似乎，特斯拉用上M3P電池，是一件特別合情合理的事情。

不過(guò)就在前幾天，特斯拉公開(kāi)發(fā)文辟謠了：

特斯拉中國制造車(chē)型并沒(méi)有計劃使用任何新型號電池，包括4680電池。特斯拉改款即將使用M3P電池系謠言，特斯拉將對造謠者進(jìn)行追責。

雖說(shuō)特斯拉搭載M3P電池這件事為假，但M3P電池本身對寧德時(shí)代來(lái)說(shuō)，可一點(diǎn)都不假。

7月22日，2022世界動(dòng)力電池大會(huì )上，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱透露，M3P電池已經(jīng)量產(chǎn)，將在明年推向市場(chǎng)運用。

“對于700公里左右的實(shí)用性車(chē)型，寧德時(shí)代將采用M3P替代三元材料，結合麒麟電池的高體積利用率，有效降低整車(chē)電池成本?！?/span>吳凱在大會(huì )上表示。

除了寧德時(shí)代以外，寧德時(shí)代的主要競爭對手，被寧德時(shí)代告了6.5億元的中創(chuàng )新航，也在前幾天發(fā)布了“高錳鐵鋰電池”，系統能量密度達到180Wh/kg，可實(shí)現700km續航。

最關(guān)鍵的是，還可以減少15%鋰用量，似乎還有利于減少成本。

國內其他電池企業(yè)比如欣旺達、億緯鋰能等，也在近期申請了磷酸錳鐵鋰電池的專(zhuān)利....

似乎在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，動(dòng)力電池行業(yè)里掀起了一股“錳”流。

那么，磷酸錳鐵鋰電池的前景究竟如何？

說(shuō)到磷酸錳鐵鋰為什么會(huì )出現，這就要談?wù)剟?dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步的歷程了。

動(dòng)力電池進(jìn)化的技術(shù)路線(xiàn)無(wú)非就兩種：

一種是從物理層面出發(fā)，提升電池的體積利用率，也就是盡可能的“挖”更多的空間留給電池本身；

另一種是從化學(xué)層面出發(fā)，用能量更高的材料來(lái)制作電池，使電池能量密度得到提升。

就這兩年來(lái)看，動(dòng)力電池在物理層面進(jìn)展是非常迅速的。

從最開(kāi)始的傳統電池包，到去掉模組的CTP電池、刀片電池，再到前段時(shí)間大熱的零跑C11、特斯拉的電池底盤(pán)一體化技術(shù)（CTC）和比亞迪海豹的電池車(chē)身一體化技術(shù)（CTB），包括前段時(shí)間寧德時(shí)代發(fā)布的麒麟電池.....

工程師為了把更多的空間留給電芯，可謂費勁千辛萬(wàn)苦。

實(shí)際上，應用CTB/CTC技術(shù)的車(chē)型，連完整的電池包都不要了，電池的整體空間利用率已經(jīng)逼近極限了。

再想從本質(zhì)上有提升的話(huà)，除非腦洞大開(kāi)，把整個(gè)車(chē)身都變成電池本身，不過(guò)這樣一來(lái)安全性就很難保證了。

相比之下，動(dòng)力電池在化學(xué)層面的進(jìn)展，就顯得相對沒(méi)那么快了。

這么多年，正極材料方面都只有三元和磷酸鐵鋰兩個(gè)化學(xué)體系在“打架”。

2014年以前，中國新能源汽車(chē)還處于萌芽階段，總保有量連現在的1%都不到。車(chē)企對于電動(dòng)汽車(chē)的目標也不是很高，大多還是以“能跑就行”為主。

這時(shí)，價(jià)格更為便宜的磷酸鐵鋰電池就受到了市場(chǎng)的青睞，甚至還出現過(guò)不少續航僅80KM的鉛酸電池車(chē)型。

從2015年開(kāi)始，國家開(kāi)始以補貼的方式鼓勵車(chē)企造新能源汽車(chē)，其中很重要的一個(gè)指標就是續航，續航越高，可以獲得的補貼就越高。

