2022年磷酸锰铁锂行业研究报告 从工艺角度看磷酸锰铁锂成本及产业化路径与量产进展分析

一、当前时点为什么关注磷酸锰铁锂

1.1.锰铁锂是磷酸锰锂与磷酸铁锂结合的产物，充分结合二者优势

目前锂电池主流的正极材料可分为过渡金属氧化物和聚阴离子盐，前者以钴酸锂、锰酸锂、三元材料为代表，后者以磷酸铁锂材料为代表。磷酸锰铁锂（LMFP）是磷酸锰锂与磷酸铁锂结合的产物，充分结合二者优势。磷酸铁锂与磷酸锰锂同属于聚阴离子盐，橄榄石型结构让二者均具备较高安全性和较差的电导率，其中磷酸铁锂易于合成+成本低+相对高的电导率，因此商业化较为成功；而磷酸锰锂电导率极低+稳定性差，一直未得到应用，但锰元素加入使得电压平台高，进而提升能量密度，而这正是磷酸铁锂的短板。由于铁和锰离子的半径相近，因此二者可实现原子级别的混合，进而得到可结合二者优势的磷酸锰铁锂。

1.2.磷酸铁锂回潮，让锰铁锂重回大众视野

补贴退坡+技术突破，2020年磷 酸铁锂开始回潮，目前景气度仍 在高位。复盘历史看，2015- 2016年铁锂占比高于三元，2017 年开始三元接近铁锂，直到2020 年三元一直是主流，但2020年开 始磷酸铁锂开始迅速上量，占比 2020的39%提升至2021年的 52%。第一轮三元反超铁锂背后 是政策导向（2017年开始以能量 密度为指标进行差异化补贴，因 此高能量密度的三元开始成为主 流），第二轮铁锂反超三元背后 是技术突破（2019年底-2020年 推出的CTP、刀片技术使得铁锂 体积能量密度上限得以提升，加 之补贴退坡下，性价比凸显，因 此铁锂逐步回潮）。

锰铁锂作为铁锂升级版本（铁锂能量密度基本接近天花板），铁锂热度高时锰铁锂才受到关注。锰铁锂并非近期新型材料，早在2014年左右即得 到市场关注（当时LFP是主流），但后续因国家补贴侧重能量密度，市场对LFP态度转冷，因此LMFP研发逐渐被搁置。2020年开始磷酸铁锂回 潮，锰铁锂重回大众视野。从头部车企看，2014年比亚迪总裁王传福在“2014中国新能源汽车产业三基工程工作会议”中，提到其找到了新的技术方向，即为LMFP。且 2015年5月，工信部车型目录中出现新款e6车型，搭载LMFP能量密度达117Wh/kg，远高于2014LFP版本的84Wh/kg。2017年补贴增加能量 密度指标，三元成为追捧对象，随着磷酸铁锂的转冷，锰铁锂逐渐被淡忘。

二、从工艺角度看磷酸锰铁锂成本

2.1.锰铁比例的研究是关键，目前量产多为6:4

高性能锰铁锂材料制备依赖于3个环节：1）研究——对铁锰比例的判断；2）合成——对合成路线的选择；3）改性——对改性方式的选择。铁锰比例：最优比例尚无定论，目前多为64、73，高锰是发展方向。类比三元材料523、622、811的镍钴锰配比，大家已经充分认知如果想要 高能量密度则选择高镍、想要性价比则选择中镍。但锰铁锂中最佳的铁锰比例还没有明确的共识。过高的锰含量→姜泰勒效应→衰减快；过低的 锰含量→电压平台提升不明显→无法提升能量密度。为提升能量密度，使锰铁锂有研究价值，锰含量需要≥50%，目前研究集中在锰铁比为5:5、 6:4、7:3、8:2、9:1，目前量产的产品多为64、73或之间，高锰是未来努力的方向。

