巨头瞄准磷酸锰铁锂。
7月20日,A两大正极材料制造商荣百科(688005.SH).当升科技(300073.SZ),分别在各自的战略新闻发布会上宣布入磷酸锰铁锂领域。
7月21日,特斯拉Q业绩交流会期间表示,未来三分之二的动力电池将使用铁锂或锰铁锂电池。
7月22日,宁德时代(300750.SZ)在动力电池会议上,M3P配备电池的特斯拉已经开始量产ModelY将于明年年初上市M3P电池中使用的磷酸锰铁锂材料将由德国纳米(300769.SZ)供应。
锂电池产业链巨头争相布局磷酸锰铁锂的消息,也让A股产业链公司如丰元(002805.SZ)、湘潭电化(002125.SZ)等等,近两个月内股价涨幅翻倍。
磷酸锰铁锂的细分轨道有什么优势?有多少想象空间可以吸引巨头进入游戏?
1 LMFP:“升级版”磷酸铁锂
从字面上看,磷酸锰铁锂(LMFP)与去年流行的磷酸铁锂非常相似,包括“升级版”所以在研究中LMFP以前,有必要回顾磷酸铁锂的爆红。
动力电池是新能源汽车“心脏”,占整车总成本的近40%,而正极材料约占整个动力电池成本的35%。
与三元电池相比,磷酸铁锂虽然能量密度和续航里程较低,但没有镍、钴等原材料具有成本优势.安全性好.使用寿命长。
这些优点使磷酸铁锂在公交车上.卡车.卡车等空间较大的商用车领域实现了装机量的大幅增加,更符合B端客户追求经济效益的需求。
但回顾2020年9月,公交车和纯电动专用车磷酸铁锂电池的渗透率分别达到99%和91%,市场空间几乎饱和。这导致磷酸铁锂单吨价格跌至3.2万元/每吨,创历史新低。
磷酸铁锂原本被市场认为会一路走低,但在2021年5月实现了单价5.1万元反弹。
主要原因是磷酸铁锂电池在新能源商用车领域占据主导地位,通过电池组结构件的创新.成本低廉.优秀的安全等因素,再次杀回乘用车市场,借助爆款车型,实现了装机量的增加。
当时新能源汽车的渗透率在不同层次的乘用车市场差异很大。A0、A、B、C新能源汽车的渗透率仅为3.7%、3.3%、8.2%、4.5%;但在A00级领域高达96.9%。
A00级乘用车是指轴距为2-2.2米之间、续航里程小于400公里,一般可以坐4人以内的车型。比如五菱宏光mini EV、欧拉黑猫等,市场对这部分车的定位是“代步车”,销售对象主要是白领。
A00级车之所以受欢迎,是因为北京、上海、广州等城市的上班族日常通勤距离约10公里,一线城市日常通勤距离超过5公里。
市场观点认为,2021年,受通货膨胀影响,锂电池上游资源产品大幅增加,侵蚀了下游汽车公司的利润率。因此,汽车公司先后关注磷酸铁锂电池,并匹配不同的消费场景。
比如车辆需求和EV结合汽车的续航里程,汽车公司将配备不同需求的电池,如400公里以下的磷酸铁锂电池;400-600公里的磷酸铁锂+CTP电池组,或三元NCM523。
除汽车外,磷酸铁锂电池还将取代铅酸电池,并在两轮电动汽车等领域努力工作。虽然磷酸铁锂电池的价格是铅酸的两倍,但它的能量密度和循环寿命是后者的四倍,单次循环的成本远低于铅酸。
然而,近年来,磷酸铁锂电池的能量密度迅速上升,接近极限。
根据工信网发布的新能源推广应用推荐车型目录,2022年磷酸铁锂电池系统最大能量密度为161.27Wh/kg。
这个数据已经比2010年的比亚迪好E6LFP电池90Wh/kg能量密度大大提高,但这一最大值在过去两年几乎没有变化。在这种情况下,LMFP磷酸锰铁锂已成为市场追求的新路线。
顾名思义,LMFP它是一种新型磷酸盐锂正极材料,在磷酸铁锂的基础上与一定比例的锰混合而不是简单的物理混合。
