巨頭瞄準磷酸錳鐵鋰。
7月20日,A股兩大正極材料廠商容百科技(688005.SH)、當升科技(300073.SZ),分別在各自的戰(zhàn)略發(fā)布會上宣布將要進軍磷酸錳鐵鋰領(lǐng)域。
7月21日,特斯拉在Q2業(yè)績交流會期間表示,未來動力電池將有三分之二使用鐵鋰或錳鐵鋰電池。
隨后7月22日,寧德時代(300750.SZ)在動力電池大會中表示,M3P電池已開始量產(chǎn),搭載該電池的特斯拉Model Y將于明年初上市,而M3P電池使用的磷酸錳鐵鋰材料,將由德方納米(300769.SZ)供應(yīng)。
鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈巨頭爭相布局磷酸錳鐵鋰的消息,也使得A股產(chǎn)業(yè)鏈公司如豐元股份(002805.SZ)、湘潭電化(002125.SZ)等,于近2個月內(nèi)拿下區(qū)間最高翻倍的股價漲幅。
那磷酸錳鐵鋰這個細分賽道到底擁有哪些優(yōu)勢?究竟有多大的想象空間能夠吸引巨頭紛紛入局呢?
LMFP:“升級版”磷酸鐵鋰
從字面來看,磷酸錳鐵鋰(LMFP)跟去年爆紅的磷酸鐵鋰非常相似,有“升級版”的意味。所以在研究LMFP之前,有必要回顧一下磷酸鐵鋰的爆紅。
動力電池是新能源車的“心臟”,占整車總成本將近40%,而正極材料又占到整個動力電池成本的35%左右。
相較于三元電池,磷酸鐵鋰雖然能量密度和續(xù)航里程較低,但由于沒有鎳、鈷等原材料,所以成本優(yōu)勢、安全性好、使用壽命長。
這些優(yōu)勢,使磷酸鐵鋰在公交車、卡車、貨車等空間更大的商用車領(lǐng)域,實現(xiàn)了裝機量大增,也更符合B端客戶追求經(jīng)濟實惠的需求。
但回溯2020年9月,磷酸鐵鋰電池在客車和純電專用車的滲透率分別達99%和91%,市場空間幾乎飽和。這導致磷酸鐵鋰單噸價格跌至3.2萬元/每噸,創(chuàng)歷史新低。
原本被市場認為會一路走低的磷酸鐵鋰,卻在2021年5月實現(xiàn)了單價5.1萬元的反彈。
主要原因是,在新能源商用車領(lǐng)域占據(jù)主導的磷酸鐵鋰電池,憑借著電池包結(jié)構(gòu)件創(chuàng)新、成本低廉、安全性優(yōu)異等因素,重新殺回乘用車市場,借助爆款車型,實現(xiàn)了裝機量上漲。
彼時新能源車的滲透率,在不同級別乘用車市場差異很大。A0、A、B、C級新能源車的滲透率分別只有3.7%、3.3%、8.2%、4.5%;但在A00級領(lǐng)域,卻高達96.9%。
A00級乘用車指的是軸距在2—2.2米之間、續(xù)航小于400公里,一般可以坐下4個人以內(nèi)的車型。比如五菱宏光mini EV、歐拉黑貓等,市場對這部分車的定位就是“代步車”,銷售對象也以上班白領(lǐng)為主。
A00級車之所以火,是因為北上廣這些城市的上班族,日常通勤距離大概10公里左右,一線城市的日常通勤距離也都超過5公里。
