镍、钴、锂价格仍居高位,加锰会成电池厂的主流选择吗?
当前磷酸铁锂和三元电池正极材料价格居高不下,已超出电池厂的承受能力而不得不涨价。此前,笔者从多个电池厂商了解到,目前已经历了两轮涨价,主流厂商基本都在涨价,普涨已是常态。
电池涨价最终买单的还是消费者,在当前新能源汽车快速发展背景下,电池成本上涨无疑会对新能源车的消费造成影响。“电池涨价只能是短期应对上游材料涨价,终究不是长久之计。”业内人士指出,“短期内,电池成本的下降主要靠上游材料价格的下降,而长期来看,电池成本下降靠的是电化学体系的创新。”
现有电池材料高涨,倒逼电池厂开发新型电化学体系
目前,磷酸铁锂电池、三元电池是动力电池领域两大主流技术路线,但两者上游材料的价格最近不断攀升,截至2022年3月底,磷酸铁锂均价已达16.2万元/吨,电池级碳酸锂均价突破50万元/吨,价格的持续上涨叠加供给不足,这也倒逼电池厂商尝试更低成本、可替代的技术路线。
在此背景下,市场上出现了在磷酸铁锂和三元两大电化学体系中,尝试添加其他金属元素。
海外市场上,特斯拉对于开发新型动力电池电化学体系持积极态度。据海外媒体inside EVS的消息,马斯克称特斯拉一直在探索在电池中使用更多锰,并且认为锰具有潜力。
从特斯拉的产销量计划来测算,到2025年,特斯拉动力电池需求量将超200GWh,其中中国工厂需求在60GWh以上。因此,马斯克认为,“特斯拉需要数千万甚至数亿吨原材料,用于大规模生产这些电池的材料必须是普通材料,否则无法规模化。”
国内市场方面,宁德时代也在尝试推出过渡阶段的新产品——M3P电池。宁德时代方面此前接受调研表示,公司计划推出的新产品M3P,准确来说不是磷酸锰铁锂,还含有其他金属元素,公司称之为磷酸盐体系的三元。据了解,该体系成本较三元下降,改善了低温性能,能量密度也比较好,属于过渡阶段的电池方向之一。
业内人士向透露,“新型的磷酸盐正极,通过掺锰的方式,可提高电芯电压,再通过加入镁等金属防止锰溢出,稳定电压平台;新的化学体系电池,它的能量密度可以超过170Wh/kg,这个既可以替代目前5系三元、还可以覆盖铁锂电池。”
与三元体系不同,在磷酸铁锂电池中掺锰,被视为磷酸铁锂电池升级方向之一。磷酸锰铁锂具备稳定性好、安全性高,相较磷酸铁锂电池可进一步提高约15%-20%能量密度,而成本仅提升约6%。与LFP相比,LMFP增加约0.4kg/kWh的锰耗用量,锰含量占比约30%。在终端消费者日趋重视安全性、主机厂和电池厂重视降本增效的背景下,磷酸锰铁锂正极材料作为补充,有望迎来产业化爆发,进一步拉动锰的需求。
前述人士指出,“目前的铁锂系电池不能加入硫酸锰,因为硫酸根难处理;需要用四氧化三锰作为原料。”
此外,在钠离子电池方面,据南丹麦大学研究团队在《应用能源材料》上发表的论文中提出,包含铁、锰和磷的新型电极材料可以提高钠离子电池的功率和容量。将正极中10%-20%的铁换成锰可以起到稳定溶液的作用,并实现整个充电过程中完全连续的固溶体转化,使电池容量增加15%以上。
值得一提的是,宁德时代于2021年8月预告的第二代钠离子电池采用锰基正极材料,锰含量约40%。
产业链相关公司积极布局锰资源
据统计,2020年,我国三元电池的高纯硫酸锰需求量约2.2万吨 ;锰酸锂材料的电解二氧化锰需求量约9.5万吨。在现有电池化学体系下提高锰的用量,预计到2025年,三元电池的高纯硫酸锰需求量将超过15万吨;锰酸锂材料的电解二氧化锰需求量将超过20万吨。
高纯硫酸锰(HPMSM)主要用于锂电池三元正极(前驱体)材料。从全球范围来看,中国是全球最主要的高纯硫酸锰生产国,合计HPMSM产能10万吨/年。2021年,红星发展的电池级高纯硫酸锰产能为4.5万吨/年,居世界首位。南方锰业HPMSM年产能3万吨,美国Prince Erachem(唯一的海外生产商)3万吨,浩林化工2万吨,分列二三四位。
具体来看,红星发展的电解二氧化锰与硫酸锰产能分别为3万吨/年,2021前三季度产量分别为1.97万吨与1.52万吨;2021年中报披露,子公司大龙锰业扩建3万吨/年动力电池专用高纯硫酸锰项目已投入试运行,尚未实现满产,2021年H1实现产量1万吨。在资源端,据其披露,贵州子公司拥有两个锰矿矿山,锰精矿总产能约25万吨/年,目前尚未正式开采。
南方锰业涵盖全球最长且丰富的锰产业链,其中电解金属锰产能20万吨,位居中国第二;电解二氧化锰产能12.5万吨,位居中国第一;硫酸锰产能3万吨。2020年,公司电解金属锰产量18.81万吨,硅锰合金16.54万吨,电解二氧化锰产量9.69万吨,锰酸锂产量0.31万吨,硫酸锰产量2.76万吨。根据2021年中报,公司海内外锰矿合计权益储量7743万吨,2021H1锰精矿产量超过100万吨。
湘潭电化的电解二氧化锰年产能12.2万吨,2020年产量超过8.5万吨,截至2021年10月,满负荷运营生产中;高纯硫酸锰年产能1万吨。公司深耕锰系电池材料多年,是电解二氧化锰行业龙头,现有产品中锰酸锂型电解二氧化锰是制备锰酸锂的重要前驱体。
三峡水利拥有自有锰矿开采、电解金属锰生产加工及销售的完整产业链。2020年,公司电解金属锰产能10.6万吨/年,2020年产量8.96万吨,2021H1产量为4.37万吨。
在磷酸锰铁锂正极材料方面,得益于与宁德时代的深度捆绑,德方纳米目前已有磷酸盐系正极材料进入产业化阶段,未来若磷酸锰铁锂电池需求放量,德方纳米有望从中受益。
写在最后
“电池短期成本的下降靠的是原料价格,而长期的成本下降靠的是电化学体系的创新和升级。”业内人士指出,目前电池成本下降,不能仅依靠对矿产资源成本下降,电池厂还应主动尝试化学体系上的创新。
诚然,在当前电化学材料体系下,镍、钴、锂等相关的正极材料价格高涨超出动力电池企业此前的承受能力,通过涨价转移成本压力最终让消费者买单终究不是长久之计。因此,对于动力电池厂商而言,寻找新的可替代资源,开发新的电化学体系以减少对现有矿资源的依赖,是动力电池可持续发展的必由之路。
(Andy)
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