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【鹏翔运达?高工透视】动力电池降本路径之“三元掺锰”

编者按

高工锂电了解到,根据客户对成本的要求,电池厂可将锰酸锂的掺杂比例定为8:2、7:3,更有甚者做到5:5,成本下降空间可以达到5%-15%不等。

三元材料价格的持续高企,导致锂电池厂商的利润受到侵蚀,不少厂商在降本的道路上开始“另辟蹊径”。

一方面想保证高能量密度,一方面又想降低成本,三元掺杂锰酸锂的正极材料方案成为不少动力电池厂商秘而不宣之举。

一位电池企业采购向高工锂电透露,一些电池企业通过三元掺杂锰酸锂的方案可以将电池的价格做得很低,而公司暂时没有这样方案,所以公司宁愿外采一部分电芯而非全部自己做,以获得PACK的微薄利润。

高工锂电了解到,根据客户对成本的要求,电池厂可将锰酸锂的掺杂比例定为8:2、7:3,更有甚者做到5:5,成本下降空间可以达到5%-15%不等。

三元掺杂锰酸锂的优势在于:1、可以降低成本,当前三元材料和锰酸锂的差价在14-16万元/吨,即使考虑到压实密度,锰酸锂的添加对于降低成本的效果依然明显;

2、可以改善安全性,锰酸锂结构本身比三元材料稳定,掺杂锰酸锂可以帮助容量较大的纯三元电池通过针刺、过充等安全性试验;

3、提升倍率性能,锰酸锂倍率性能优异,与三元混合之后也可以在一定程度上提升电池的倍率性能。

当然,三元掺杂了锰酸锂之后也存在明显的缺点:1、锰酸锂压实密度较低,掺杂之后整个化学体系的容量会下降,电池能量密度也会有所降低;2、如果电解液匹配不好,循环寿命会大幅减弱;3、在放电截止电压过低时,一部分三元中的锂离子可能进入锰酸锂的3V平台,导致锰酸锂结构受到破坏,严重影响电池性能。

一位业内技术人士向高工锂电表示,三元掺杂了锰酸锂之后,充放电曲线和原来会不一样,因此电池管理系统需要进行一定的调整。同时,电解液的配合是目前最大的障碍,在其他组成均不变换的条件下,只更换电解液,对于锰酸锂的性能,尤其是高温性能影响非常之大。

因此,目前电池行业中,囿于产品性能、能量密度、循环寿命等瓶颈,三元掺锰酸锂主要是用作降本途径,多数用于低速车、电动自行车、移动充电宝等低端产品领域,应用在高端动力和数码领域还较少。

不过近期,高工锂电获悉,目前已经有三元掺锰酸锂方案的纯电动专用车在市场上有所应用。这意味着电池厂商在三元掺锰酸锂电池的性能技术方面已经有所突破。

随着三元掺锰技术方案的成熟,不排除短期内该技术路线在动力领域获得一定市场份额的可能。

值得注意的是,三元与锰酸锂混合的正极材料路线早已闻名全球,如日产聆风(Leaf)、美国通用沃蓝达(Volt),其电池主要是以锰酸锂为主体,混合部分高能量密度活性三元材料作为正极。国内电池企业包括星恒电源也长期坚守这一发展路线,并拿下了国内锰酸锂体系专用车市场的绝大部分市场份额,目前正在向乘用车市场延伸。

不过,与上述以锰系材料为主体的电池不同,本文主要探讨的是以三元材料为主体掺杂锰酸锂的降本路径。

事实上,今年上半年,三元材料价格维持高位,虽然其中重要的钴元素价格在高位略有下滑,但带给电池企业的成本压力依然较大。对于电池企业而言,运用三元掺锰酸锂的方案,短期内未尝不是一种选择。

但从长远来看,在发展高能量密度的趋势、产品原材料上升和下游补贴下降等多重压力下,高镍三元正极材料才是更具优势的解决方案。随着技术工艺进步及良品率的提升,高镍三元材料有望成为电池生产商控制成本、获得更高收益的有效手段。

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