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头豹研究院:锂电材料:磷酸锰铁锂又火了,将会是磷酸铁锂的“升级版”吗?

  • 2021年10月28日
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  Q1:磷酸锰铁锂是什么?与当前普遍使用的三元锂和磷酸铁锂电池相比,锰酸锂电池的亮点在哪里?缺陷是什么?

  磷酸锰铁锂(简称LMFP)属于磷酸铁锂(简称LFP)与磷酸锰锂(LMP)相结合的产物,又被誉为“磷酸铁锂的升级版”

  磷酸锰铁锂(简称LMFP)属于磷酸铁锂(简称LFP)与磷酸锰锂(LMP)相结合的产物。由于磷酸锰铁锂兼具磷酸锰锂及磷酸铁锂的优点,具有高安全性和稳定性,同时其能量密度比磷酸铁锂更高,因此也被誉为“磷酸铁锂的升级版”。

  对比磷酸铁锂,磷酸锰铁锂的能量密度高出15%-20%;对比磷酸锰锂,磷酸锰铁锂整体成本更低

  对比磷酸锰锂和磷酸铁锂,磷酸锰铁锂具有以下优势及亮点

  1)对比磷酸铁锂,磷酸锰铁锂电池具备更高的能量密度,大约高出15%-20%。磷酸锰铁锂电压平台达4.1V,对比磷酸铁锂的3.4V,磷酸锰铁锂高出了20%,这意味着在相同条件下理论,其能量密度相对于磷酸铁锂可提升20%。因为电压平台越高,电池能量密度就越高;

  2)对比磷酸锰锂,磷酸锰铁锂的整体成本会更低。由于磷酸锰铁锂中铁的含量高,因此整体成本较磷酸锰锂会更低。

  磷酸锰铁锂的缺陷主要在于其循环寿命及充放电能力更差

  对比磷酸锰锂和磷酸铁锂,磷酸锰铁锂具有以下缺陷

  1)磷酸锰铁锂的循环寿命较短、充放电能力较差。磷酸锰铁锂中有锰元素的加入,锰的溶出会导致循环寿命变短,充放电能力和寿命变差;

  2)磷酸锰铁锂的低电导率导致其容量难以发挥、且与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥

  Q2:磷酸铁锂的工艺路线有哪些?工艺难点是什么?磷酸锰铁锂电池的改良空间有多大?

  工业上最常用的制备方法为高温固相反应法和水热合成法,这两种方式不仅可用于大规模生产,同时方便改善材料电化学性能

  磷酸锰铁锂的制备方法与磷酸铁锂类似,主要分为固相法和液相法。固相法成本较低液相法品质较高。工业上最常用的制备方法为高温固相反应法和水热合成法,这两种方式不仅可用于大规模生产,同时方便改善材料电化学性能。

  磷酸锰铁锂的工艺难点主要在于锰铁比例问题,锰铁比例问题会影响电池的容量与安全性

  磷酸锰铁锂的工艺难点主要在于锰铁比例问题。磷酸锰铁锂中含有锰元素,锰铁比例会对材料性质产生影响。锰比例的增加,材料的能量密度也会随之增大,但与此同时材料在电池中的极化增大,从而导致放电容量和倍率性能变差,进而影响电池的容量与安全性。

  磷酸锰铁锂的改性技术主要包含离子掺杂技术、碳包覆技术以及纳米化技术

  改性技术主要包含以下三种方式

  1)离子掺杂技术:主要通过离子占位,增大或减小晶格参数,从而提高电导率和电容量

  2)碳包覆技术:通过在材料表面形成一层无定形的导电碳层,从而提高材料电导率、循环稳定性以及控制颗粒尺寸;

  3)纳米化技术:通过制取较小粒径的方法,缩短锂离子的传输通道,从而提高材料容量

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