中國儲能網(wǎng)訊：這是一個(gè)動(dòng)力電池?fù)屽X時(shí)代。
鋰電池造富運(yùn)動(dòng)剛開啟，就已經(jīng)有一大波上游公司股價(jià)漲上天。比如磷酸鐵鋰材料第二的德方納米漲了7倍，三元材料第一的容百科技漲了4倍。
所以每一次技術(shù)變革都值得重視。相比還在主流的磷酸鐵鋰，磷酸錳鐵鋰已經(jīng)蓄勢待發(fā)。
36氪研究采訪市場多方變量后發(fā)現(xiàn)，磷酸錳鐵鋰商業(yè)化的臨界點(diǎn)確實(shí)已經(jīng)到達(dá)。
產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)位置都在嘗試抓住商機(jī)，對于動(dòng)力電池這一創(chuàng)新點(diǎn)稀缺、卻又呈現(xiàn)需求向上的賽道來說，不容錯(cuò)過速度的競賽和新材料帶來的激情：
7月中旬，欣旺達(dá)、億緯鋰能和寧德時(shí)代已將磷酸錳鐵鋰電池樣品給車企送測；
上游材料企業(yè)試圖嘗試新可能，比如三元材料龍頭當(dāng)升科技、容百科技也推出磷酸錳鐵鋰電池，意味著一只腳已踏入這一市場；
寧德時(shí)代宣布其自研的電池M3P（磷酸錳鐵鋰-三元摻混的電池）最快今年底量產(chǎn)，同時(shí)按最新外部消息，這款電池今年Q4將用在特斯拉Model Y車型中，材料供應(yīng)商為德方納米；
比亞迪被傳出正在測試德方納米的B樣品的消息。
動(dòng)力電池交付B樣品意味著電池研發(fā)已經(jīng)到達(dá)第二階段，即電芯研發(fā)驗(yàn)證已完成，將產(chǎn)品組裝進(jìn)模組或電池包。
換句話說，此刻距離裝車測試、最后大規(guī)模量產(chǎn)，僅約需1~2年的時(shí)間。
這無疑讓在動(dòng)力電池上尋找創(chuàng)新可能的從業(yè)者們看到了一個(gè)刺激點(diǎn)。
因?yàn)閲@動(dòng)力電池，創(chuàng)新可能性可分為材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和快充技術(shù)三種，這是一項(xiàng)可替代性少、需長線投入的馬拉松生意，因此鋰電兇“錳”，新一輪競賽已經(jīng)拉開帷幕。
錳，在元素周期表上原子序數(shù)為25，排在鐵元素前一位，在自然界中僅存在與鐵所形成的礦石之中。
過去，錳最大的用途是作為不銹鋼的材料，防止其生銹或者腐蝕，有95%以上的錳用于鋼鐵冶金行業(yè)。但就和原本只用作農(nóng)業(yè)化肥的磷一樣，因?yàn)閯?dòng)力電池行業(yè)的突飛猛進(jìn)，錳也展現(xiàn)出大規(guī)?？缃鐟?yīng)用在鋰電池的可能性。
這一浪潮正席卷產(chǎn)業(yè)鏈的每一個(gè)參與者，上至錳冶煉的化工廠，下至正極材料廠商，核心推力來自于對新技術(shù)極為渴求的動(dòng)力電池和整車廠，一場圍繞材料創(chuàng)新的造富運(yùn)動(dòng)似乎又將上演。36氪經(jīng)過采訪多家相關(guān)公司和投資機(jī)構(gòu)，試圖回答以下問題：
1、為何錳元素在今天可以成為動(dòng)力電池材料創(chuàng)新的主角？何以在此刻突破商業(yè)化的臨界點(diǎn)？
2、元素變化之下，這場材料變革中的參與者都有誰？處于什么位置的企業(yè)更有優(yōu)勢？
3、錳對上游產(chǎn)業(yè)的影響有多大？未來會(huì)成為繼鋰、鎳、鈷之后的第四種電池金屬嗎？
錳的時(shí)代怎么現(xiàn)在來了？
磷酸錳鐵鋰，顧名思義，是在磷酸鐵鋰中摻雜一定比例的錳元素，是目前業(yè)內(nèi)有明確共識的技術(shù)升級路線。
摻混錳元素后，磷酸錳鐵鋰的電壓平臺（4.1V）更高，相較磷酸鐵鋰（3.4V）可以提高15%-20%的能量密度，能量密度決定了動(dòng)力電池的續(xù)航水平。根據(jù)中銀證券測算，磷酸錳鐵鋰的原材料成本比磷酸鐵鋰低約28%（錳鐵比7：3）。
如何進(jìn)一步理解磷酸錳鐵鋰的成本優(yōu)勢？
對比同一產(chǎn)業(yè)位置的晶圓制造可以發(fā)現(xiàn)，寧德時(shí)代的成本結(jié)構(gòu)中超過80%都是直接材料費(fèi)，人工和制造費(fèi)用降低空間極小，而中芯國際的直接材料費(fèi)僅為9%。
