磷酸锰铁锂行业报告：升级版铁锂（38页）

行业报告下载 2022年09月12日 08:44 管理员

离子掺杂：减弱姜泰勒效应→提高电化学反应活性，具体实现通过引入金属阳离子。原理：不同于碳包覆的是掺杂是从晶格内部改变材料的导电性和离子扩散性能，掺杂离子可使晶格产生缺陷，并可抑制Jahn-Teller效应，从而提高材料性能。实现：利用金属阳离子进行掺杂。常见的包括Mg2+、Zn2+、Cu2+、Co3+、Ni2+、Cr3+、V3+、Ti4+、Zr4+等。对于Mg2+的研究是最为广泛的，同价掺杂对改善LFMP的性能有积极地影响。由于价态一致，不会引起晶格结构的缺位，造成循环过程中结构的坍塌。另外，钒掺杂的 LFMP材料也得到了较大关注，低倍率时容量改善明显，但高倍率改善不明显。为何需要复配：通过纳米化、碳包覆、离子掺杂等改性手段制成的磷酸锰铁锂虽然电化学性能有所提升，但依然存在材料比表面积较大、极片易吸水、压实密度偏低、电池内阻偏大等问题，较难单独用于制备电池，而将其与其它正极材料复配使用则可均衡性能，使其兼具安全性+高能量密度等。其他性能不再赘述，这里仅以安全性说明，三元材料针刺后会起明火，仅掺杂10%锰铁锂即可使三元材料不起明火、仅冒烟，掺杂15% 可以不起火，可使峰值温度下降，安全性显著提升。

为何可以复配：1）三元与锰铁锂电压窗口接近（LFP电压窗口低）；2）从颗粒大小看NCM中位粒径是LMFP的2倍，复合后可以实现正极材料间的大小粒径互相搭配（LMFP填补NCM的空隙，提高离子扩散效率），进而提高正极材料的循环性能。如何复配：常规搅拌工艺→性能更均衡；干法包覆→安全性更好。1）常规的将磷酸锰铁锂、三元、导电剂、粘接剂和溶剂在搅拌罐中通过常规搅拌工艺复合；2）先用高速混合机将磷酸锰铁锂通过干法包覆的形式包覆在三元材料上，形成复合正极材料，再将复合正极材料、导电剂、粘接剂和溶剂在搅拌罐中通过相同的常规搅拌工艺制成正极极片，最后做成电池。性能对比：1）以常规搅拌方式制备的磷酸锰铁锂复合三元材料制成的电池具有与三元电池相似的能量密度和电压平台，同时具有更优的低温性能和更长的循环寿命，并且还拥有更佳的安全性能，是一款综合性能更加均衡的电池体系。2）包覆方式制成的电池具有更优的安全性能，但电池电阻偏大，电性能稍差，主要适合偏重安全的应用场景。复配比例如何：与三元材料进行复用，配比灵活。1）根据容百科技2022年7月20日发布会，对锰铁锂与8系进行复配，锰铁锂比例分别在5%- 95%不等。2）根据当升科技2022年7月20日发布会，其产品为单用，但推测也会复配使用。3）根据2022H1斯科兰德创始人李积刚《新一代正极材料磷酸锰铁锂的开发与应用现状》，提到“锰铁锂复合20%三元马上量产，锰铁锂纯用还需要2-3年实现产业化”。