不同于三元材料“层状结构”、中间有过渡金属,保证锂离子的脱嵌,LMFP橄榄石结构与磷酸铁锂相同,锂离子在一维脱嵌模式下稳定性更高。
根据动力电池的能量密度公式,能量密度=电压平台*电压平台÷因此,当动力电池体积一定时,能量密度只能依靠材料的克容量和电压平台来增加。
LMP即磷酸锰铁锂,由于与锰离子混合,磷酸铁锂3.4V电压平台升至4.1V。在相同的设计条件下,LMFP能量密度比磷酸铁锂高15%-20%,接近三元5系产品。
锰不是稀有金属,全球锰矿资源非常丰富。硫酸锰和氧化锰是锰元素提取路线,只要控制杂质,LMFP发展符合电力电池能量密度的要求,兼顾经济性。
LMFP虽然继承了磷酸铁锂的低成本.高热稳定性和高安全性弥补了低能量密度.但低温稳定性差等缺点LMFP还有导电性.倍率性能和循环性能差。
LMFP充放电有两个电压平台。.铁的充放电电压不同,铁的电压平台低于锰,对应锰和铁的氧化还原和电压切换,会导致后期电池BMS难管理。
目前,该行业的解决方案是通过导电包覆.提高锰比例.以及通过LMFP结合三元材料来解决这些问题。
这就是LMFP技术天花板高于磷酸铁锂,也成为产业链巨头争相布局的原因。
2 收购是最优解
LMFP它是未来动力电池正极市场不可或缺的材料路线,随之而来的问题是如何参与?
荣百科技和当盛科技作为两大三元正极龙头,采用非自主研发的方式进入前者收购,后者参股。原因是除了上述结构不同外,LMFP还有生产端的制备技术壁垒。
LMFP虽然不同于磷酸铁锂的生产工艺。LMFP磷酸铁锂仅在前驱系统中准备.但锰铁需要形成均匀的固溶体,才能生产出高质量的锰铁锂,制备方法具有较高的技术壁垒。
目前,制备方法主要分为固相法和液相法。零售收银机中,氢氧化锂或碳酸锂通常是固相法的锂源,磷酸二氢铵是碳酸根的主要来源。
锰源主要包括磷酸锰或硫酸锰,将原料球磨均匀干燥,然后在惰性气体保护管炉中以一定温度煅烧,获得预期的尺寸形状。
以可溶性锰盐为锰源,包括共沉淀.溶胶-凝胶法、溶剂热法等。固相法虽然工艺比较简单,但现阶段液相法成熟度较高,两种模式在业内也进行了商业化讨论。
以收购的方式进入正极材料龙头企业有很多考虑。
首先是投资。
根据产业链调查,年产1万吨LMFP,生产半固半液法所需的投资约为1.8亿元-2亿元,另一方面,根据德国纳米投资项目的公告,液相法生产所需的投资约为2亿元-2.4亿元。
根据德国纳米规划44万吨产能所需的投资,正极材料供应商面临着巨大的财务压力,收购是最直接的方式。
零售收银机次,LMFP经过成功的制备和量产,客户的验证周期也很长。
根据天津斯科兰德(容百科技收购)LMFP7月20日,公司总经理在战略发布会上介绍,LMFP产品花了近四年时间才最终实现动力电池TOP10厂家客户全覆盖,从100公斤级供应到吨级供应不等。
零售收银机中,A样验证阶段有3个。已进入B样到C样验证的产品,将于明年3月小规模量产,预计总量5000吨。
更重要的是,100公斤级和吨级装运是不同的。汽车企业对安全性和一致性有很高的要求,这使得正极材料龙头企业选择收购或参股,节省了时间和成本。
最后,结合现有三元材料的优用优势,LMFP从而达到协同效应。
由于三元材料与锰铁锂材料电压平台接近,复合后不存在双电压平台问题,当锰铁比合理时,LMFP双电压和三元安全问题需要与三元材料复合。
根据数据和专利技术,部分锰铁比为6:4。混合30%以上。LMFP三元复合材料,可通过所有安全性能测试。
这说明混合复合材料的安全性能明显提高,前驱体外的复合材料的安全性能明显提高LMFP三元设备也可用于后段制备。
因此,收购或参股布局LMFP,这也是两大高镍三元龙头向多元化正极材料供应商转型的关键一步。