動(dòng)力電池與晶圓制造成本端結(jié)構(gòu)差異 圖源：天風(fēng)證券
動(dòng)力電池中，正極材料的成本占比又超過了40%，所以即便是15~20%的能量密度提升，在上游鋰礦價(jià)格瘋狂上漲的情況下，磷酸錳鐵鋰所能降低的綜合成本也相當(dāng)可觀。而發(fā)展數(shù)年的磷酸鐵鋰電池也將達(dá)到理論的能量密度上限。
橫向?qū)Ρ裙虘B(tài)電池、鈉離子和氫能這類對電池行業(yè)有顛覆性變革的前沿技術(shù)，磷酸錳鐵鋰作為磷酸鐵鋰的升級路線似乎并不性感，但勝在短期內(nèi)商業(yè)化速度更快，能夠看到市場前景。
因?yàn)閯?dòng)力電池行業(yè)仍屬于傳統(tǒng)的電化學(xué)產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)新速度相對緩慢，產(chǎn)品需要在上下游間來回驗(yàn)證，不可能出現(xiàn)像芯片在過去六十余年中，基于摩爾定律下的性能飛躍。
事實(shí)上，磷酸錳鐵鋰也并非全新的技術(shù)體系。早在2013年，比亞迪就對外透露了這項(xiàng)技術(shù)，聲稱可以將市面上的磷酸鐵鋰電池90Wh/Kg的能量密度提升至150Wh/Kg，達(dá)到主流三元材料的水平。
布局更早的還有美國化工巨頭陶氏化學(xué)，陶氏在2008年就通過收購一家瑞士公司HPL，獲得了磷酸錳鐵鋰的基礎(chǔ)專利。后來曾一度賣出了40噸磷酸錳鐵鋰給中航鋰電（中創(chuàng)新航前身），同時(shí)送樣給中國及日本的電池廠或車企，如比亞迪、豐田、松下、日立。
不過，當(dāng)時(shí)國內(nèi)政策環(huán)境沒打開這一技術(shù)的商業(yè)化窗口。因?yàn)槌墒斓牧姿徼F鋰體系是向磷酸錳鐵鋰升級的充分且必要條件，而彼時(shí)整體的液態(tài)電池技術(shù)都還未發(fā)展成熟。
這之前，磷酸鐵鋰是否被市場買賬和補(bǔ)貼強(qiáng)烈相關(guān)。2014年，新能源補(bǔ)貼政策傾向于高能量密度電池，有性能優(yōu)勢的三元材料裝車量漸漸壓過了磷酸鐵鋰。
彼時(shí)，因補(bǔ)貼變動(dòng)，磷酸鐵鋰裝機(jī)量出現(xiàn)斷崖式下跌，使得磷酸錳鐵鋰技術(shù)方案被塵封，陶氏化學(xué)、比亞迪等公司都在2015年、2016年相繼退出或終止研發(fā)。
這一技術(shù)路徑選擇直到2020年才出現(xiàn)拐點(diǎn)，比亞迪通過刀片電池的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新解決了磷酸鐵鋰能量密度較低的問題，重新將其推向了市場。
刀片電池將單體能量密度提高至160Wh/Kg~180Wh/Kg，循環(huán)壽命超過4500次，壽命是普通三元電池的三倍以上。
更重要的是，下游市場對電池材料綜合性能（如安全性、快充技術(shù)、產(chǎn)品成本）的需求，超過了對續(xù)航里程的單一追求。因此，隨著刀片電池產(chǎn)能爬坡，以及一眾動(dòng)力電池廠商的跟進(jìn)，磷酸鐵鋰的裝機(jī)量迅速攀升。
2022年上半年磷酸鐵鋰正式超過了三元，這使得磷酸錳鐵鋰技術(shù)重新獲得青睞，吸引各大廠商跟進(jìn)布局。
這是上游技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)投入應(yīng)用于下游的大規(guī)模市場反饋，經(jīng)過市場驗(yàn)證之后才能得以看清技術(shù)路徑的標(biāo)準(zhǔn)答案。
2015-2022M5 磷酸鐵鋰與三元鋰裝車量
此外，逼近商業(yè)化臨界點(diǎn)的另一核心因素是新能源汽車市場的結(jié)構(gòu)變化。
例如，寧德時(shí)代率先推出的M3P電池，所適配的是A級車和B級車，續(xù)航里程將超過700km。A級車是國內(nèi)乘用車最主要的細(xì)分市場，占比達(dá) 55%-60%，但2021年純電車僅占5.7%。
進(jìn)一步分析，磷酸鐵鋰得以超過三元的重要原因正在于A00級車型的推動(dòng)。2021年，A00級車市場基本被新能源車所占領(lǐng)，電動(dòng)化率達(dá)到了95%+，而其他級別為8%-20%，形成極大反差。超低價(jià)的五菱宏光mini EV在2021年貢獻(xiàn)了42.6萬輛，銷量僅次特斯拉。
