新能源汽车行业新技术与新材料专题报告之磷酸锰铁锂：新一代锂电正极材料渗透率有望快速提升-20220328（20页）.pdf

1、2022年年3月月28日日新能源汽车行业新技术与新材料专题报告之磷酸锰铁锂新能源汽车行业新技术与新材料专题报告之磷酸锰铁锂新一代锂电正极材料，渗透率有望快速提升新一代锂电正极材料，渗透率有望快速提升中信证券研究部中信证券研究部 新能源汽车组新能源汽车组袁健聪袁健聪/吴威辰吴威辰/滕冠兴滕冠兴目录目录CONTENTS11.1. 磷酸锰铁锂，追求低成本的高电压平台磷酸锰铁锂，追求低成本的高电压平台2.2. 磷酸锰铁锂为何现在引起关注磷酸锰铁锂为何现在引起关注3.3. 核心结论与投资建议核心结论与投资建议4.4. 风险因素风险因素RZjYuYbYgVuUcVWZcV6MaO7NoMqQnPtRkPn

2、NtQlOtRwP7NoOzQwMtRqQwMrMmM2磷酸锰铁锂，追求低成本的高电压平台磷酸锰铁锂，追求低成本的高电压平台I.I.现有正极材料的挑战：低成本与高电压平台难以兼得现有正极材料的挑战：低成本与高电压平台难以兼得II.II. 磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂追求高电压平台的产物追求高电压平台的产物III.III.锰铁比：电化学性能的重要影响因素锰铁比：电化学性能的重要影响因素IV.IV. 与主要正极材料的性能对比与主要正极材料的性能对比3 3正极材料是影响电池质量密度的关键组分正极材料是影响电池质量密度的关键组分。质量能量密度是电池的关键参数，直接决定了电动汽车的续航里程。电池的质量能量密度由

3、正极比容量、负极比容量和电压平台决定。负极材料的比容量一般高于正极材料，因此提高正极材料的比容量和电压平台，降低正极材料成本成为电池降本增效的关键路径。现有正极材料中低成本与高电压平台难以兼得现有正极材料中低成本与高电压平台难以兼得。三元正极的电压平台一般为3.7V，远高于磷酸铁锂的3.4V，在动力电池中占据主导地位。但由于三元材料含有钴、镍等贵金属，其成本居高不下，且安全性相对较低，因此磷酸铁锂电池仍然是正极材料市场中与三元先对持的一条技术路线。探索避免使用贵金属、同时提高正极材料电压平台，成为正极材料发展的重要方向。磷酸锰锂的电压平台为4.1V，远高于磷酸铁锂的3.4V，但其存在电导率极低

4、、循环性能差和分子结构不可逆损害等问题，应用较少。现有正极材料的挑战：低成本与高电压平台难以兼得现有正极材料的挑战：低成本与高电压平台难以兼得主要正极材料的容量和电压平台主要正极材料的容量和电压平台资料来源：The Current Move of Lithium Ion Batteries Towards the Next Phase（ T.H.Kim等），磷酸锰锂电压平台(V)比容量(mAh/g)磷酸铁锂三元资料来源：新一代动力锂离子电池磷酸锰锂正极材料的研究现状与展望（秦来芬等），中信证券研究部磷酸锰锂与磷酸铁锂的放电曲线图磷酸锰锂与磷酸铁锂的放电曲线图磷酸锰锂电压(V)比容量(mAh/g

5、)磷酸铁锂4 4资料来源：磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电学性能（庄慧），中信证券研究部资料来源：碳掺杂的磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料的制备和改性研究（林文忠），中信证券研究部橄榄石型橄榄石型 LiMn0.5Fe0.5PO4的结构示意图的结构示意图30000倍扫描电子显微镜下的倍扫描电子显微镜下的LiMnxFe1-xPO4磷酸锰铁锂：追求高电压平台的产物磷酸锰铁锂：追求高电压平台的产物锂离子左视图正视图x=0.5x=0.6x=0.7x=0.8在磷酸铁锂的基础上添加锰元素以提高电压平台在磷酸铁锂的基础上添加锰元素以提高电压平台，成为关键突破成为关键突破。锰离子（0.083nm）和 铁

6、离子（0.078nm）的离子半径接近,可实现任意比例互溶。因此，通过在磷酸铁锂中加入锰元素并调整其与铁的原子数量之比（锰铁比），可以实现高电压平台的同时也规避磷酸锰锂的固有缺陷，此时的产物是磷酸锰铁锂。因此，磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂（LiMnxFe1-xPO4，LMFP）是为是为了获得磷酸锰锂的高电压平台了获得磷酸锰锂的高电压平台，在传统磷酸铁锂的基础上添加锰元素得到的一种正极材料在传统磷酸铁锂的基础上添加锰元素得到的一种正极材料，其中其中X是锰铁比是锰铁比。磷酸锰铁锂的晶体结构影响其安全性和电导率磷酸锰铁锂的晶体结构影响其安全性和电导率。其其晶体具有橄榄石型结构，该结构最大的优势是稳定性高，即使