3 正极龙头争夺
同样是入局LMFP,两个正极材料巨头之间仍然存在许多差异。首先,在方式上,当盛选择了自主研究+参与,这种节约并购成本的方式,也帮助公司完成产品研发,并进入客户验证期。
另一方面,容百科技选择花费近4亿元收购天津斯科兰德70%股权,拿下零售收银机已有5000吨产能、预期即将投产的5000吨产能及所有知识产权、无形资产。
在技术路线方面,当升采用共沉淀法时;被百收购的斯科兰采用固相法(包括斯科兰引入的特殊消防技术),下一代将转向固液一体化。
在产品路径方面,当升主要单独使用LMFP领域的产品LMFP-6M1、锰含量高达65%,比容量高达155%mAh/g,而且可以与现在的磷酸铁锂生产线共用,减少了新建生产线的投入。
而容百的四种产品与高镍三元混合,锰铁锂与8系复合,锰铁锂的比例分别为5%-95%。
德方纳米此前的公告显示,LMFP与三元复合路线,大致是磷酸锰铁锂基复合材料的核壳结构。
三元材料作为外壳,覆盖在磷酸锰铁锂之外,以改善LMFP内部电子导电性加速了锂离子的迁移速度,加快了材料的导电性、提高了低温性能和倍率性能。
虽然两个三元龙头在入局方式.技术路线.产品规划略有不同,但本质上是非常乐观的LMFP在动力电池正极材料领域的广阔市场,也希望借此机会从高镍三元龙头厂商转型为多元化正极材料供应平台。
但最终谁能赢得更多的市场份额,为了巩固自己的地位,还是要给市场和商业化的过程给出答案。
与此同时,LMFP该领域仍然面临着传统磷酸铁锂制造商的竞争压力。正如上面提到的,制备方法基本相同,这也使得磷酸铁锂制造商的转型处于起步阶段。
LMFP与磷酸铁锂最大的区别是锰,不能简单地加工。由于铁锂是一种半导体,可以通过添加一些碳来制备,但锰铁锂是一种绝缘体,颗粒大小导致加工技术路线困难。
另外,由于LMFP多了一种原料,生产的配方比.应改变配料系统。如果选择水热法,整个材料需要改变。这些因素导致磷酸铁锂制造商直接转向生产LMFP难度很大。所以,最好的办法就是新建生产线。
这涉及到一个问题——在传统磷酸铁锂制造商冒着失去现有领先地位的风险的前提下,LMFP赛道上All in吗?
4 验证后放量在即
既然整车厂、电池厂、国内两大正极材料龙头公司都在争夺布局LMFP,行业自然也是对后续LMFP充满期待的市场空间。
LMFP两轮车市场已经验证了电池可以提供更长的续航和生命周期。比如天能股份(688819.SH)的LMFP电池已成功应用于小牛的最新版本F0系列电动汽车,主要采用0系列电动汽车LMFP+NCM+LMO正极复合材料。
零售收银机次,电车市场的大规模增长可能会加速。业内人士预计,国内汽车企业将于明年上半年开始LMFP电池装载。目前,三元与磷酸锰铁锂中度混合方案已批量生产,上半年装车有望成为国内中型汽车企业,预计下半年将逐步开工。
未来的技术方向是逐步提高混合比例。重度混合需要BMS深度参与,纯锰铁锂还需要进一步攻关。目前,海外主要以发展为主,没有明确的量产计划。
但正如文章开头提到的,特斯拉在Q2、未来动力电池2/3将使用铁锂或锰铁锂电池。
业内主流观点认为,LMFP预计2025年广速度较快,预计2025年渗透率将达到70%。LMFP新能源汽车市场也有较好的应用空间,预计2025年渗透率也将达到30%。
假设单GWh铁锂的正极材料消耗0.25万吨,估计到2025年LMFP市场需求达到50.37万吨。按单吨6万元计算,这将是一种正极材料,未来市场空间300亿元。
最终前面提到的,产品的商业化程度和客户品的商业化程度和客户认可度,将是抢占市场的核心关键。