2021年1月-2022年5月新能源汽車分級別銷量
可以預(yù)見，作為家庭首購之選，A級和B級車（價(jià)格約為10萬-20萬元）將成為新能源車滲透率繼續(xù)上升的主力車型。
如上圖所示，2022年1-5月，A級車銷58.0萬輛，同比增長157%；B級車銷55.0萬輛，同比增長112%，增速均超過了A00級車。所以，磷酸錳鐵鋰的裝機(jī)量或?qū)O大受益于這一趨勢變化。
巨頭已拿到門票
作為一項(xiàng)被重新推向臺前的技術(shù)，磷酸錳鐵鋰相關(guān)的創(chuàng)業(yè)公司卻寥寥。
原因在于入場券難搶。目前對磷酸錳鐵鋰布局最深入的仍是巨頭公司，其核心優(yōu)勢就在于生產(chǎn)制造的壁壘。因?yàn)榱姿徼F鋰和磷酸錳鐵鋰的制備方法有相似性，技術(shù)升級路線相對平滑，擁有資金和客戶資源的玩家已將產(chǎn)能規(guī)模拉至萬噸級別。
換句話說，磷酸鐵鋰龍頭擁有競爭的先發(fā)優(yōu)勢。
依次按磷酸鐵鋰材料的市占率來看，湖南裕能、德方納米、常州鋰源、江西升華、融通高科等正極材料公司的第一大客戶均為寧德時(shí)代。
2021年磷酸鐵鋰市場格局
2021年寧德時(shí)代和比亞迪磷酸鐵鋰動(dòng)力電池裝機(jī)量分別為42.9GWh和25.2GWh，兩者吃下了磷酸鐵鋰市場絕大多數(shù)的份額。寧德時(shí)代的布局速度也是最為領(lǐng)先的。
以寧德時(shí)代宣布量產(chǎn)的M3P電池為例，M3P即為摻雜30%-70%的磷酸錳鐵鋰-三元方案。據(jù)中泰研究調(diào)研，已量產(chǎn)的電池預(yù)計(jì)為30%與中鎳三元的摻混方案。
寧德時(shí)代背后的重要供應(yīng)商就是德方納米和江蘇力泰鋰能（寧德時(shí)代占有16%的股權(quán)），均是業(yè)內(nèi)擁有磷酸錳鐵鋰制造專利和成熟產(chǎn)線的企業(yè)。據(jù)公司公告，德方納米已規(guī)劃的磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能已達(dá)到44萬噸，總投資約為100億元。
那么，產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)的具體技術(shù)難度在哪？
力泰鋰能曾在去年9月辦過一場內(nèi)部的技術(shù)交流，受訪的高管就提到：磷酸鐵鋰是半導(dǎo)體，加點(diǎn)碳就可以，但錳鐵鋰是絕緣體，顆粒還很小導(dǎo)致加工技術(shù)路線很難。行業(yè)內(nèi)的技術(shù)路線都還沒有統(tǒng)一。
具體而言，磷酸錳鐵鋰的制備方法可分為兩種——固相法和液相法，方法的原理就是混合鋰化合物、鐵化合物、磷化合物以及錳化合物，讓其在特定環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)。
前者是將原料研磨成粉末直接混合，成本較低但可能混合不均勻，后者是將原料溶解在溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，性能更好，但操作流程更復(fù)雜且可能反應(yīng)不充分。
圖：磷酸錳鐵鋰主流制備方法固相法和液相法
力泰鋰能、湖南裕能均使用固相法，而德方納米是液相法的頭部企業(yè)。綜合國金證券的調(diào)研信息，年產(chǎn)1萬噸磷酸錳鐵鋰所需的投資額，如果用半固半液法生產(chǎn)約為1.8-2億，和生產(chǎn)磷酸鐵鋰差不多，如果用液相法生產(chǎn)將高出0.2-0.6億元。
高投入的產(chǎn)能投資和需要時(shí)間積累的客戶資源，也加高了創(chuàng)業(yè)公司入局的門票錢。
君盛投資宋宇董事總經(jīng)理對36氪分析道，“動(dòng)力電池正極材料的改變一直在進(jìn)行，但基本沒有創(chuàng)業(yè)公司的機(jī)會(huì)了，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域的改進(jìn)是漸進(jìn)式的，不是變革性的。那么這些巨頭的生產(chǎn)能力和研發(fā)實(shí)力會(huì)碾壓創(chuàng)業(yè)公司?！?
