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磷酸锰铁锂发展优势（1）与三元材料相比，磷酸锰铁锂低成本高循环高稳定 磷酸锰铁锂相比三元材料具备更低的成本、更高的循环次数以及更稳定的结构。三元材料的主要原材料包括钴、镍、锰三种元素，而磷酸锰铁锂的主要元素为锰和铁。根据Wind数据披露，钴和镍的市场价格远高于锰元素，因此三元材料的成本会高于磷酸锰铁锂。另外磷酸锰铁锂的循环寿命高达2000次，而三元材料的循环寿命仅在800次-2000次之间，差距较为明显。从结构来看，相比层状结构的三元材料，具有橄榄石结构的磷酸锰铁锂在充放电过程中会更加稳定，即使在充电的过程中锂离子全部脱出，也不会存在结构崩塌的问题。同时磷酸锰铁锂中P原子通过P-O强共价键形成PO4四面体，O原子很难从结构中脱出，这也使得磷酸锰铁锂具备很高的安全性和稳定性。 （2）与磷酸铁锂相比，磷酸锰铁锂高压低温优势凸显磷酸锰铁锂相比磷酸铁锂具备高电压、高能量密度以及更好的低温性能。磷酸锰铁锂和磷酸铁锂理论容量相同（170mAh/g），但磷酸铁锂的电压平台只有3.4V，而磷酸锰铁锂最高可达4.1V，且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口，这也使磷酸锰铁锂具备更高的能量密度上限。而且当磷酸锰铁锂的实际容量与磷酸铁锂相同时，磷酸锰铁锂能量密度可以比磷酸铁锂提高15%。低温性能方面，以德方纳米的产品为例，其各类纳米磷酸铁锂产品在-20℃时容量保持率平均约在67%，但其磷酸锰铁锂在-20℃下容量保持率约为71%，与质量占比15%的三元材料混合时-20℃容量保持率可以达到74%左右。 （3）磷酸锰铁锂发展符合经济性目前，电池厂与正极厂对可以从技术层面上可以提升能量密度的方案渴望程度进一步提升。此前由于磷酸锰铁锂性能以及生产难度等问题沉寂了许久，但磷酸铁锂电池能量密度接近极值，以及锰铁锂电池技术不断突破等因素共振，多家厂商因其经济性又开始关注磷酸锰铁锂。正极厂商：磷酸铁锂电压平台为3.4V，而磷酸锰铁锂可达4.1V，理论上LMFP能量密度提高20%+，优于磷酸铁锂。且在其规模化之后，单Wh成本也将优于磷酸铁锂，并能支持电动车续航里程超过700公里，其发展符合经济性。电池厂商：生产LMFP电池与生产LFP电池的生产设备变动较小，无需重建产线，变动成本低，符合经济性。3、磷酸锰铁锂发展限制因素LMFP作为LFP的“升级版”，虽继承了LFP低成本、高热稳定性、高安全性等优点，弥补了其能量密度低、低温稳定性较差等缺点，但LMFP也存在导电性能、倍率性能以及循环性能较差等问题。（1）导电性和锂离子扩散速率限制磷酸锰铁锂发展磷酸锰铁锂的结构特性决定了其导电性差和锂离子扩散速率低的缺点，进而影响其倍率性能。磷酸锰铁锂具有六方密堆结构，FeO6和MnO6位于八面体上，并通过PO4四面体交叉连接，不存在连续的FeO6（MnO6）共棱八面体网络，这使得其导电性很差。同时PO4四面体位于FeO6（MnO6）八面体之间，阻塞了锂离子扩散通道，限制其只能在一维通道中运动，导致锂离子扩散速率比较低，表现出较差的倍率性能。这些缺点导致磷酸锰铁锂无法完全发挥其电化学性能，也因此限制了其进一步的大规模应用。（2）Jahn-Teller效应降低循环寿命及循环稳定性Jahn-Teller效应促进锰析出导致循环寿命衰减、循环稳定性降低。Jahn-Teller效应指电子在简并轨道中的不对称占据会导致分子的几何构型发生畸变。非线性MnO6八面体场中，高自旋Mn3+具有非常大的磁矩，且在二重简并的eg轨道上仅有一个电子，电子分布不对称，最终导致MnO6八面体畸变，促进Mn3+歧化反应的进行，影响稳定性和循环性。另外，电解液分解产生的酸进一步腐蚀正极材料中的锰离子，加速Mn3+歧化反应进程，促使Mn2+和Mn4+溶解在电解液中，并通过隔膜迁移至负极，在负极发生还原反应析出，进而破坏负极的SEI膜（固体电解质界面膜）。SEI膜的形成会消耗一部分锂离子，遭到破环的SEI膜在进行修复时也会消耗一部分锂离子，这导致锂离子减少，进而降低电池容量，影响其循环寿命和循环稳定性。（3）双电压平台增加后期电池管理系统（BMS）管理难度锰、铁充放电电压的不同导致LMFP出现双电压平台，后期BMS的管理难度加大。以放电过程为例，Mn2+在4.1V附近转化成Mn3+，Fe2+在3.5V附近转化成Fe3+，这导致LMFP出现双电压平台，在放电过程中发生电压骤降的问题，进而增加了后期电池管理系统（BMS）的管理难度。 磷酸锰铁锂产业化进程加速，愈发受到市场青睐。以上因素虽然一定程度上限制了磷酸锰铁锂的商业化进程，但随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步，其发展限制因素得到了很大改善，磷酸锰铁锂产业化进程大大加速。综合磷酸锰铁锂的优劣及目前技术改进状况，磷酸锰铁锂愈发受到市场青睐。 长按扫描二维码 关注北京能源协会，了解更多行业资讯

消息来源：粉体网

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