文 | 周有輝、高雅
編輯 | 彭孝秋
這是一個動力電池搶錢時代。
锂電池造富運動剛開啟，就已經有一大波上遊公司股價漲上天。比如磷酸鐵锂材料第二的德方納米漲了7倍，三元材料第一的容百科技漲了4倍。
所以每一次技術變革都值得重視。相比還在主流的磷酸鐵锂，磷酸錳鐵锂已經蓄勢待發。
36氪研究采訪市場多方變量後發現，磷酸錳鐵锂商業化的臨界點确實已經到達。
産業鍊的每個位置都在嘗試抓住商機，對于動力電池這一創新點稀缺、卻又呈現需求向上的賽道來說，不容錯過速度的競賽和新材料帶來的激情：
動力電池研發量産一般要經曆ABC三個階段，交付B樣品意味着電池研發已經到達第二階段，即電芯研發驗證已完成，将産品組裝進模組或電池包。
換句話說，此刻距離裝車測試、最後大規模量産，僅約需1~2年的時間。
這無疑讓在動力電池上尋找創新可能的從業者們看到了一個刺激點。
因為圍繞動力電池，創新可能性可分為材料創新、結構創新和快充技術三種，這是一項可替代性少、需長線投入的馬拉松生意，因此锂電兇“錳”，新一輪競賽已經拉開帷幕。
錳，在元素周期表上原子序數為25，排在鐵元素前一位，在自然界中僅存在與鐵所形成的礦石之中。
過去，錳最大的用途是作為不鏽鋼的材料，防止其生鏽或者腐蝕，有95%以上的錳用于鋼鐵冶金行業。但就和原本隻用作農業化肥的磷一樣，因為動力電池行業的突飛猛進，錳也展現出大規模跨界應用在锂電池的可能性。
這一浪潮正席卷産業鍊的每一個參與者，上至錳冶煉的化工廠，下至正極材料廠商，核心推力來自于對新技術極為渴求的動力電池和整車廠，一場圍繞材料創新的造富運動似乎又将上演。36氪經過采訪多家相關公司和投資機構，試圖回答以下問題：
1、為何錳元素在今天可以成為動力電池材料創新的主角？何以在此刻突破商業化的臨界點？
2、元素變化之下，這場材料變革中的參與者都有誰？處于什麼位置的企業更有優勢？
3、錳對上遊産業的影響有多大？未來會成為繼锂、鎳、钴之後的第四種電池金屬嗎？
磷酸錳鐵锂，顧名思義，是在磷酸鐵锂中摻雜一定比例的錳元素，是目前業内有明确共識的技術升級路線。
摻混錳元素後，磷酸錳鐵锂的電壓平台（4.1V）更高，相較磷酸鐵锂（3.4V）可以提高15%-20%的能量密度，能量密度決定了動力電池的續航水平。根據中銀證券測算，磷酸錳鐵锂的原材料成本比磷酸鐵锂低約28%（錳鐵比7：3）。
磷酸錳鐵锂和磷酸鐵锂性能對比
如何進一步理解磷酸錳鐵锂的成本優勢？
對比同一産業位置的晶圓制造可以發現，甯德時代的成本結構中超過80%都是直接材料費，人工和制造費用降低空間極小，而中芯國際的直接材料費僅為9%。
動力電池與晶圓制造成本端結構差異 圖源：天風證券
動力電池中，正極材料的成本占比又超過了40%，所以即便是15~20%的能量密度提升，在上遊锂礦價格瘋狂上漲的情況下，磷酸錳鐵锂所能降低的綜合成本也相當可觀。而發展數年的磷酸鐵锂電池也将達到理論的能量密度上限。
橫向對比固态電池、鈉離子和氫能這類對電池行業有颠覆性變革的前沿技術，磷酸錳鐵锂作為磷酸鐵锂的升級路線似乎并不性感，但勝在短期内商業化速度更快，能夠看到市場前景。
因為動力電池行業仍屬于傳統的電化學産業，創新速度相對緩慢，産品需要在上下遊間來回驗證，不可能出現像芯片在過去六十餘年中，基于摩爾定律下的性能飛躍。
事實上，磷酸錳鐵锂也并非全新的技術體系。早在2013年，比亞迪就對外透露了這項技術，聲稱可以将市面上的磷酸鐵锂電池90Wh/Kg的能量密度提升至150Wh/Kg，達到主流三元材料的水平。