在磷酸錳鐵鋰商業(yè)化落地在即的趨勢下，最先鋪開產(chǎn)能的公司無疑會(huì)先淘得第一桶金。例如，三元材料龍頭的容百科技（市值624億元），就選擇用收購來縮短與對手的產(chǎn)能差距。
7月21日，容百科技宣布以3.89億元的價(jià)格收購天津斯科蘭德，后者已經(jīng)擁有了6200噸年產(chǎn)能的產(chǎn)線，摻混方案的產(chǎn)品循環(huán)壽命已達(dá)3000次，和主流的磷酸鐵鋰電池持平。容百科技創(chuàng)始人白厚善表示，過去容百一直沒有參與磷酸鐵鋰的競爭，但現(xiàn)在磷酸錳鐵鋰是一個(gè)新的機(jī)會(huì)，接下來將借此踏入磷酸鐵鋰陣營。
而目前，36氪看到的磷酸錳鐵鋰創(chuàng)業(yè)公司僅珩創(chuàng)納米一家，其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來自陶氏化學(xué)以及GE，首席科學(xué)家余心迪博士曾是陶氏化學(xué)磷酸錳鐵鋰項(xiàng)目的核心研發(fā)人員。
據(jù)了解，珩創(chuàng)納米正在鹽城建設(shè)年產(chǎn)5000噸的磷酸錳鐵鋰產(chǎn)線，年底將投產(chǎn)。今年2月，珩創(chuàng)納米獲得了過億元pre-A輪融資，由悅達(dá)投資領(lǐng)投，高瓴創(chuàng)投、沃衍資本、創(chuàng)維集團(tuán)等機(jī)構(gòu)跟投。
“目前其他企業(yè)的核心技術(shù)壁壘在于組分及制造專利，但我們買斷了陶氏化學(xué)關(guān)于磷酸錳鐵鋰所有核心的專利，這是很多大廠所不具備的。”珩創(chuàng)納米聯(lián)合創(chuàng)始人林芝青博士告訴36氪。
珩創(chuàng)納米所買斷的磷酸錳鐵鋰組分專利中，中國專利覆蓋了磷酸錳鐵鋰中錳含量超過70%的專利權(quán)益，國際專利覆蓋錳含量大于50%的專利權(quán)益。
這意味著，在國內(nèi)，正極材料的錳鐵比如果超過7：3將需要支付給其一部分專利費(fèi)用。而基于核心的組分專利，珩創(chuàng)納米能直接從基礎(chǔ)化學(xué)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)材料特性，技術(shù)迭代速度更快。
第四種電池金屬？
事實(shí)上，磷酸錳鐵鋰所帶來的更大變量還在于錳金屬本身。
“錳有可能成為未來正極材料中比較重要的元素，高電壓平臺/高克容量的幾種材料體系中都有在加錳?！闭猩叹謩?chuàng)投丁立德對36氪表示。
這是因?yàn)?，除了磷酸錳鐵鋰，還有錳酸鋰、富鋰錳基、鈉電池中的錳基高錳普魯士白、固態(tài)電池中的鎳錳二元等新電池技術(shù)路線，錳都是其中必不可少的電池金屬。
相對于磷酸錳鐵鋰，用于兩輪車的錳酸鋰已經(jīng)在去年大規(guī)模應(yīng)用，2020年錳酸鋰材料在二輪車電芯市場出貨規(guī)模中排名第一，市場份額達(dá)45%。而目前鈉電池最有前景的應(yīng)用市場為儲能，這意味著，錳在未來的動(dòng)力電池和儲能電池的發(fā)展中都不會(huì)缺席。
基于此，中信證券研報(bào)表示隨著新型錳基正極材料的滲透率提升，有望使得鋰電池行業(yè)用錳量在2021-2035年間增長超過10倍。受益于三元正極材料和錳酸鋰材料出貨量的快速增長，預(yù)計(jì)2025年鋰電正極材料用錳量將超過30萬噸，2021-2025年復(fù)合增長率為32%。
在上游，國內(nèi)相關(guān)的錳業(yè)上市公司紅星發(fā)展、中鋼天源和湘潭電化股價(jià)都在迅速拉升，7月中旬均走出了50％左右的上漲行情。上漲的核心邏輯與磷化工企業(yè)類似——即在新能源仍處于賣方市場的情況下，借由已有的原材料優(yōu)勢，直接從傳統(tǒng)化工股轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥耸挚蔁岬男履茉礃?biāo)的。