于是，有不少車(chē)企將眼光放在了能量密度更高的三元電池上。雖然三元電池比磷酸鐵鋰要貴不少，但總歸是能靠補貼把成本賺回來(lái)的。

到了2018年，補貼開(kāi)始退坡，續航對于補貼的門(mén)檻也在不斷提高，從最開(kāi)始的80km，現在已經(jīng)提升到300km了。

補貼政策對于長(cháng)續航的引導，使得車(chē)企越來(lái)越傾向于使用三元電池。

2019年前后，新能源汽車(chē)行業(yè)曾出現過(guò)一輪“續航競賽”，從最開(kāi)始的300公里續航，到后面400公里，650公里續航的車(chē)型相繼問(wèn)世。與此同時(shí)，各大電池廠(chǎng)為了提高電池能量密度，開(kāi)始給電池瘋狂加鎳。

三元電池的正極材料由鎳鈷錳（Ni/Co/Mn）三種元素構成，簡(jiǎn)稱(chēng)NCM電池。

三元電池的命名方式也是按照鎳鈷錳的配比來(lái)定的，比如常見(jiàn)的有NCM523、NCM622、NCM811。其中NCM811中的鎳含量是最高的，所以能量密度也是最高的。

在“續航競賽”之中，NCM811電池可謂大放異彩，成為了許多車(chē)企追捧的對象。

可電池能量密度高了之后也有弊端，就是電池的“脾氣”會(huì )變得更不穩定，帶來(lái)的后果就是自燃率的增加。

許多車(chē)企都在自燃上栽了跟頭，威馬就是一個(gè)典型的例子。

恰逢人們對電動(dòng)汽車(chē)“自燃焦慮”愈發(fā)嚴重的時(shí)候，比亞迪站了出來(lái)，推出了磷酸鐵鋰的刀片電池，還放出了成功通過(guò)針刺試驗的視頻。一下子就把當時(shí)主推NCM811的“寧王”心態(tài)搞炸了。

為了反擊比亞迪，寧王甚至還放出了“鋼針刺電池包，鋼針被崩斷”的視頻，來(lái)證明它的電池能通過(guò)針刺試驗。

但懂的都懂，鋼針刺不破電池包，只能證明殼子硬，或是鋼針質(zhì)量不太行，并不能證明“芯”安全，有點(diǎn)本末倒置了。

這場(chǎng)“針刺之爭”中，比亞迪獲得了大勝利。搭載刀片電池的漢，成為了比亞迪“封神”之路上的起點(diǎn)。

隨后，比亞迪可謂掀起了一股磷酸鐵鋰浪潮。包括特斯拉、小鵬在內，都在低續航版本車(chē)型上開(kāi)始應用磷酸鐵鋰電池。當然，磷酸鐵鋰比三元電池更便宜，也是因素之一。

從行業(yè)里差不多一邊倒的用三元電池，到現在新車(chē)磷酸鐵鋰裝車(chē)量占據半壁江山，甚至略多于三元電池，只不過(guò)用了2年多的時(shí)間。

但在如今這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)看，許多純電車(chē)型的續航都奔著(zhù)1000公里去了，電池工程師們又開(kāi)始躁動(dòng)不安了起來(lái)。

因為即便他們想方設法的扣更多的空間留給電芯，也奈何不了磷酸鐵鋰材料本身的能量上限實(shí)在是有些低。

工程師們只好從材料端入手尋求突破，一種就是像蔚來(lái)一樣拿三元電芯和磷酸鐵鋰電芯做混搭，另一種就是對磷酸鐵鋰材料本身進(jìn)行改進(jìn)，磷酸錳鐵鋰就是其中一個(gè)路線(xiàn)。

首先可以確定的一點(diǎn)是，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度，理論上要比磷酸鐵鋰要高一些。