布局更早的還有美國化工巨頭陶氏化學，陶氏在2008年就通過收購一家瑞士公司HPL，獲得了磷酸錳鐵锂的基礎專利。後來曾一度賣出了40噸磷酸錳鐵锂給中航锂電（中創新航前身），同時送樣給中國及日本的電池廠或車企，如比亞迪、豐田、松下、日立。
不過，當時國内政策環境沒打開這一技術的商業化窗口。因為成熟的磷酸鐵锂體系是向磷酸錳鐵锂升級的充分且必要條件，而彼時整體的液态電池技術都還未發展成熟。
這之前，磷酸鐵锂是否被市場買賬和補貼強烈相關。2014年，新能源補貼政策傾向于高能量密度電池，有性能優勢的三元材料裝車量漸漸壓過了磷酸鐵锂。
彼時，因補貼變動，磷酸鐵锂裝機量出現斷崖式下跌，使得磷酸錳鐵锂技術方案被塵封，陶氏化學、比亞迪等公司都在2015年、2016年相繼退出或終止研發。
這一技術路徑選擇直到2020年才出現拐點，比亞迪通過刀片電池的結構創新解決了磷酸鐵锂能量密度較低的問題，重新将其推向了市場。
刀片電池将單體能量密度提高至160Wh/Kg~180Wh/Kg，循環壽命超過4500次，壽命是普通三元電池的三倍以上。
更重要的是，下遊市場對電池材料綜合性能（如安全性、快充技術、産品成本）的需求，超過了對續航裡程的單一追求。因此，随着刀片電池産能爬坡，以及一衆動力電池廠商的跟進，磷酸鐵锂的裝機量迅速攀升。
2022年上半年磷酸鐵锂正式超過了三元，這使得磷酸錳鐵锂技術重新獲得青睐，吸引各大廠商跟進布局。
這是上遊技術創新研發投入應用于下遊的大規模市場反饋，經過市場驗證之後才能得以看清技術路徑的标準答案。
2015-2022M5 磷酸鐵锂與三元锂裝車量
此外，逼近商業化臨界點的另一核心因素是新能源汽車市場的結構變化。
例如，甯德時代率先推出的M3P電池，所适配的是A級車和B級車，續航裡程将超過700km。A級車是國内乘用車最主要的細分市場，占比達 55%-60%，但2021年純電車僅占5.7%。
進一步分析，磷酸鐵锂得以超過三元的重要原因正在于A00級車型的推動。2021年，A00級車市場基本被新能源車所占領，電動化率達到了95% ，而其他級别為8%-20%，形成極大反差。超低價的五菱宏光mini EV在2021年貢獻了42.6萬輛，銷量僅次特斯拉。
2021年1月-2022年5月新能源汽車分級别銷量
可以預見，作為家庭首購之選，A級和B級車（價格約為10萬-20萬元）将成為新能源車滲透率繼續上升的主力車型。
如上圖所示，2022年1-5月，A級車銷58.0萬輛，同比增長157%；B級車銷55.0萬輛，同比增長112%，增速均超過了A00級車。所以，磷酸錳鐵锂的裝機量或将極大受益于這一趨勢變化。
作為一項被重新推向台前的技術，磷酸錳鐵锂相關的創業公司卻寥寥。
原因在于入場券難搶。目前對磷酸錳鐵锂布局最深入的仍是巨頭公司，其核心優勢就在于生産制造的壁壘。因為磷酸鐵锂和磷酸錳鐵锂的制備方法有相似性，技術升級路線相對平滑，擁有資金和客戶資源的玩家已将産能規模拉至萬噸級别。
換句話說，磷酸鐵锂龍頭擁有競争的先發優勢。
依次按磷酸鐵锂材料的市占率來看，湖南裕能、德方納米、常州锂源、江西升華、融通高科等正極材料公司的第一大客戶均為甯德時代。
2021年磷酸鐵锂市場格局
2021年甯德時代和比亞迪磷酸鐵锂動力電池裝機量分别為42.9GWh和25.2GWh，兩者吃下了磷酸鐵锂市場絕大多數的份額。甯德時代的布局速度也是最為領先的。
以甯德時代宣布量産的M3P電池為例，M3P即為摻雜30%-70%的磷酸錳鐵锂-三元方案。據中泰研究調研，已量産的電池預計為30%與中鎳三元的摻混方案。