從工藝流程上說，磷酸鐵鋰主要由碳酸鋰和磷酸鐵兩個(gè)部分組成，磷酸鐵生產(chǎn)鏈為磷礦-高純磷酸/工業(yè)磷酸一銨-磷酸鐵。磷化工和鈦白粉企業(yè)都擁有低成本生產(chǎn)磷酸鐵的能力，進(jìn)入磷酸鐵鋰幾乎沒有門檻。
圖：磷礦-磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈概覽 圖源：方正證券
在磷酸鐵鋰爆火之后，上游多家磷化工巨頭例如川恒股份、中核鈦白和興發(fā)集團(tuán)，基于原材料來源、加工技術(shù)、成本控制的優(yōu)勢，也通過和鋰電池下游廠商合作，或入股相關(guān)企業(yè)等方式，切入磷酸鐵鋰正極材料。
其中中核鈦白就在去年2月，擬投資121億元投產(chǎn)50萬噸磷酸鐵鋰項(xiàng)目，隨后市值一度從150億拉升至394億元。
對照磷化工的行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，錳金屬的大規(guī)模應(yīng)用也將帶給上游材料入局的機(jī)會(huì)。錳礦提煉出的產(chǎn)品主要分為電解二氧化錳和高純硫酸錳，均為下游電池行業(yè)的重要原料。
以湘潭電化為例，其電解二氧化錳的現(xiàn)有年產(chǎn)能達(dá)到了12.2萬噸、高純硫酸錳的年產(chǎn)能達(dá)到了1萬噸。據(jù)了解，湘潭電化的高純硫酸錳已進(jìn)入寧德時(shí)代供應(yīng)鏈。
再如，鈉電池三條路線之一層狀氧化物路線，所用的過渡金屬錳原材料是二氧化錳和硫酸錳。這條路線的重要玩家中科海鈉，已在7月28日于阜陽投產(chǎn)全球第一條鈉電池產(chǎn)線，產(chǎn)能為1GWh。中科海鈉的第二、第三大股東為山西華陽股份和華為哈勃投資。
值得一提的是，湘潭電化在2016年時(shí)就參股創(chuàng)立正極材料公司湖南裕能，后者現(xiàn)任董事長譚新喬曾在湘潭電化擔(dān)任董事長超過八年。作為初創(chuàng)公司，湖南裕能僅用五年時(shí)間，兩次利用股權(quán)置換獲得了正極材料關(guān)鍵技術(shù)，做到了磷酸鐵鋰陣營第一。這些操作正是出自湘潭電化高管團(tuán)隊(duì)的手筆。
裕能作為綁定寧德時(shí)代和比亞迪的正極材料供應(yīng)商，磷酸錳鐵鋰的商業(yè)化加速，無疑也將層層傳導(dǎo)至湘潭電化。
就目前已驗(yàn)證商業(yè)化能力的方案來看，磷酸錳鐵鋰不僅可以純用，完全替代磷酸鐵鋰作為動(dòng)力電池的正極材料，也可以混合三元材料配合使用，降低對稀有金屬比如鈷的依賴，從而提升一定的安全性和成本優(yōu)勢。
不過，任何化學(xué)物質(zhì)都有優(yōu)勢和劣勢。
劣勢上，錳含量的增加會(huì)使電解液接觸錳的數(shù)量增加，使得錳在充放電循環(huán)中的溶解，從而影響電池的循環(huán)次數(shù)，這暫時(shí)限制了磷酸錳鐵鋰的純用路線。
相對而言，第二條路線錳含量較低，相關(guān)技術(shù)也更成熟。林芝青告訴36氪：“磷酸錳鐵鋰的高電壓平臺跟三元完美契合，混合20%的條件下對能量密度下降影響很小。另外由于磷酸錳鐵鋰耐熱性能好，可以抑制三元極端情況下的氧釋放，可以明顯提升三元材料的安全性?！?
因此，多家動(dòng)力電池廠商率先推出的，都是磷酸錳鐵鋰和三元混合的正極材料方案。但這仍然是一種過渡方案，在走過這波行情之后，錳金屬能否真正成為“第四種電池金屬”，讓產(chǎn)業(yè)鏈上生長出更大的企業(yè)，還有待時(shí)間考驗(yàn)。