2.2.合成路线：固相法简单适合工业化生产，液相法复杂但性能更好

锰铁锂与铁锂同属于磷酸盐体系，制备工艺类似，固相法简单适合工业化生产，液相法更复杂但产品性能更好。不同于铁锂行业，有成熟的磷酸铁 作为前驱体；锰铁锂行业发展初期，没有标准前驱体，需要正极企业自行制备，提高了行业技术壁垒。锰铁需要实现原子级别混合，因此液相法天然更适合于锰铁锂生产，性能更佳；固相法简单更适合工业化。德方和宁德时代采用水热法/溶胶凝胶 法；力泰锂能、当升科技采用共沉淀法；斯科兰德、湖北万润采用固相法，斯科兰德下一代将转向固液一体化。

2.3.改性方法：纳米化、碳包覆、离子掺杂；与三元复用

合成锰铁锂过程中，可伴随改性手段进一步提升电化学性能（类似LFP也需要一系列改性手段）。主要改性方式有纳米化、碳包覆、金属离子掺 杂、与三元材料复用，且可同时使用以上多种方法。 纳米化：原理为小颗粒缩短扩散路径+提高比表→电化学性能提升，具体实现通过水热法或者机械球磨等。

原理：颗粒缩小至纳米尺寸后可以显著减少锂离子在正极活性物质颗粒内部的扩散路径，以便高效脱嵌，提高对应电池的倍率性能。同时纳米化 也能提高活性颗粒的比表面积，即提高与电解液的反应表面，以使性能得到提升。市场上成熟的LFP材料粒径基本为纳米级，而锰铁锂扩散系数 较LFP的更低，因此粒径要更小才能发挥性能。实现：液相法本身通过简单的溶液过程即可制备出纳米粉体（在实际生产中水热法可实现纳米片形貌，但由于生产成本较高、设备投资较大的原 因目前产能有限）；固相法等可以通过机械球磨、控制煅烧温度等多种方式将材料尺寸缩小至纳米级颗粒。

2.4.成本测算：BOM成本高于铁锂，制造成本仍有下降空间

从单吨理论BOM成本看，由于锰比铁贵导致BOM成本略高于铁锂。锰铁锂可看成锰元素替代LFP的部分铁元素，由于锰与铁的原子量几乎相当， 因此单吨成本理论而言，仅看铁价与锰价即可，锰比铁贵，因此锰铁锂单吨成本略高于铁锂，但二者均没有贵金属，较三元成本低。

三、磷酸锰铁锂产业化路径及量产进展

3.1.市场开拓：已成功运用至两轮车，与三元复用打开车用市场

两轮车电池行业趋势：锂电替代铅酸是共识，拆分锂电材料看，星恒+天能积 极推动锰铁锂上量。从两轮车锂电出货看，2019-2021H1锰酸锂占比43- 53%，占据主要市场，主要因为锰酸锂低成本（比铁锂还要低）+低温性能好， 但循环寿命不佳。1）两轮车电池龙头星恒电源主推锰酸锂路线并进行持续改 进，验证锰酸锂+锰铁锂，锰酸锂+锰铁锂+三元等多种方案，2020年星恒发 现，用单晶锰酸锂搭配锰铁锂得到的材料性能最为理想，减少锰溶出→提升循 环寿命，兼顾低成本，并于2021H2正式推出，目前主流产品已全部含锰铁锂。 2）两轮车龙二天能股份生产的18650锰铁锂电池已用于小牛电动车F0。

3.2.车用领域进展：仍在测试验证，预计2022H2小批量

目前主流电池厂仍在进行测试中，宁德时代进展较快，预计2022H2小批量产，其次亿纬锂能、欣旺达在测试中。正极材料厂中，德方纳米产能 规划最大，下半年11万吨锰铁锂有望投产；力泰锂能已实现对两轮车出货；容百科技（控股公司已实现对两轮车出货）、当升科技推出新产品。

3.3.市场空间：预计2025年41万吨，单吨6万元，200亿+的市场空间

目前磷酸锰铁锂主要应用在两轮车领域，我们假设LFMP在四轮车领域2022H2有小批量，2023年开始上量，未来主要替代LFP以及与三元电 池复配，预计2025年全球LMFP材料需求为41万吨，按照单吨6万元测算，大约200亿+的市场空间。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）