市場觀點有認為,2021年受通脹的影響,鋰電池上游資源品漲幅巨大,侵蝕下游車企的利潤空間,所以車企相繼把目光投向了磷酸鐵鋰電池,并且匹配了不同的消費場景。
比如把用車需求和EV車的續(xù)航里程結(jié)合一起,車企將對同一車型配置不同需求的電池,比如400公里以下的采用磷酸鐵鋰電池;400—600公里的采用磷酸鐵鋰+CTP電池包,或三元NCM523。
除了汽車,磷酸鐵鋰電池還會替代鉛酸電池,在兩輪電動車等領(lǐng)域發(fā)力。盡管磷酸鐵鋰電池價格是鉛酸的2倍,但在能量密度和循環(huán)壽命表現(xiàn)上,都高出后者4倍,單次循環(huán)使用成本遠低于鉛酸。
但是,近幾年磷酸鐵鋰電池能量密度提升迅速已接近極限。
根據(jù)工信網(wǎng)發(fā)布的新能源推廣應(yīng)用推薦車型目錄,2022年搭載磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的最大能量密度為161.27Wh/kg。
這一數(shù)據(jù)已經(jīng)比2010款比亞迪E6LFP電池90Wh/kg的能量密度提升很大,但這一最大值,近兩年幾乎沒有變化。在這樣的情況下,LMFP也就是磷酸錳鐵鋰,成為了市場追逐的新路線。
顧名思義,LMFP是在磷酸鐵鋰基礎(chǔ)上摻雜一定比例錳而形成的新型磷酸鹽鋰電正極材料,以錳鐵固溶體形式存在而非簡單的物理混合。
不同于三元材料的“層狀結(jié)構(gòu)”、中間有過渡金屬來保證鋰離子的脫嵌,LMFP和磷酸鐵鋰同樣是橄欖石結(jié)構(gòu),鋰離子在一維的脫嵌模式下獲得更高穩(wěn)定性。
根據(jù)動力電池的能量密度公式來看,能量密度=電壓平臺*電壓平臺÷體積,所以在動力電池體積一定時,能量密度只能依靠材料的克容量和電壓平臺提升來增加。
LMP也就是磷酸錳鐵鋰,由于摻入了錳離子,將磷酸鐵鋰3.4V的電壓平臺提升到了4.1V。相同設(shè)計狀況下,LMFP的能量密度較磷酸鐵鋰增加15%—20%,這個能量密度接近三元5系產(chǎn)品。
錳非稀有金屬,全球錳礦資源非常豐富。只要控制好雜質(zhì),硫酸錳和氧化錳都是可以選擇的錳元素提取路線,因此,LMFP的發(fā)展符合動力電池能量密度的要求,且兼顧經(jīng)濟性。
LMFP雖然繼承了磷酸鐵鋰低成本、高熱穩(wěn)定性和高安全性等優(yōu)點,彌補了能量密度低、低溫穩(wěn)定性較差等缺點,但LMFP也存在導電性能、倍率性能以及循環(huán)性能較差等問題。
LMFP充放電存在兩個電壓平臺。錳、鐵的充放電電壓不同,鐵的電壓平臺低于錳,對應(yīng)錳與鐵的氧化還原,電壓切換,會導致后期電池BMS難管理。
目前業(yè)內(nèi)的解決方案是,通過導電物包覆、提高錳比例、以及通過LMFP與三元材料復合來解決這些問題。
這就是LMFP比磷酸鐵鋰更高的技術(shù)天花板所在,也成為了產(chǎn)業(yè)鏈巨頭爭相布局的原因。
收購是最優(yōu)解
LMFP是未來動力電池正極市場不可或缺的一種材料路線,隨之而來的問題是,用什么方式參與其中?
