磷酸锰铁锂(LMFP)电池的结构与锂铁磷酸盐(LFP)电池相似,但加入了锰。除了具有 LFP 电池的低成本和高热稳定性等优点外,它还具有更高的能量密度和低温稳定性。LMFP电池放电速度快,电量高。由于工作电压比LFP电池高,其理论能量密度可达230Wh/kg,比LFP电池高15%-20 %。
随着电动汽车(EV)的日益普及和主流化,人们对更好的电池化学成分的追求也日益高涨。多年来,为电动汽车应用测试了不同的电池化学成分。尽管磷酸铁锂(LFP)和三元锂(NCM)电池正成为全球首选,但目前该行业仍以磷酸铁锂和三元锂电池为主。NMC电池能量密度高,但热稳定性低--电池偶尔爆裂。钴和镍的短缺会造成供应链限制。因此,它在竞争中败下阵来。LFP电池具有热稳定性高、生命周期长的特点,而且由于不使用镍和钴,成本较低,因此处于领先地位。
磷酸锰铁锂电池技术的出现
不过,磷酸锰铁锂电池的能量密度低于NCM电池,因此在续航能力方面受到限制。不过,研发人员已经开发出磷酸锰铁锂(LMFP)技术。
LMFP的结构与LFP相似,但含有锰。除了具有LFP电池的低成本和高热稳定性等优点外,它还具有更高的能量密度和低温稳定性。LMFP电池放电速度快,电量高。由于工作电压比LFP电池高,其理论能量密度可达230 Wh/kg,比LFP电池高15%-20%。
按每公斤美元计算,LFMP电池的成本比LFP电池高出约21%。不过,考虑到其能量密度更高,每瓦特小时的成本要低5%,远低于三元电池。总体而言,它可以作为一种成本更低、更安全的技术,用于对性能要求更高的应用,包括电动汽车和大规模固定储能。
各机构正在探索进一步降低LMFP技术成本的可能性。目前,LMFP的制造工艺与使用磷酸铁作为前体与锂和锰盐混合的LFP相似。今后,可使用粉末状锰铁矿石和磷酸,从而降低成本。制造商正积极尝试在 LMFP生产中使用低成本材料。例如,全球最大的电池制造商之一使用低成本的金属氧化物,而另一家制造商则使用普通的无机化学原料,通过离子掺杂和碳涂层来降低成本和提高电化学性能。
主要金属价格
缺点
然而,LMFP电池也有一些缺点,如导电性和使用寿命较差。除了电池技术的进步,还可以通过与不同的化学物质混合来改善电池的性能。例如,由于电压相似,LMFP和NCM可以混合生成一种混合正极活性材料,这种材料比NCM更安全、更便宜,而且性能只略有下降。在商业化初期,许多原始设备制造商可能会将LMFP电池与三元材料混合使用,以获得低成本、高安全性和高能量密度等优势。
LMFP的兴起
电池原始设备制造商正越来越重视在未来几年生产LMFP电池。其中一家最大的制造商计划在今年内推出LMFP电池,而另一家制造商则在中国的一次会议上推出了LMFP电池。一家领先的电动汽车制造商一直在研发自己的 LFMP成分。
满足消费者的特殊需求非常重要,即电池要安全、耐用、经济。独特的气候和道路条件会极大地影响电池性能。因此,NCM电池的热稳定性令人担忧,而LFP电池则具有优势。不过,对于能量密度要求较高的情况(LFP并非理想选择),LMFP有可能成为当之无愧的竞争者。事实上,一家国内电池制造商已经取得了重大进展,并声称将为电动汽车行业提供印度首款 LMFP电池。
另一个需要考虑的因素是正在建立的锂离子电池制造价值链,由于目前的锂离子电池生产流程与锂离子电池生产流程类似,电池原始设备制造商很容易从其中一种生产流程转向另一种生产流程,以扩大规模。
未来之路
当务之急是采用不含镍、钴的替代品,以避免供应链限制和高成本。LFP 已经在电动汽车市场奠定了基础,并占据了很大的市场份额。随着LMFP 的加入,一个低成本、高续航、安全可靠的电池未来已跃然纸上。
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