锂电池行业专题分析:磷酸锰铁锂性能优成本低,工艺改进产业加速

为什么磷酸锰铁锂是正极发展方向:安全性能优于三元,能量密度高于磷酸铁锂,成本优势明显

⚫为什么磷酸锰铁锂是正极发展方向:安全性能优于三元,能量密度高于磷酸铁锂,成本优势明显 

磷酸锰铁锂晶体结构与磷酸铁锂相似,具有化学性质稳定,安全性能优异的特点,同时掺杂的锰元素可提高材料的充电电压,将充电电压由磷酸铁锂的 3.4V 提升至 4.1V,使得电池能量密度理论提升 15-20%,进一步扩大续航范围,因此 LMFP 安全性能优于三元,能量密度高于 LFP,此外 LMFP 对稀有金属依赖度低,可与 LFP 共线生产,成本优势明显。 

⚫ 产业化需要解决的问题:导电性差,倍率性能差,循环寿命短 

LMFP 自身的橄榄石晶体结构使得其导电性及倍率性能较差,同时正极的锰元素变价发生 Jahn-teller 效应,锰离子溶出,导致电池极化增大。溶解到电解液中的锰元素会沉积在负极表面,破坏 SEI 层结构,造成容量损失,循环性变差。

⚫ 主流工艺:液相法品质更优,固相法压实高工艺简单实际生产更广泛 

固相法采用机械研磨的方式进行原材料的混合、反应,保证了材料的压实密度,再通过烧结在产物表面包覆碳源,提高材料导电性。液相法利用自发热设备将原材料全部溶解,从而实现分子级别更较均匀的结合,提高材料循环寿命。两者相较而言,液相法品质更优,但工艺难度也更大。高温固相法因其压实密度高、工艺简单、成本低廉、产量较高的特点,在实际工业制造中被广泛采用。

⚫ 如何解决 LMFP 固有缺陷:锰铁比例是核心,改性技术是关键 

合适的锰铁比例能够有效结合锰铁两种元素的优势特点,实验表明当锰与铁含量的比例为 4:6 时,该系列材料的能量密度达到最大值,为 557 Wh•kg−1。改性技术改善 LMFP 材料性能:纳米化提升材料倍率性能和低温性能,碳包覆工艺优化材料的电化学性能,提升循环寿命。

⚫ 2025 年市场需求将达到 144.13 GWh,各企业积极布局,产业化加快 

磷酸锰铁锂应用领域丰富,未来将主要应用于动力、两轮车及储能领域,我们预计 2025 年磷酸锰铁锂电池市场需求有望达到 144.13GWh。近年来 LMFP 相关专利申请数量快速增长,正极材料及电池厂商积极推进相关测试研究,披露规模化扩产计划,产业化进程加快。未来兼备工艺专利技术以及大规模量产的公司或有先发优势。

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