作為兩大三元正極龍頭,容百科技與當升科技均采用了非自研方式入局——前者收購,后者參股。原因就是,除上文闡述的結(jié)構(gòu)不同之外,LMFP也有生產(chǎn)端的制備技術(shù)壁壘。
LMFP與磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝有所不同。雖然LMFP與磷酸鐵鋰僅在前驅(qū)體制備、燒結(jié)溫度及工藝有所差異,但錳鐵需要形成均一的固溶體才能生產(chǎn)出品質(zhì)較高的錳鐵鋰,制備方法有很高的技術(shù)壁壘。
目前制備方法主要分為固相法和液相法兩種。其中,固相法通常以氫氧化鋰或碳酸鋰作為鋰源,以磷酸二氫銨作為碳酸根的主要來源。
錳源主要有磷酸錳或硫酸錳,將原材料球磨混合均勻后干燥,然后在惰性氣體保護的管式爐中,以某一升溫速率在一定溫度下煅燒,獲得預期尺寸形貌。
液相法用可溶性錳鹽作為錳源,包括共沉淀、溶膠-凝膠法、溶劑熱法等。雖然固相法工藝相對簡單,但液相法現(xiàn)階段成熟度高,兩種模式也都在業(yè)內(nèi)進行過商業(yè)化探討。
正極材料龍頭企業(yè)之以收購的方式入局,有許多考慮。
首先是投資額的問題。
根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研顯示,年產(chǎn)1萬噸LMFP,半固半液法生產(chǎn)所需投資約為1.8億元-2億元,另一方面可參考的是,根據(jù)德方納米投資項目公告,液相法生產(chǎn)所需投資約為2億元-2.4億元。
按照德方納米規(guī)劃44萬噸產(chǎn)能所需投資額,正極材料商面臨的資金壓力著實不小,收購便是最直接的方法。
其次,LMFP制備成功并量產(chǎn)后,客戶的驗證周期也非常長的。
根據(jù)天津斯科蘭德(容百科技收購LMFP標的)總經(jīng)理在7月20日戰(zhàn)略發(fā)布會上的介紹,公司LMFP產(chǎn)品用了近4年時間,才最終實現(xiàn)了動力電池TOP10廠商的客戶全覆蓋,少則百公斤級供貨,多則噸級供貨。
其中,有3家在A樣驗證階段。已經(jīng)進入B樣到C樣驗證的產(chǎn)品,會在明年3月份小規(guī)模量產(chǎn),預期共計5000噸投產(chǎn)。
更重要的是,百公斤級和噸級出貨是不一樣的,車企對于安全性及一致性的要求極高,這就使得正極材料龍頭公司選擇收購或參股方式入局,省去時間成本。
最后,就是可用已有的三元材料優(yōu)勢,結(jié)合LMFP做復配,從而達到協(xié)同效應(yīng)。
由于三元材料與錳鐵鋰材料電壓平臺接近,復合后不存在雙電壓平臺問題,當錳鐵比合理時,LMFP需要與三元材料復合解決雙電壓和三元安全性等問題。
根據(jù)資料及專利技術(shù)顯示,部分錳鐵比為6:4、摻混30%以上LMFP的三元復合材料,可以通過所有安全性能測試。這說明摻混后的復合材料的安全性能有顯著提升,而且前驅(qū)體之外的LMFP后段制備,也可以用三元設(shè)備去做。
因此,收購或參股布局LMFP,也是兩大高鎳三元龍頭向多元化正極材料供應(yīng)商轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一步。
正極龍頭爭搶
同樣都是入局LMFP,兩家正極材料巨頭還是有不少區(qū)別。首先在方式上,當升選擇的是自研+參股,這種節(jié)約并購費用的方式,也幫助公司完成了產(chǎn)品研發(fā),并進入客戶驗證期。
而容百科技則選擇花費近4億元收購天津斯科蘭德70%股權(quán),拿下其已有5000噸產(chǎn)能、預期即將投產(chǎn)的5000噸產(chǎn)能及所有知識產(chǎn)權(quán)、無形資產(chǎn)。