究其原因，錳元素的加入可以讓電池獲得更高的電壓。

有業(yè)內人士研究表明，磷酸錳鐵鋰電池的電壓可以達到4.1V，而磷酸鐵鋰電池只能達到3.4V。

這主要是因為二價(jià)錳離子Mn2+升價(jià)為三價(jià)錳離子Mn3+，需要4.1V左右的電壓。而二價(jià)鐵離子Fe2+升價(jià)為三價(jià)鐵離子Fe3+，只需要3.4V左右的電壓。

“電池能量密度=放電倍率×電壓/電池質(zhì)量”，意味著(zhù)在放電倍率和電池質(zhì)量不變的情況下，電壓越高，能量密度越大。

據測算，磷酸錳鐵鋰電芯的能量密度極限可達到230Wh/kg。

對比一下，目前業(yè)內最出色的磷酸鐵鋰電芯，能量密度為210Wh/kg，這已經(jīng)非常接近極限了。而NCM811電芯的能量密度可以達到270Wh/kg。

也就是說(shuō)，錳鐵鋰電池的能量密度會(huì )介于鐵鋰和三元之間，差不多能比鐵鋰電池能量密度高10-20%。

中創(chuàng )新航稱(chēng)，搭載其“One-stop”磷酸錳鐵鋰電池的車(chē)型，續航里程可達到700公里以上，這放在現在許多三元電池的車(chē)型上也不算差的。

錳鐵鋰4.1V的電壓，與三元電池3.8V的電壓十分接近，只差了0.3V。

相比磷酸鐵鋰和三元電池相差0.4V來(lái)說(shuō)，錳鐵鋰電池與三元電池混搭起來(lái)對BMS的技術(shù)要求會(huì )更低一些。

在-20℃的低溫環(huán)境下，錳鐵鋰電池的容量保持率能達到75％左右，而同溫度狀態(tài)下磷酸鐵鋰的容量保持率為60-70％，所以錳鐵鋰電池更出色的低溫性能，使其更適合在北方使用。

安全性方面，錳鐵鋰和磷酸鐵鋰的結構都是橄欖石型結構，充放電會(huì )比三元電池的層狀結構更穩定一些。

除此之外，磷酸錳鐵鋰電池很重要的一個(gè)優(yōu)勢就是：便宜。

磷酸錳鐵鋰從原材料用料來(lái)看，可以比磷酸鐵鋰用更少的鋰、鐵和磷，用錳去做替代。

錳元素在地殼中的含量在0.1%左右，豐度僅次于鐵元素，所以錳并不算是一個(gè)很貴的金屬原材料。

總體上來(lái)看，錳鐵鋰電池跟鐵鋰電池的價(jià)格十分接近，成本只會(huì )增加10%不到，實(shí)現大規模產(chǎn)業(yè)化之后，成本的差距還會(huì )更小。

相比之下，三元電池必須要用到的鈷就要貴太多了，錳在同質(zhì)量下市場(chǎng)價(jià)格僅為鈷的1/20左右。

電池便宜的好處，自然不必多說(shuō)。

去年年底和今年年初的兩波漲價(jià)潮，“原罪”之一正是因為電池原材料價(jià)格瘋漲。

現在，整個(gè)電動(dòng)車(chē)行業(yè)對電池價(jià)格都是相當敏感的，廣汽高管都開(kāi)始公開(kāi)吐槽寧德時(shí)代電池賣(mài)的太貴，把車(chē)企利潤都榨干了。

但寧德時(shí)代也是有苦說(shuō)不出，其最新的2022年半年報顯示，雖然銷(xiāo)售收入總體提高了1.5倍之多，但其主營(yíng)業(yè)務(wù)電池系統的毛利已經(jīng)降到了15.04%，相比去年同期下降了7.98%，可謂“內出血”。

馬斯克曾表示，“電動(dòng)汽車(chē)想要普及開(kāi)來(lái)，電池原材料必須足夠便宜且觸手可及?！?/strong>

他預計未來(lái)將會(huì )有2/3的車(chē)型將會(huì )搭載磷酸鐵鋰電池或磷酸錳鐵鋰電池。

03. 錳鐵鋰電池的“坎”

