化改变。这意味着磷酸锰铁锂与其他正极材料混合后，将一定程度上提升电池循环性能。

如何改良：调整锰铁比例与改性技术

磷酸锰铁锂需要改性技术提升电化学性质。具体方式为通过调整体系中的锰铁含量叠加碳包覆等改性技术，使材料的电化学性能得到改善。改性技术主要包括三种：1、掺杂：掺杂的磷酸锰铁锂-碳复合材料制备，提高电导率和电容量；2、包覆：包覆三元磷酸锰铁锂复合材料制备，提高电导率和稳定性、控制尺寸；3、纳米化：一种纳米掺杂磷酸铁锂的制备方法，较小粒径以提高电容量。

4 应用场景：双轮已进终端，四轮放量在即

由于LMFP具有复合性可以NCM、LFP、LMO等正极材料复合使用，其复合材料大大加强了能量密度、循环次数、低温性能等，进而大大拓宽了其运用场景。

LMFP+LMO：二轮车、电动汽车、电动工具、储能等；

LMFP+NCM+LMO：复合材料应用于电动汽车、二轮车、电动工具等；

LMFP+NCM：高续航电动汽车、3C等；

LMFP+LCO：3C领域。

两轮车市场：已进终端，放量在即

据EVTank发布白皮书数据统计，2020年，中国锂电版电动两轮车的产量达到1136万辆，总体渗透率达到23.5%，同比增长 84.7%。随着两轮车新国标落地执行力度加大与大量共享项目入场，预计两轮车锂电化速度将会快速攀升，预计到2025年整个锂电版电动两轮车的市场渗透率接近60%。由于LMFP+LMO复合材料拥有安全性、性价比、低温性能、循环性能等综合优势，可以称为两轮车领域目前综合性能最优异的锂电系统之一。LMFP目前已进入两轮车终端市场并且逐渐开始放量。目前，在两轮车锂电市场中，部分龙头公司如星恒、天能均以LMFP作为战略方向，不断加快生产布局。

四轮车：市场共识，替换逻辑

四轮车市场需求爆发已成共识，LMFP与NCM、LFP等材料复合而成的新型材料在多方面具有巨大优势，如能量密度相较LFP 提升15%-20%左右，已基本与5系NCM电池相当，且相对5系NCM电池还具有成本优势。我们预测，一旦部分厂商产能释放，磷酸锰铁锂替换增量将会爆发。

5 竞争格局：先发者，有望拔得头筹

量产工艺、客户绑定优势者有望构筑壁垒

由于磷酸锰铁锂是磷酸铁锂技术路线重要的升级方向之一，国内外各大厂商均有布局。由于生产工艺较为复杂，目前小部分公司已开始尝试产业化，未来拥有工艺专利技术以及可以大规模量产的公司有望拔得头筹。目前国内布局磷酸锰铁锂的正极公司有鹏欣资源、德方纳米、当升科技、鹏欣资源、百川股份、中贝新材料、天津斯特兰等；布局磷酸锰铁锂专利技术的电池厂商：宁德时代、国轩高科等。

先发优势：专利保护，优势明显

截至2021年9月，国内现有关于LMFP的专利数仅为172项，其中，拥有LMFP制备方法专利的企业更是稀缺，得益于对LMFP专利的保护性。优化技术壁垒高，实现优化和量产的企业具备先发优势。业内通过碳包覆、离子掺杂、纳米化等手段，使电导率有较大的改善，同时对Jahn-Teller效应有显著的抑制。优化技术难度较高，现有可实现LMFP量产的企业已具备较高的技术优势，目前来看只有德方纳米、当升科技、鹏欣资源等少数企业拥有该优势。

报告节选：

磷酸锰铁锂专题研究报告：大规模商业化应用在即，关注增量供应链

报告链接：磷酸锰铁锂专题研究报告：大规模商业化应用在即，关注增量供应链

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）