甯德時代背後的重要供應商就是德方納米和江蘇力泰锂能（甯德時代占有16%的股權），均是業内擁有磷酸錳鐵锂制造專利和成熟産線的企業。據公司公告，德方納米已規劃的磷酸錳鐵锂産能已達到44萬噸，總投資約為100億元。
那麼，産品大規模量産的具體技術難度在哪？
力泰锂能曾在去年9月辦過一場内部的技術交流，受訪的高管就提到：磷酸鐵锂是半導體，加點碳就可以，但錳鐵锂是絕緣體，顆粒還很小導緻加工技術路線很難。行業内的技術路線都還沒有統一。
具體而言，磷酸錳鐵锂的制備方法可分為兩種——固相法和液相法，方法的原理就是混合锂化合物、鐵化合物、磷化合物以及錳化合物，讓其在特定環境下發生反應。
前者是将原料研磨成粉末直接混合，成本較低但可能混合不均勻，後者是将原料溶解在溶劑中進行反應，性能更好，但操作流程更複雜且可能反應不充分。
磷酸錳鐵锂主流制備方法固相法和液相法
力泰锂能、湖南裕能均使用固相法，而德方納米是液相法的頭部企業。綜合國金證券的調研信息，年産1萬噸磷酸錳鐵锂所需的投資額，如果用半固半液法生産約為1.8-2億，和生産磷酸鐵锂差不多，如果用液相法生産将高出0.2-0.6億元。
高投入的産能投資和需要時間積累的客戶資源，也加高了創業公司入局的門票錢。
君盛投資宋宇董事總經理對36氪分析道，“動力電池正極材料的改變一直在進行，但基本沒有創業公司的機會了，因為這個領域的改進是漸進式的，不是變革性的。那麼這些巨頭的生産能力和研發實力會碾壓創業公司。”
在磷酸錳鐵锂商業化落地在即的趨勢下，最先鋪開産能的公司無疑會先淘得第一桶金。例如，三元材料龍頭的容百科技（市值624億元），就選擇用收購來縮短與對手的産能差距。
7月21日，容百科技宣布以3.89億元的價格收購天津斯科蘭德，後者已經擁有了6200噸年産能的産線，摻混方案的産品循環壽命已達3000次，和主流的磷酸鐵锂電池持平。容百科技創始人白厚善表示，過去容百一直沒有參與磷酸鐵锂的競争，但現在磷酸錳鐵锂是一個新的機會，接下來将借此踏入磷酸鐵锂陣營。
而目前，36氪看到的磷酸錳鐵锂創業公司僅珩創納米一家，其創始團隊來自陶氏化學以及GE，首席科學家餘心迪博士曾是陶氏化學磷酸錳鐵锂項目的核心研發人員。
據了解，珩創納米正在鹽城建設年産5000噸的磷酸錳鐵锂産線，年底将投産。今年2月，珩創納米獲得了過億元pre-A輪融資，由悅達投資領投，高瓴創投、沃衍資本、創維集團等機構跟投。
“目前其他企業的核心技術壁壘在于組分及制造專利，但我們買斷了陶氏化學關于磷酸錳鐵锂所有核心的專利，這是很多大廠所不具備的。”珩創納米聯合創始人林芝青博士告訴36氪。
珩創納米所買斷的磷酸錳鐵锂組分專利中，中國專利覆蓋了磷酸錳鐵锂中錳含量超過70%的專利權益，國際專利覆蓋錳含量大于50%的專利權益。
這意味着，在國内，正極材料的錳鐵比如果超過7：3将需要支付給其一部分專利費用。而基于核心的組分專利，珩創納米能直接從基礎化學結構上改進材料特性，技術叠代速度更快。
事實上，磷酸錳鐵锂所帶來的更大變量還在于錳金屬本身。
“錳有可能成為未來正極材料中比較重要的元素，高電壓平台/高克容量的幾種材料體系中都有在加錳。”招商局創投丁立德對36氪表示。
這是因為，除了磷酸錳鐵锂，還有錳酸锂、富锂錳基、鈉電池中的錳基高錳普魯士白、固态電池中的鎳錳二元等新電池技術路線，錳都是其中必不可少的電池金屬。
相對于磷酸錳鐵锂，用于兩輪車的錳酸锂已經在去年大規模應用，2020年錳酸锂材料在二輪車電芯市場出貨規模中排名第一，市場份額達45%。而目前鈉電池最有前景的應用市場為儲能，這意味着，錳在未來的動力電池和儲能電池的發展中都不會缺席。
