在SMM主办的2023SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会-中国铅酸蓄电池产业技术及电动车绿色出行产业论坛上，星恒电源股份有限公司小电芯工程院副院长沈佐松分享了磷酸锰铁锂在动力电池上的应用研究，他表示，LMFP-MFO在原材料成本及合成工艺上具有最佳性价比，是未来LMFP材料最佳的合成路线之一；LMFP电池在循环、高低温倍率、安全等方面具有明显优势，应用在动力电池领域，可以打造具有性价比优势的产品体系；不断提升复合体系中磷酸锰铁锂的含量甚至纯用是未来趋势。
LMFP材料简述及发展
LMFP技术背景
磷酸锰铁锂是磷酸铁锂升级方向
磷酸锰铁锂（LMFP） 与磷酸铁锂（LFP）结构相同，均为有序的橄榄石结构，因此同样拥有高安全性和稳定性；
高能量密度是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势：理论克容量都约为 170mAh/g，但放电平台却不同；磷酸锰铁锂总体放电平台3.8V-4.1V；磷酸铁锂理论放电平台是3.4V，实际水平3.2-3.3V。磷能量密度可以比其高出15%-25%左右。
LMFP材料简述及发展
III价和IV价锰离子镍离子和钴离子大小接近，形成层状正极；
Ⅱ价锰离子、钴离子、镍离子与铁离子的大小相近，形成磷酸盐锰基正极。
磷酸锰铁锂和三元材料相比
相较于三元材料的层状结构，磷酸盐系材料的橄榄石型结构额外增加结构支撑，因此充放电锂离子嵌入和脱出过程中不易发生结构崩塌
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，这使得磷酸锰铁锂具备热稳定性好、安全性高、使用寿命长的优点
三LMFP 与 NCM 复合使用，可以有效综合两者高安全性、高能量密度与低温性能等特点。
LMFP合成工艺
磷酸锰铁锂自身导电性较差，厂家为了提高其电化学活性，通常采用碳包覆、离子掺杂、纳米化等改性技术。
LMFP现存主要问题和星恒解决方案
现行业内商品化LMFP材料存在长期循环电压衰减、低温性能差、快充性能差等问题；
LMFP高比表所带来的各类工艺制成需要调整和优化，短时间内无法在动力电池领域广泛推广。
合成路线改进之后，星恒独创MFO材料，结构稳定，晶体致密，能够抑制锰溶出，改善成品材料的长期循环电压衰减问题；
MFO材料，Mn、Fe离子在材料中均匀分布，增强导电性，从而改善材料低温性能和快充性能；
MFO材料的原材料来源广泛，且成本低，能够降低成品材料综合成本。
锰铁氧化物最新进展
早期MFO材料合成工艺还在探索中，材料物相中还存在杂相，并不是纯相的锰铁氧化物，合成出LMFP材料电化学性能还有提升空间；
最近经过科学系统的实验验证及工艺摸索，合成出纯相MFO；并在LMFP材料中得到验证，验证结果如下：用纯相MFO材料合成的LMFP成品，0.2C放电恒流比提升4个百分点；1C放电克容量提升8个mAh/g、1C恒流比提升13个百分点。
总结：下一步LMFP材料技术方向
从扣电测试数据看：以MFO合成的LMFP具有循环稳定性好、倍率高、恒流充入比高、放电中值电压保持率高、振实密度大等优势；
全电测试数据进一步证明：LMFP-MFO电池在循环、高低温倍率、搁置等方面具有明显优势，应用在动力电池领域，可以打造具有性价比优势的产品体系；
基于纯相MFO-LMFP在原材料成本及合成工艺上具有最佳性价比，是未来LMFP材料最佳的合成路线之一。
新能源行业技术开发将不断迭代，技术壁垒将不断加大，技术方面保持优势且有不断技术迭代能力的新能源企业将更具竞争力。
全新一代LMFP电池开发和应用
LMFP材料设计思路
考虑到LMFP的材料特性以及差的加工性能，前期我们的设计方案主要以LMFP和LMO&NCM混用为主；
添加20%LMFP，电压平台表现正常。
LMFP复合NCM的特性
复合提升安全性，LMFP减少滥用过程中三元与电解液副反应，抑制三元层状向岩盐相结构转变；热量降低60%。
LMFP材料设计思路
LMFP的加入可以有效降低锰酸锂中的锰溶解，提升材料的能量密度和功率密度。
LMFP材料设计思路
优良的电子导通路径：LMFP表面包碳，可以和CNTs、sp联合建立更好的导电网络
优良的离子传输通道：纳米级LMFP，有利于电解液的吸附，较短的锂离子迁移途径；大小颗粒的复配填充，通过控制合适的面密度，构造更合适的电解液传输通道。
优点：电池组循环好、低温性能好、安全性高。
LMFP循环性能突出（五年质保）；
低温性能优异：0.5C常温充电，不同温度下放电；在零下20℃下容量保持率95%以上；
低温循环优异：-10℃环境中，2A充电，充电电压54.6V，以0.5C放电，截止电压38V；
安全性能优异（70%LMFP+30%NCM）：满足针刺、过充等企标要求，满足热滥用、低气压、浸水等加测安全；LFMP里面的M2+能有效阻止Ni往高价态变化，阻止三元的结构塌陷，所以能极大提供三元的安全性。
高比例LMFP721的高温循环性能
充电：1C恒流充电至4.2 V， 4.2V恒压充电至0.05C截止；放电：1C放电至2.7 V。 45℃ 循环450th@88.04%。
电解液优化后， 可以改善负极极片界面问题，虽然会牺牲一些循环性能，但依然能够满足动力电池应用。
LMFP复合技术全系电芯应用
总结：
LMFP-MFO在原材料成本及合成工艺上具有最佳性价比，是未来LMFP材料最佳的合成路线之一；
LMFP电池在循环、高低温倍率、安全等方面具有明显优势，应用在动力电池领域，可以打造具有性价比优势的产品体系；
不断提升复合体系中磷酸锰铁锂的含量甚至纯用是未来趋势。
新能源行业技术开发将不断迭代，技术壁垒将不断加大，技术方面保持优势且有不断技术迭代能力的新能源企业将更具竞争力。
