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磷酸锰铁锂系列1——锰铁锂定位是“升级版铁锂”

2022-08-23 07:07 作者:舍得低碳频道  | 我要投稿

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接下来的时间,我们将为大家分享磷酸锰铁锂系列的相关知识,大纲如下:


一、锰铁锂定位是“升级版铁锂”


二、锰铁锂技术瓶解决情况


三、主要生产工艺对比


四、改性方法


五、成本测算


六、主流企业布局情况



今天分享第一部分:锰铁锂定位是“升级版铁锂”


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。


锰铁锂高电压平台带来较高能量密度,循环、安全性能比肩铁锂、低温性能优于铁锂。


1、从能量密度看


三元>LMFP>LFP。LMFP电压平台为4.1V,高于LFP的3.4V,由能量密度=克容量*电压可知,LMFP的理论能量密度较LFP高 21%,但相比三元材料仍有较大差距,因此LMFP并非定位于替代三元材料。 

2、从压实密度(与实际能量密度正相关)看


三元>LFP>LMFP。LFP工艺较为成熟,压实密度区间2.1-2.6g/cm3,少数头部企业可做到2.6g/cm3 的水平。而LMFP目前的压实密度在2.3-2.5g/cm3,较LFP低,随工艺成熟还有提升空间。三元材料则因其本身真密度高,因此压实密度相对高。 


3、从安全性能看


LFP>LMFP>三元。由于三元材料稳定性差,其高温下容易发生晶格塌陷,因此安全性差。由于锰元素高温性能差,因此LMFP较 LFP安全性能稍差,但二者均较三元的安全性强。



4、从低温性能看


三元>LMFP>LFP。根据钜大锂电数据,三元材料在-20度容量保持率一般在80%+。而LFP和LMFP由于电导率低,低温性能差于三元材料。这里以德方纳米LFP产品为例,DY-1与DF-5在-20度容量保持率分别为73%、60%,差于LMFP 产品75%的保持率,主要由于LMFP一次颗粒小于LFP,Li+运输路径更短。


(低温性能放电曲线:左1为斯科兰德LMFP产品、中间与右1为德方纳米LFP产品)


5、从循环寿命看


LFP>LMFP>三元。由于橄榄石型的晶格稳定性好,因此LFP与 LMFP的循环性能均好于三元。从2000次循环的容量保持率看,斯科兰德LMFP为 88.7%,略低于德方DY-3的89.4%。主要由于LMFP技术成熟度低(姜泰勒效应导致锰溶出破坏SEI膜进而加快衰减),因此目前循环寿命还达不到LFP的水平。


(循环曲线图:左1为斯科兰德LMFP产品、中间与右1为德方纳米LFP产品)



磷酸锰铁锂系列的第一部分的内容就分享到这里,明天和大家分享第二部分的内容:锰铁锂技术瓶解决情况


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