技術(shù)路線方面,當升采用共沉淀法;而被容百收購的斯科蘭德則采用固相法(包括斯科蘭德介紹的特殊火法工藝),下一代將轉(zhuǎn)向固液一體化。
產(chǎn)品路徑方面,當升主要是單用LMFP領(lǐng)域的產(chǎn)品LMFP-6M1,錳含量高達65%,比容量達到155mAh/g,且可以與目前的磷酸鐵鋰產(chǎn)線共用,減少了新建產(chǎn)線的投入。
而容百的四款產(chǎn)品均是與高鎳三元混摻,對錳鐵鋰與8系進行復配,錳鐵鋰比例分別在5%-95%不等。
德方納米此前的公告顯示,LMFP與三元的復配路線,大致是一種核殼結(jié)構(gòu)的磷酸錳鐵鋰基復合材料。
三元材料作為外殼,包覆在磷酸錳鐵鋰外面,以提高LMFP 內(nèi)部電子導電性,使鋰離子遷移速度加快,材料導電性、低溫性能和倍率性能也隨之得以提高。
雖然兩家三元龍頭在入局方式、技術(shù)路線、產(chǎn)品規(guī)劃上都略有不同,但本質(zhì)上都是非??春肔MFP在動力電池正極材料領(lǐng)域的廣闊市場,也想借此機會從高鎳三元龍頭廠商向多元化正極材料供應(yīng)平臺轉(zhuǎn)型。
但最終誰能拿下更多市場份額,以鞏固地位,終究還是要交給市場和商業(yè)化進程給出答案。
與此同時,LMFP領(lǐng)域仍然面臨傳統(tǒng)磷酸鐵鋰廠商的競爭壓力。上文中也說過,制備方式基本相同等優(yōu)勢,也讓磷酸鐵鋰廠商轉(zhuǎn)型有了先發(fā)地位。
LMFP與磷酸鐵鋰最大區(qū)別是有錳,無法簡單加工。因為鐵鋰是半導體,加點碳就可以制備,但錳鐵鋰是絕緣體,顆粒大小導致加工技術(shù)路線很難。
另外,由于LMFP多了一款原材料,生產(chǎn)的配方配比、配料體系都要改變,后續(xù)如果選擇水熱法,那么整個材料都需要改,這些因素就導致磷酸鐵鋰廠商直接轉(zhuǎn)產(chǎn)LMFP難度很大。因此,最好的方式還是新建產(chǎn)線。
這就涉及一個問題——傳統(tǒng)磷酸鐵鋰廠商會冒著失去已有龍頭地位的前提下,在LMFP賽道上All in嗎?
驗證后放量在即
既然整車廠、電池廠、國內(nèi)兩大正極材料龍頭公司都爭相布局LMFP,業(yè)內(nèi)自然也就對后續(xù)LMFP的市場空間充滿期待。
LMFP可為電池提供更長的續(xù)航和生命周期,在兩輪車市場已獲驗證。比如天能股份(688819.SH)的LMFP電池已成功應(yīng)用在小牛最新款F0系列電動車,主要采用LMFP+NCM+LMO正極復合材料。
其次,電車市場放量或?qū)⒓铀佟I(yè)內(nèi)預計明年上半年國內(nèi)車企開始進行LMFP電池裝車。目前三元與磷酸錳鐵鋰中度摻混方案已量產(chǎn),上半年裝車預計是國內(nèi)中型體量車企,預計下半年逐步起量。
未來的技術(shù)方向是摻混比例逐漸提升。重度摻混需要BMS深度參與,純錳鐵鋰還需進一步攻關(guān)。而海外目前主要以開發(fā)為主,暫無明確量產(chǎn)計劃。
但正如文章開篇提及,特斯拉在Q2業(yè)績交流會期間明確表示,未來動力電池2/3將使用鐵鋰或錳鐵鋰電池。
業(yè)內(nèi)主流觀點認為,LMFP在兩輪車市場推進速度較快,預計2025年滲透率將達到70%。同時LMFP在新能源汽車市場也有較好的應(yīng)用空間,預計2025年也將有30%滲透率。
假設(shè)單GWh鐵鋰的正極材料耗用0.25萬噸,以此估計,到2025年LMFP的市場需求達50.37萬噸。按照單噸6萬元測算的話,這將是一個未來市場空間300億的正極材料。
最終龍頭花落誰家,正如前文所述,產(chǎn)品的商業(yè)化程度以及客戶認可度,將是搶占市場的核心關(guān)鍵。