從材料到市場：磷酸錳鐵鋰規(guī)模化量產(chǎn)的三重挑戰(zhàn)——訪河北工業(yè)大學(xué)梁廣川教授

2025年11月26日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025高壓實(shí)磷酸（錳）鐵鋰技術(shù)大會”在江蘇常州隆重召開。本次大會圍繞高壓實(shí)磷酸（錳）鐵鋰生產(chǎn)工藝優(yōu)化、突破壓實(shí)密度極限的材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新、錳溶出問題的終極解決方案及從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全鏈條工藝優(yōu)化等議題展開深入交流和探討！會議期間，中國粉體網(wǎng)特別邀請到河北工業(yè)大學(xué)梁廣川教授做客“對話”訪談欄目。

中國粉體網(wǎng)：梁教授，您提到的調(diào)制結(jié)構(gòu)是如何從本質(zhì)上改善磷酸錳鐵鋰導(dǎo)電性差的呢？

梁教授：傳統(tǒng)磷酸鐵鋰與磷酸錳鐵鋰材料通常采用類似“蘋果”的結(jié)構(gòu)，即核心為活性材料，外表通過碳層進(jìn)行包覆。然而，這種單一的表面包覆結(jié)構(gòu)存在明顯局限，主要源于材料本身較差的導(dǎo)電性——磷酸鐵鋰導(dǎo)電率約為10^-9S/cm，而磷酸錳鐵鋰則低至10^-11S/cm。

為提高導(dǎo)電性，通常采用碳包覆方法，但該方式僅作用于材料表層。為此，我們提出一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，即在材料內(nèi)部也引入碳層，形成類似“夾心餅干”的多層交替排列：一層碳、一層活性材料。這種設(shè)計(jì)有望顯著提升材料的整體導(dǎo)電性。

在此過程中，需注意避免因碳層過度疏松而導(dǎo)致材料壓實(shí)密度下降。因此，我們認(rèn)為最優(yōu)結(jié)構(gòu)應(yīng)是一種經(jīng)過精細(xì)調(diào)控的“調(diào)制結(jié)構(gòu)”。該理論目前尚處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段。

中國粉體網(wǎng)：您認(rèn)為當(dāng)前磷酸錳鐵鋰規(guī)模化量產(chǎn)的最大瓶頸是什么？

梁教授：目前，磷酸錳鐵鋰實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化主要面臨三方面的瓶頸：

第一，性能瓶頸，核心在于壓實(shí)密度不足。當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的磷酸鐵鋰材料壓實(shí)密度已達(dá)到約2.65 g/cm3，而磷酸錳鐵鋰的普遍水平仍處于2.2至2.3 g/cm3的區(qū)間，二者存在顯著差距。這一關(guān)鍵性能指標(biāo)的落后，直接制約了磷酸錳鐵鋰在能量密度要求較高的場景下的應(yīng)用。

第二，成本瓶頸，源于核心原材料價(jià)格偏高。磷酸錳鐵鋰所依賴的關(guān)鍵原料，如磷酸錳鐵前驅(qū)體、高純二氧化錳等，目前仍屬于市場規(guī)模相對有限的“小眾”材料。由于其生產(chǎn)規(guī)模較小，導(dǎo)致原材料成本居高不下，進(jìn)而推高了產(chǎn)品的整體成本。

第三，產(chǎn)業(yè)規(guī)模瓶頸，整體產(chǎn)能與生態(tài)尚未成熟。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰差距巨大。目前國內(nèi)磷酸錳鐵鋰總產(chǎn)能規(guī)模有限，預(yù)計(jì)至2025年上半年，總產(chǎn)能也僅為7500噸左右。這與磷酸鐵鋰行業(yè)預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到300萬噸左右的產(chǎn)業(yè)規(guī)模形成鮮明對比。過小的產(chǎn)業(yè)規(guī)模使得其單位制造成本難以通過規(guī)模化效應(yīng)有效降低。

綜上所述，性能、成本與規(guī)模是阻礙磷酸錳鐵鋰規(guī)模化發(fā)展的三個(gè)核心障礙，需要逐一攻克。

中國粉體網(wǎng)：在與大圓柱電池結(jié)合時(shí)，磷酸錳鐵鋰相對于其他材料，最不可替代的優(yōu)勢是什么？

梁教授：磷酸錳鐵鋰的核心優(yōu)勢首先在于其出色的安全性。它是目前所有電池正極材料中安全性最高的材料之一，其安全性能與磷酸鐵鋰處于同等水平。大圓柱電池由于結(jié)構(gòu)緊湊、空間受限，在發(fā)生熱失控時(shí)可能釋放較大能量，因此對材料的安全性要求極高，迫切需要磷酸錳鐵鋰這類高安全材料來增強(qiáng)整個(gè)電池體系的安全性。

此外，大圓柱電池本身具備顯著的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。其采用全極耳（全接耳）設(shè)計(jì)，可大幅降低內(nèi)阻；制造過程易于實(shí)現(xiàn)全自動化，從而顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。這些特點(diǎn)為磷酸錳鐵鋰的應(yīng)用提供了良好基礎(chǔ)。尤其值得注意的是，若能提升磷酸錳鐵鋰的壓實(shí)密度，其比能量有望超過磷酸鐵鋰至少15%以上。

綜上所述，磷酸錳鐵鋰與大圓柱電池在安全性、結(jié)構(gòu)適配性與能量潛力方面高度互補(bǔ)，二者結(jié)合展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

中國粉體網(wǎng)：您身兼教授和董事長雙職，這種“學(xué)-研-產(chǎn)”模式在攻克高壓實(shí)磷酸錳鐵鋰上，最獨(dú)特的優(yōu)勢是什么？

梁教授：我們認(rèn)為最大的優(yōu)勢在于與市場的高度結(jié)合。我個(gè)人與其他學(xué)者的區(qū)別在于，雖然我的研究方向聚焦于核心電池材料，而天津先眾公司的主營業(yè)務(wù)是電動兩輪車電池，但這兩者之間具有直接且必然的關(guān)聯(lián)。只有對材料性能具有深刻的理解，才能在電池系統(tǒng)的研發(fā)中實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的設(shè)計(jì)，尤其是在對前瞻性材料與電池技術(shù)的判斷與導(dǎo)入方面，我們認(rèn)為自身具備顯著的優(yōu)勢。

同時(shí)，我們依托研究生團(tuán)隊(duì)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，能夠針對電池生產(chǎn)體系中的具體問題，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)與迭代升級。這種產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，使我們能夠始終保持在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿位置。

中國粉體網(wǎng)：展望未來3~5年，先眾新能源的戰(zhàn)略重心是什么？

梁教授：先眾于2023年在湖州設(shè)立了分公司，目前正推行“兩輪驅(qū)動”發(fā)展戰(zhàn)略。在北方，公司以電動自行車出口業(yè)務(wù)為核心，重點(diǎn)面向歐盟、北美、日韓等國際市場；在南方，則聚焦于國內(nèi)市場，涵蓋換電服務(wù)、電動兩輪車與三輪車領(lǐng)域，并依托湖州當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，重點(diǎn)布局叉車等特種車輛電池的研發(fā)與應(yīng)用。

我們認(rèn)為，磷酸錳鐵鋰電池、鈉離子電池等新一代電池技術(shù)，在上述領(lǐng)域均具備良好的發(fā)展前景，該市場發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊。基于這一戰(zhàn)略布局，公司有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)且穩(wěn)健的發(fā)展。

中國粉體網(wǎng)：感謝梁教授接受我們的采訪！

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