基于此，中信證券研報表示随着新型錳基正極材料的滲透率提升，有望使得锂電池行業用錳量在2021-2035年間增長超過10倍。受益于三元正極材料和錳酸锂材料出貨量的快速增長，預計2025年锂電正極材料用錳量将超過30萬噸，2021-2025年複合增長率為32%。
在上遊，國内相關的錳業上市公司紅星發展、中鋼天源和湘潭電化股價都在迅速拉升，7月中旬均走出了50％左右的上漲行情。上漲的核心邏輯與磷化工企業類似——即在新能源仍處于賣方市場的情況下，借由已有的原材料優勢，直接從傳統化工股轉變為了炙手可熱的新能源标的。
從工藝流程上說，磷酸鐵锂主要由碳酸锂和磷酸鐵兩個部分組成，磷酸鐵生産鍊為磷礦-高純磷酸/工業磷酸一铵-磷酸鐵。磷化工和钛白粉企業都擁有低成本生産磷酸鐵的能力，進入磷酸鐵锂幾乎沒有門檻。
圖：磷礦-磷酸鐵锂産業鍊概覽 圖源：方正證券
在磷酸鐵锂爆火之後，上遊多家磷化工巨頭例如川恒股份、中核钛白和興發集團，基于原材料來源、加工技術、成本控制的優勢，也通過和锂電池下遊廠商合作，或入股相關企業等方式，切入磷酸鐵锂正極材料。
其中中核钛白就在去年2月，拟投資121億元投産50萬噸磷酸鐵锂項目，随後市值一度從150億拉升至394億元。
對照磷化工的行業發展脈絡，錳金屬的大規模應用也将帶給上遊材料入局的機會。錳礦提煉出的産品主要分為電解二氧化錳和高純硫酸錳，均為下遊電池行業的重要原料。
以湘潭電化為例，其電解二氧化錳的現有年産能達到了12.2萬噸、高純硫酸錳的年産能達到了1萬噸。據了解，湘潭電化的高純硫酸錳已進入甯德時代供應鍊。
再如，鈉電池三條路線之一層狀氧化物路線，所用的過渡金屬錳原材料是二氧化錳和硫酸錳。這條路線的重要玩家中科海鈉，已在7月28日于阜陽投産全球第一條鈉電池産線，産能為1GWh。中科海鈉的第二、第三大股東為山西華陽股份和華為哈勃投資。
值得一提的是，湘潭電化在2016年時就參股創立正極材料公司湖南裕能，後者現任董事長譚新喬曾在湘潭電化擔任董事長超過八年。作為初創公司，湖南裕能僅用五年時間，兩次利用股權置換獲得了正極材料關鍵技術，做到了磷酸鐵锂陣營第一。這些操作正是出自湘潭電化高管團隊的手筆。
裕能作為綁定甯德時代和比亞迪的正極材料供應商，磷酸錳鐵锂的商業化加速，無疑也将層層傳導至湘潭電化。
就目前已驗證商業化能力的方案來看，磷酸錳鐵锂不僅可以純用，完全替代磷酸鐵锂作為動力電池的正極材料，也可以混合三元材料配合使用，降低對稀有金屬比如钴的依賴，從而提升一定的安全性和成本優勢。
不過，任何化學物質都有優勢和劣勢。
劣勢上，錳含量的增加會使電解液接觸錳的數量增加，使得錳在充放電循環中的溶解，從而影響電池的循環次數，這暫時限制了磷酸錳鐵锂的純用路線。
相對而言，第二條路線錳含量較低，相關技術也更成熟。林芝青告訴36氪：“磷酸錳鐵锂的高電壓平台跟三元完美契合，混合20%的條件下對能量密度下降影響很小。另外由于磷酸錳鐵锂耐熱性能好，可以抑制三元極端情況下的氧釋放，可以明顯提升三元材料的安全性。”
因此，多家動力電池廠商率先推出的，都是磷酸錳鐵锂和三元混合的正極材料方案。但這仍然是一種過渡方案，在走過這波行情之後，錳金屬能否真正成為“第四種電池金屬”，讓産業鍊上生長出更大的企業，還有待時間考驗。
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