LMFP电池是否真的能够很快替代LFP电池呢

LMFP电池正进入量产化前期阶段，其相较于LFP具有更高电压、更高能量密度, 与三元材料相比，LMFP 具备更低的成本、更高的循环次数以及更稳定的结构。但仍然存在一定材料性能缺陷和制备工艺的难点制约其产业化进程。

国内正极材料和电池厂商近年来不断布局LMFP相关新技术，专利数量逐年攀升。截至2022年6月，国家知识产权局已公告相关专利240项，其中比亚迪和国轩高科相关专利数量稳居前列，由此可见，LFP技术路线出身的两大动力电池企业尤为心急。除此之外，各正极材料企业包括德方纳米、当升科技、力泰锂能等公司均已开始开发磷酸锰铁锂材料。据行业内判断，LMFP电池将于2023年得以量产应用，届时将逐步抢占LFP电池的市场份额，但是否真的能够很快替代LFP电池，犹未可知。

据统计，2022年上半年，三元锂电池的装机量为45.6GWh，同比增长51.2%，占比41.4%；而磷酸铁锂电池的装机量为64.4GWh，同比增长189.7%，占比为58.5%。磷酸铁锂电池占比已经逐渐与三元锂电池拉开差距。

2022年1-6月份动力电池装机量情况

01.

LFP电池能量天花板凸显

从近几年LFP的能量密度的提升路径来看，其能量密度的天花板已日渐显现。2010 款比亚迪E6 LFP 电池能量密度仅为90Wh/kg，随着电池技术的不断迭代，根据工信网发布的新能源推广应用推荐车型目录，2022 年搭载LFP 电池系统的最大能量密度为161.27Wh/kg，并且这一最大值近两年几乎没有变化，自此磷酸锰铁锂系大发展应运而生。

02.

LMFP材料优势分析：比LFP能量密度更高，比三元更安全、更低成本。

与磷酸铁锂相比，磷酸锰铁锂具备高电压、高能量密度以及更好的低温性能。二者理论容量均为170mAh/g，但磷酸铁锂电压平台只有3.4V，而磷酸锰铁锂可以达到4.1V，这使得LMFP 的能量密度比LFP 提高15%。在低温性能方面，德方纳米各类纳米磷酸铁锂在-20℃下容量保持率约为67%，而磷酸锰铁锂可以保持在71%，在与质量占比15%的三元材料混合时保持率甚至可以达到74%。

与三元材料相比，LMFP 具备更低的成本、更高的循环次数以及更稳定的结构。三元材料中含有稀有贵金属金属原材料钴和镍，价格昂贵，而LMFP 中主要元素为锰和铁，市场价格远低于钴和镍，可以保持较低的成本。另外磷酸锰铁锂的循环寿命高达2000 次，而三元材料仅在800 次-2000 次之间，差距较为明显。从结构来看，具备橄榄石结构的LMFP 相比层状结构的三元材料更安全、更稳定。

主要正极材料性能对比

03.

LMFP材料劣势：导电性、倍率性、首效较差等

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、倍率性能以及首圈效率低等问题。

1.导电性差、倍率性能差：磷酸锰铁锂的电子电导和离子电导性均显著低于三元材料和磷酸铁锂，因而表现出较差的导电性和较差的倍率特性。

2.首圈效率低：磷酸锰铁锂首圈充放电效率在92%左右，而磷酸铁锂能够做到95%以上。

3.双电压平台：磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别，因而产生了放电过程中的双电压平台。双电压平台的问题会使得电池在放电过程中面临一定可能的功率骤降。但是在实际应用中，电池中磷酸锰铁锂的双电压问题并没有那么显著。

4.锰溶出导致循环寿命衰减：锰的导电性差、容易出现极化现象使得放电电压平台缩减，降低循环寿命。同时充放电过程中锰离子会溶出并沉积在负极表面,进而破坏SEI膜，使得SEI膜不断再生修复，消耗大量活性锂，造成容量损失。

04.

LMFP材料特性难点解决方向：主要从材料改性角度出发

与磷酸铁锂类似，为改进磷酸锰铁锂材料本身的一些应用不足，可采用包覆、掺杂、纳米化等方式对材料进行改性。

1.包覆：导电材料包覆在磷酸锰铁锂表面能够改善材料的导电性能，避免颗粒团聚、提升均一性，改善倍率性能。同时，表面包覆后能够一定程度上抑制锰离子的溶出，从而改善材料的循环寿命。

2.掺杂：碳材料或金属离子加入到磷酸锰铁锂材料中能够提高其导电性能，但掺杂量需严格控制，过量的金属离子掺杂会使得结构异化。实际应用中，添加碳纳米管能够构建优异的导电网络，进而实现材料体系性能的全方位提升。此外，还可以通过添加过量锂离子或补锂剂等方式来提升首圈效率和循环寿命。

3.纳米化：纳米化是指通过机械球磨、控制煅烧温度、采用超导粒子作为核促进剂等多种方式将材料尺寸缩小至纳米级颗粒。纳米化颗粒可以缩短锂离子扩散路径，提高锂离子迁移效率、降低电极极化，从而改善倍率性能和低温性能。同时，其还能提升材料比表面积，使得电解液浸润程度更高，降低电极界面阻抗，提升电子导电性。

05.

磷酸锰铁锂应用方案：纯用与三元混用

纯用方案应用情况：

磷酸锰铁锂纯用情况下，0.2C放电比容量为142mAh/g，中值电压达到3.7V以上，能量密度明显优于磷酸铁锂。

混用方案应用情况：

LMFP复合20%三元5系，双电压平台变为平滑曲线，且能够兼容现有三元电池管理系统；

LMFP复合80%三元5系，能量密度变化不大，安全性和成本得到显著优化。

LMFP与不同比例三元材料复合后各项参数对比

审核编辑：刘清

循环结构密度更高