事件：据媒体爆料特斯拉Model 3改款将升级电池包，基础款后轮驱动版的电量从60kwh升至66kwh，采用宁德时代M3P（锰铁锂）新型电池，且该方案是平台型也将用于Model Y，并预计改款车三季度推出。
M3P电池是宁德时代在钠离子电池之后，又一次在正极材料上进行创新，如果能够大规模推广，将会对动力电池行业的技术演变产生重要影响。正极材料主要有两条路线，一个是8系，9系等高能量密度路线，最终的发展方向是固态电池；另一条是性价比路线，以磷酸铁锂和钠离子电池为代表，磷酸铁锂的升级方向是磷酸锰铁锂。磷酸铁锂的能量密度已经接近理论上的量产极限（175~185Wh/Kg），从工信部的《新能源汽车推荐目录》披露的信息也可验证，磷酸铁锂的能量密度基本上没有增长，已经连续两年维持在160~165Wh/Kg的区间。纯电动汽车平均续航里程年均增幅50Km的趋势下，预计到2023~2025年平均装机续航里程将达到500Km、550Km、600Km，对应的平均能量密度在150Wh/Kg、172Wh/Kg、188Wh/Kg，预计从2024年开始磷酸铁锂能量密度的劣势将逐步显现，影响其在动力电池装机的渗透率。
磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级产品，由于掺加了锰源，拥有了较高的理论工作电压，电压可以到4.1V，相比较磷酸铁锂高出0.7V，因此在理论能量密度上比磷酸铁锂高15%左右，属于电池材料体系的升级。目前的磷酸锰铁锂电池能量密度提升有限，仅比磷酸铁锂高5%~10%，主要是由于锰粒与铁粒半径不同，微粒间存在间隙，在压实密度方面不如磷酸铁锂，导致锰铁锂难以兑现能量密度潜力。我们在2022年第七期动力电池产业周报《磷酸锰铁锂现状调研与展望》中已经对磷酸锰铁锂和磷酸铁锂的特性已经进行了较为全面的比较。
目前磷酸锰铁锂的合成方法主要有固相法和液相法，固相法简单更适合工业化生产，液相法更复杂但产品性能更好。固相法包括高温固相法和碳热还原法，这种方法的代表厂商是天津斯特兰。液相法包括溶剂热法、溶胶凝胶法和共沉淀法，代表厂商德方纳米。
固相法的磷酸铁锂产线更容易转产为磷酸锰铁锂，但也存在一些壁垒。目前需要自行制备磷酸锰铁锂的前驱体，目前没有较为成熟的标准前驱体可用；需要控制锰离子的掺杂位点，避免锰离子掺杂到锂/铁位，影响倍率性能和循环寿命；需要优化固相法反应的温度、时间、气氛等条件，保证磷酸锰铁锂的晶体结晶程度、均一性和稳定性。
液相法生产磷酸铁锂需要改变整个材料制备工艺，液相法相比固相法更加复杂，需要控制反应条件、溶剂、添加剂等；液相法制备的磷酸锰铁锂粒径小，需要进一步提高产品的压实密度和导电性；同时也需要降低锰离子溶出的可能性，液相法制备的磷酸锰铁锂离子掺杂位点的控制程度不如固相法。
不论是固相法还是液相法，锰源都是一个需要关注的点。目前技术路线没有固定，降本需要锰盐厂配合开发。锰源的来源复杂多样，碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、四氧化三锰、二氧化锰、锰矿都可以用来生产磷酸锰铁锂。锰矿不缺，但合适的锰盐产能有限。预计未来锰盐将成为锰铁锂降本的关键环节之一。
目前在磷酸锰铁锂上布局的企业有德方纳米、当升科技、容百科技、湖南裕能、融通高科、广东光华、江苏力泰、湖北金泉新等。德方纳米目前磷酸锰铁锂一期产能11万吨/年，目前产品已在小批量供货中，月度出货量1000吨。德方纳米曲靖磷酸锰铁锂一期11万吨的产能爬坡中，放量节点预计在三季度，规划产能44万吨。当升科技目前实际可利用产能4000吨/年，规划产能30万吨，当升科技的磷酸铁锂和磷酸锰铁锂是同一条产线，可以相互转换。容百科技目前实际可利用产能6200吨/年，规划产能30万吨。湖南裕能磷酸锰铁锂目前研发进展顺利，正与客户积极对接，并计划在云南基地投资建设磷酸锰铁锂生产线，规划产能32万吨，在生产线设计上将考虑与磷酸铁锂的兼容性，有利于进一步提升产能利用率。融通高科4万吨磷酸锰铁锂和广东光华3.6万吨磷酸锰铁锂项目正在环评期。湖北金泉规划10万吨铁锂，一期2万吨铁锂，0.5万吨锰铁锂。
磷酸锰铁锂可以单独作为正极材料使用，也可以与三元材料混搭作为正极材料。但是目前锰铁锂难以兑现能量密度潜力，因此23年主要还是与三元正极掺杂使用。此次特斯拉升级较大概率是采用70%的锰铁锂与三元中镍混搭，在原有底盘基础上不改变质量但大幅提升能量密度。2023年上半年，特斯拉全球Model3/Y生产881582辆，交付859095辆。特斯拉销量的增长对磷酸锰铁锂正极材料的需求将是巨大的，特斯拉装车也有望带动其他主机厂快速跟进。
宁德时代M3P电池的大规模推广将进一步压缩三元锂电池的市场份额。磷酸锰铁锂融合了磷酸铁锂的稳定性和三元电池的较高能量密度。目前从磷酸锰铁锂正极的成本来看，碳酸锂占比73%，磷酸铁锂正极中，碳酸锂成本占77%。目前磷酸锰铁锂的制造费用等构成的其他非材料成本较磷酸铁锂高约25%，但是若考虑到磷酸锰铁锂的能量密度高于磷酸铁锂，对单瓦时成本进行估算，则目前两者单瓦时成本接近，磷酸锰铁锂略高。
在24年磷酸锰铁锂量产后，预计在成本上比磷酸铁锂低10%。那么对三元锂电池5系6系的市场份额影响明显。预计24年后，正极材料性价比路线将以磷酸锰铁锂和磷酸铁锂为主，钠电池为辅；正极材料高能量密度路线将以8系和9系三元为主。
作者：上海钢联 新能源事业部研究部 研究员 李攀
