从材料到市场:磷酸锰铁锂规模化量产的三重挑战——访河北工业大学梁广川教授


来源:中国粉体网   乔木

[导读]  中国粉体网特别邀请到河北工业大学梁广川教授做客“对话”访谈栏目。

中国粉体网讯  2025年11月26日,由中国粉体网主办的“2025高压实磷酸(锰)铁锂技术大会”在江苏常州隆重召开。本次大会围绕高压实磷酸(锰)铁锂生产工艺优化、突破压实密度极限的材料设计创新、锰溶出问题的终极解决方案及从实验室到量产的全链条工艺优化等议题展开深入交流和探讨!会议期间,中国粉体网特别邀请到河北工业大学梁广川教授做客“对话”访谈栏目。




中国粉体网:梁教授,您提到的调制结构是如何从本质上改善磷酸锰铁锂导电性差的呢?


梁教授:传统磷酸铁锂与磷酸锰铁锂材料通常采用类似“苹果”的结构,即核心为活性材料,外表通过碳层进行包覆。然而,这种单一的表面包覆结构存在明显局限,主要源于材料本身较差的导电性——磷酸铁锂导电率约为10-9S/cm,而磷酸锰铁锂则低至10-11S/cm。


为提高导电性,通常采用碳包覆方法,但该方式仅作用于材料表层。为此,我们提出一种优化结构,即在材料内部也引入碳层,形成类似“夹心饼干”的多层交替排列:一层碳、一层活性材料。这种设计有望显著提升材料的整体导电性。


在此过程中,需注意避免因碳层过度疏松而导致材料压实密度下降。因此,我们认为最优结构应是一种经过精细调控的“调制结构”。该理论目前尚处于实验验证阶段。


中国粉体网:您认为当前磷酸锰铁锂规模化量产的最大瓶颈是什么?


梁教授:目前,磷酸锰铁锂实现大规模产业化主要面临三方面的瓶颈:


第一,性能瓶颈,核心在于压实密度不足。当前,产业化应用的磷酸铁锂材料压实密度已达到约2.65 g/cm³,而磷酸锰铁锂的普遍水平仍处于2.2至2.3 g/cm³的区间,二者存在显著差距。这一关键性能指标的落后,直接制约了磷酸锰铁锂在能量密度要求较高的场景下的应用。


第二,成本瓶颈,源于核心原材料价格偏高。磷酸锰铁锂所依赖的关键原料,如磷酸锰铁前驱体、高纯二氧化锰等,目前仍属于市场规模相对有限的“小众”材料。由于其生产规模较小,导致原材料成本居高不下,进而推高了产品的整体成本。


第三,产业规模瓶颈,整体产能与生态尚未成熟。从产业规模来看,磷酸锰铁锂与磷酸铁锂差距巨大。目前国内磷酸锰铁锂总产能规模有限,预计至2025年上半年,总产能也仅为7500吨左右。这与磷酸铁锂行业预计在2025年将达到300万吨左右的产业规模形成鲜明对比。过小的产业规模使得其单位制造成本难以通过规模化效应有效降低。


综上所述,性能、成本与规模是阻碍磷酸锰铁锂规模化发展的三个核心障碍,需要逐一攻克。


中国粉体网:在与大圆柱电池结合时,磷酸锰铁锂相对于其他材料,最不可替代的优势是什么?


梁教授:磷酸锰铁锂的核心优势首先在于其出色的安全性。它是目前所有电池正极材料中安全性最高的材料之一,其安全性能与磷酸铁锂处于同等水平。大圆柱电池由于结构紧凑、空间受限,在发生热失控时可能释放较大能量,因此对材料的安全性要求极高,迫切需要磷酸锰铁锂这类高安全材料来增强整个电池体系的安全性。


此外,大圆柱电池本身具备显著的结构优势。其采用全极耳(全接耳)设计,可大幅降低内阻;制造过程易于实现全自动化,从而显著提升生产效率和产品一致性。这些特点为磷酸锰铁锂的应用提供了良好基础。尤其值得注意的是,若能提升磷酸锰铁锂的压实密度,其比能量有望超过磷酸铁锂至少15%以上。


综上所述,磷酸锰铁锂与大圆柱电池在安全性、结构适配性与能量潜力方面高度互补,二者结合展现出显著的优势和广阔的应用前景。


中国粉体网:您身兼教授和董事长双职,这种“学-研-产”模式在攻克高压实磷酸锰铁锂上,最独特的优势是什么?


梁教授:我们认为最大的优势在于与市场的高度结合。我个人与其他学者的区别在于,虽然我的研究方向聚焦于核心电池材料,而天津先众公司的主营业务是电动两轮车电池,但这两者之间具有直接且必然的关联。只有对材料性能具有深刻的理解,才能在电池系统的研发中实现更优的设计,尤其是在对前瞻性材料与电池技术的判断与导入方面,我们认为自身具备显著的优势。


同时,我们依托研究生团队开展相关实验,能够针对电池生产体系中的具体问题,持续进行技术改进与迭代升级。这种产学研紧密结合的模式,使我们能够始终保持在产业发展的前沿位置。


中国粉体网:展望未来3~5年,先众新能源的战略重心是什么?


梁教授:先众于2023年在湖州设立了分公司,目前正推行“两轮驱动”发展战略。在北方,公司以电动自行车出口业务为核心,重点面向欧盟、北美、日韩等国际市场;在南方,则聚焦于国内市场,涵盖换电服务、电动两轮车与三轮车领域,并依托湖州当地的产业基础,重点布局叉车等特种车辆电池的研发与应用。


我们认为,磷酸锰铁锂电池、钠离子电池等新一代电池技术,在上述领域均具备良好的发展前景,该市场发展潜力巨大,前景广阔。基于这一战略布局,公司有望实现持续且稳健的发展。


中国粉体网:感谢梁教授接受我们的采访!


(中国粉体网编辑整理/乔木)

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