中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近年來(lái)，動(dòng)力電池技術(shù)持續(xù)向低成本、高安全與高性價(jià)比方向演進(jìn)。在此背景下，磷酸錳鐵鋰（LMFP）憑借其高能量密度與卓越的安全性能備受關(guān)注。然而，LMFP材料固有的電導(dǎo)率低、循環(huán)性能欠佳及雙電壓平臺(tái)導(dǎo)致的“電壓跳水”等問(wèn)題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。與之相比，三元材料（NCM）雖具備高比容量和高能量密度優(yōu)勢(shì)，但也面臨著熱穩(wěn)定性差與原材料成本高的挑戰(zhàn)。

通過(guò)將LMFP與三元材料物理?yè)交旎驈?fù)合包覆，可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)各自的性能缺陷。這種復(fù)合體系不僅能提高能量密度、改善低溫性能，還能降低成本并增強(qiáng)安全性，有望成為下一代動(dòng)力電池的主流選擇。

磷酸錳鐵鋰(LMFP)的特性

磷酸錳鐵鋰和磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)

LMFP材料具有橄欖石型結(jié)構(gòu)，與LiFePO₄的結(jié)構(gòu)相似，由LiO₆、Mn(Fe)O₆八面體和PO₄四面體組成。這種結(jié)構(gòu)賦予了材料良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和安全性。與磷酸鐵鋰相比，LMFP的電壓平臺(tái)更高(Mn²⁺/Mn³⁺為4.1V，F(xiàn)e²⁺/Fe³⁺為3.4V)，能量密度可提升10%-20%。然而，LMFP也存在電導(dǎo)率差、離子擴(kuò)散速率低等問(wèn)題，導(dǎo)致電池內(nèi)阻較大，影響電性能表現(xiàn)。

三元材料(NCM)的特性

三元材料具有α-NaFeO₂型六方層狀結(jié)構(gòu)，比容量高(170-210mAh/g)，能量密度大。其中NCM622(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂)在能量密度和穩(wěn)定性之間取得了較好平衡。但高鎳材料(x≥0.6)或在高電壓(≥4.4V)下使用時(shí)安全性較差，且成本較高。

LMFP與三元復(fù)合的協(xié)同效應(yīng)

LMFP與三元材料的復(fù)合可以產(chǎn)生顯著的協(xié)同效應(yīng)。LMFP的熱穩(wěn)定性可彌補(bǔ)三元材料的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，而三元材料的高容量可彌補(bǔ)LMFP的容量不足，三元材料的放電曲線可平滑LMFP的“電壓跳水”現(xiàn)象。此外，加入LMFP還可以降低整體材料成本。

研究表明，當(dāng)LMFP在三元體系中的摻混比例達(dá)到30%-40%時(shí)，電池在能量密度、循環(huán)壽命、安全性和成本之間能達(dá)到較優(yōu)平衡，展現(xiàn)出高安全、高體積能量密度和低成本的綜合優(yōu)勢(shì)。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

目前，LMFP/三元復(fù)合體系已在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。在動(dòng)力電池領(lǐng)域，寧德時(shí)代推出的M3P電池已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車，驗(yàn)證了該技術(shù)路線的可行性。此外，在高端消費(fèi)電子、電動(dòng)工具等對(duì)體積能量密度和倍率性能要求較高的領(lǐng)域，復(fù)合體系也已逐步推廣。

隨著LMFP前驅(qū)體工藝成熟與規(guī)�；�產(chǎn)能釋放，其成本有望持續(xù)下降，將進(jìn)一步加速LMFP與三元復(fù)合技術(shù)在各場(chǎng)景的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

小結(jié)

LMFP與三元材料的復(fù)合正極體系，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為平衡動(dòng)力電池性能與成本提供了富有前景的解決方案。未來(lái)，該技術(shù)的深入發(fā)展將依賴于材料界面的精細(xì)調(diào)控、衰減機(jī)制的深入解析，以及低成本、一致性好的大規(guī)模制備工藝的突破。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟，LMFP/三元復(fù)合材料有望在電動(dòng)汽車、規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域扮演重要角色，成為下一代鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)路線之一。

參考來(lái)源：

王含冰等《LiMn_0.6Fe_0.4PO₄摻混對(duì)三元電池電性能和安全性的影響研究》

任荃等《LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂@LiMn_0.6Fe_0.4PO₄/C復(fù)合正極材料的制備及性能》

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！