2022年新能源汽车行业新技术与新材料之磷酸锰铁锂专题报告.docx
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1、2022年新能源汽车行业新技术与新材料之磷酸锰铁锂专题报告1.现有正极材料的挑战:低成本与高电压平台难以兼得正极材料是影响电池质量密度的关键组分。质量能量密度是电池的关键参数,直接决定了电动汽车的续航里程。电池的质量能量密度由正极比容量、负极比容量和电压平台决定。负极材料的比容量一般高于正极材料,因此提高正极材料的比容量和电压平台,降低正极材料成本成为电池降本增效的关键路径。现有正极材料中低成本与高电压平台难以兼得。三元正极的电压平台一般为3.7V,远高于磷酸铁锂的3.4V,在动力电池中占据主导地位。但由于三元材料含有钴、镍等贵金属,其成本居高不下,且安全性相对较低,因此磷酸铁锂电池仍然是正极
2、材料市场中与三元先对持的一条技术路线。探索避免使用贵金属、同时提高正极材料电压平台,成为正极材料发展的重要方向。磷酸锰锂的电压平台为4.1V,远高于磷酸铁锂的3.4V,但其存在电导率极低、循环性能差和分子结构不可逆损害等问题,应用较少。2.磷酸锰铁锂:追求高电压平台的产物在磷酸铁锂的基础上添加锰元素以提高电压平台,成为关键突破。锰离子(0.083nm)和铁离子(0.078nm)的离子半径接近,可实现任意比例互溶。因此,通过在磷酸铁锂中加入锰元素并调整其与铁的原子数量之比(锰铁比),可以实现高电压平台的同时也规避磷酸锰锂的固有缺陷,此时的产物是磷酸锰铁锂。因此,磷酸锰铁锂(LiMnxFe1-xP
3、O4,LMFP)是为了获得磷酸锰锂的高电压平台,在传统磷酸铁锂的基础上添加锰元素得到的一种正极材料,其中X是锰铁比。磷酸锰铁锂:磷酸铁锂的重要升级方向继承磷酸铁锂的优势性能,提高其短板性能。磷酸铁锂在安全、成本、寿命和充电方面具有优势,但在关键性能能量密度方面劣势显著。磷酸锰铁锂可以继承其优势,并且在不采用昂贵金属的情况下提升其理论能量密度。与三元正极材料复合具有较大潜力。通过磷酸铁锰锂包覆三元材料的方法,复合材料兼具磷酸铁锰锂的低成本、高安全性以及三元材料的高能量密度的优势,同时电池拥有优异的循环性能。3.锰铁比:电化学性能的重要影响因素锰和铁的比例不同,磷酸锰铁锂的物理形态和电化学性质也会
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