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雖說(shuō)錳鐵鋰電池比鐵鋰電池有能量密度優(yōu)勢，跟三元電池比更便宜，但至今都沒(méi)有成為主流電池，背后也是有原因的。

實(shí)際上，早年間比亞迪就嘗試在老款e6上搭載過(guò)磷酸錳鐵鋰電池，不過(guò)后續因為效果不太理想，就沒(méi)有延續下來(lái)。

近期有傳聞稱(chēng)“比亞迪已小批量采購了磷酸錳鐵鋰材料用于內部研發(fā)”，不過(guò)這個(gè)傳聞最近也被比亞迪官方辟謠了，目前還沒(méi)有明確的計劃。

當初比亞迪之所以放棄錳鐵鋰這個(gè)技術(shù)路線(xiàn)，有業(yè)內人士分析稱(chēng)，主要是因為錳鐵鋰顆粒直徑大約為50納米，而磷酸鐵鋰顆粒直徑為數百納米。

顆粒越小就越容易吸收空氣當中的水，造成表面的改性，就像鮮牛奶如果不加一定的防腐措施和密封包裝就很容易壞掉，是一個(gè)道理。還會(huì )造成材料壓實(shí)密度降低，容易使得電池容量衰減加快。

錳鐵鋰電池還有一個(gè)瓶頸，就是錳鐵鋰材料的導電性能相較磷酸鐵鋰來(lái)說(shuō)比較差，一定程度上會(huì )影響快充性能，且更容易容量衰減。

據業(yè)內人士測算，錳鐵鋰電池的充電速度大約會(huì )比磷酸鐵鋰慢6%左右。

除此之外，錳鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化落地，也會(huì )比想象中要難，可不是像在磷酸鐵鋰中加一個(gè)“錳”字這么簡(jiǎn)單的事。

雖然磷酸錳鐵鋰一定程度上來(lái)說(shuō)是磷酸鐵鋰的“進(jìn)化版”，但卻很難通過(guò)原本磷酸鐵鋰產(chǎn)線(xiàn)改造之后做成磷酸錳鐵鋰電池產(chǎn)線(xiàn)。

電池制造本身對于工藝的精細程度，不亞于許多低制成的芯片晶圓廠(chǎng)，配方小小的改動(dòng)就會(huì )引發(fā)“蝴蝶效應”，整條產(chǎn)線(xiàn)都要跟著(zhù)變。

目前來(lái)看，重新開(kāi)一條全新的磷酸錳鐵鋰產(chǎn)線(xiàn)，或許要比做磷酸鐵鋰產(chǎn)線(xiàn)改造更劃算。

錳鐵鋰電池帶來(lái)的更高能量密度，值不值得電池企業(yè)投資大規模建產(chǎn)能，是需要好好算一筆賬的。這也會(huì )影響錳鐵鋰電池未來(lái)的前景。

04. 寫(xiě)在最后

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盡管磷酸錳鐵鋰電池還尚處萌芽階段，還有許多困難需要克服，但不能排除它可能是未來(lái)電池界的“潛力股”。

縱觀(guān)僅7、8年來(lái)，動(dòng)力電池化學(xué)體系之中三元和磷酸鐵鋰的斗爭，一直是處于此消彼長(cháng)的“螺旋上升”態(tài)勢。

之所以會(huì )“螺旋上升”，是因為兩種電池各自有各自的特點(diǎn)，沒(méi)有一個(gè)能做到完美。

磷酸錳鐵鋰電池，相當于磷酸鐵鋰為了在提高能量密度，在彌補短板上踏出的嶄新的一步。

假設有一天，有某種方法可以提升三元電池的安全性，極大程度上減少自燃概率，是不是三元電池會(huì )再次雄起呢？這事也說(shuō)不準。

不可否認的是，我們正在親身經(jīng)歷時(shí)代的變革。

身處變革之中，那些不確定的東西，或許會(huì )給我們帶來(lái)更多驚喜。

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磷酸鐵鋰變得更“錳”了