瑞浦兰钧能源股份有限公司建立于 2017 年，主要从事能源 / 储能锂离子电板单体到系统应用的研发、出产、销售，专注于为新能源汽车能源及机灵电力储能提供优质科罚决策。
对电板材料 LMFP 的本性、前沿辩论、在电芯上的应用，2024 年 10 月 25 日，在第十二届汽车与环境改进论坛上，瑞浦兰钧能源股份有限公司电芯研发总监刘微张开详备的先容。他提到，锰含量越高，能量密度擢升越大，但会出现容量镌汰和轮回寿命衰减。锰铁比例在行业中尚无援助的最优标准，但遥远来看，高锰比例是演进趋势，存在较大的工艺挑战。现在行业主发配比为锰铁比 6/4 的 LMFP，详尽性能表示较好。
另外，电板回收亦然要害一环。欧盟法案条款公开全产业链碳排放，瑞浦兰钧正提前筹办，接力于于管制能源电板全生命周期的碳排放与碳行踪。
刘 微 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司电芯研发总监
以下为演讲本体整理：
LMFP本性
在乘用车范畴，材料体系的变化颇为权贵。回溯至 2015、2016 年，三元材料在阛阓份额中占据了 70-80% 的比重。然则，经过多年的发展演变，如今磷酸铁锂的占比已接近 70%，而三元材料的占比则相应下落至 30%。
在特定时事如商用车、特种车以及能源存储等范畴，磷酸铁锂仍占据主导地位。主若是因为这些范畴对安全性的条款更为严格，尤其是载客商用车，由于其承载乘客的本性，其安全标准被擢升到了更高的档次。
在能源存储方面，磷酸铁锂相同占据主导地位。辩论到所有这个词能源系统从参加阛阓到最终回收资本需要履历止境长的轮回寿命，磷酸铁锂电板在这方面表示出色。在储能范畴，磷酸铁锂电板的轮回寿命时时能达到 6000 周、8000 周，致使已有头部厂商推出了轮回寿命高达 10000 周的居品。这么的轮回寿命使得合座收益得到保险，尤其是在中国，由于波峰与波谷的电价各别不大，回收资本需要五年致使更长时间，因此对轮回寿命的条款更高。
此外，咱们还不错不雅察到几种材料体系在能量密度方面的变化。刻下，好多主流车企和电板企业正接力于于开采钠离子电板。然则，从电板制造的角度来看，钠离子电板的能量密度相对较低，仅在低温环境下表示出一些上风。因此，车企时时会连合低温本性来应用钠离子电板。
图源：瑞浦兰钧能源
然则，若要将钠离子电板浮浅应用于所有这个词电板系统，仍面对诸多挑战。比较之下，磷酸锰铁锂在储能和能源方面的能量密度主要分散在 140-190Wh/kg 之间。尽管通过纯用磷酸锰铁锂和石墨体系难以完了能量密度 200Wh/kg 的打破，但这一材料活着界上已获取了权贵的进展，尤其是中国的工程化和时候改进在全球范畴内处于源头地位。
磷酸锰铁锂的纯能量密度介于 180-210Wh/kg 之间，具体数值会凭据电芯容量的不同而略有变化。中镍三元材料的能量密度则位于 240-260Wh/kg 之间，而高镍三元材料的能量密度更是达到了 280Wh/kg 以上，致使打破 300Wh/kg。现在备受阻止的半固态和全固态电板所选定的材料也主要以高镍三元为主。
对比这几类材料的性能本性时，咱们不错发现，从电压的角度来看，三元材料最高，其能量密度和克容量也具有彰着上风。由于三元电板材料的容量和电压王人较高，因此其能量密度当然亦然最高的。比较之下，磷酸铁锂的电压和能量密度相对较低。而今天咱们要盘考的磷酸锰铁锂材料，其性能则介于这两者之间。
磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂多了一个锰元素，因此其电压平台会有两个，折柳在 4.0V（锰的平台）和相对较低的电压（铁的平台）。这种本性使得磷酸锰铁锂在制成电芯后，其能量密度相较于纯磷酸铁锂能擢升 5-10%。
从资本角度来看，三元材料的资本较高，一吨材料资本苟简在 12-18 万之间，折合成电芯资本约为 0.4-0.5 元每瓦时。而磷酸锰铁锂和磷酸铁锂的材料资本比较，前者由于锰的加入导致出产资本略高，但在折算成电芯的瓦时资本时，由于其能量密度较高，因此资本基本与磷酸铁锂合手平或略低。这亦然各人倾向于使用磷酸锰铁锂材料来替代磷酸铁锂的原因之一。
磷酸锰铁锂不仅能量密度高于磷酸铁锂，而况安全性也远优于三元材料。由于其结构雷同于磷酸铁锂，因此也辩论用部分磷酸锰铁锂替代三元材料以镌汰系统价钱并擢升安全性。
值得提防的是，磷酸锰铁锂这一材料诚然发现较早（二十世纪），但由于其时磷酸铁锂产业尚不完善且压实密度较低（2015 年时仅为 2.3% 掌握），因此磷酸锰铁锂并未得到浮浅应用。其过错主要包括电导率较低以及锰元素带来的谨慎性问题。为了科罚这些问题，时时会加入一定的碳来包覆材料名义以提高导电性，并通过元素掺杂来优化材料性能。
第二，为科罚上述导电率欠安的问题，行业内时时将锰铁锂材料的尺寸镌汰至苟简 300 纳米掌握，而磷酸铁锂则诊治至约 600 纳米。纳米材料虽具有广博优点，但其过错亦了然于目。当材料尺寸减小后，颗粒易悬浮于空中，且因名义张力权贵增大，导致材料在应用历程中难以堵塞管谈，同期压实密度与比重均相对较低，且追随其他诸多缺欠。为科罚这些问题，咱们选定大小颗粒夹杂以及分散应用的要害，确保材料在电板制作历程等分散更为均匀。
第三，锰含量越高，材料谨慎性越差。锰元素与另一款正极材料锰酸锂相似，会发生从三价向二价和四价的转化，导致结构不谨慎，锰元素合手续融化。为科罚此问题，需进行包覆处理，并在电解液中添加疏淡因素以扼制该反馈。
第四，此材料包含两个元素，因此存在两个电压平台，这对整车应用组成一定挑战。BMS 在权衡下一阶段电压或内阻变化时面对波折，因为会出现突变，功率下落和内阻加多均较为彰着。现在，行业内应用此材料主要有两种道路：一是纯用，雷同磷酸铁锂；二是与一定比例的三元材料复合，以缓解两个平台间的跨越舒坦。跟着三元材料比例的不同，平台变化逐渐减少。
对于应用情况，现在该材料在二轮车范畴得到浮浅应用。行业领军企业更生电源已多半使用磷酸锰铁锂，每月用量达一两百吨。该材料在镌汰资本方面遵守权贵，尤其适用于对轮回寿命条款不高的二轮车阛阓。然则，在储能范畴，由于其轮回寿命不及，经济效益欠安，现在基本未得到应用。
行业领军企业正接力于于将磷酸锰铁锂应用于能源电板，主要有两个处所：一是纯用，以替代磷酸铁锂，从而擢升续航并镌汰资本；二是与三元材料复合，以镌汰三元车型资本并擢升系统性能。现在，这两个处所均获取了一定进展。
LMFP 辩论进展
源头，咱们通过复配提高压实密度。底层材料为磷酸锰铁锂，其颗粒尺寸极小，达到亚微米级或纳米级。表层复配三元材料，变成雷同沙子和石头的填充遵守，从而提高压实密度和能量密度。
对于锰的融化问题，尤其在高温下，锰的融化舒坦尤为凸起。咱们在电板化成历程中不雅察到极少锰溶出，并跟着电板轮回而合手续加多。锰的溶出不仅影响轮回寿命，还导致结构不谨慎和平台电压衰减。为科罚此问题，咱们在电解液中添加疏淡添加剂以谨慎材料名义。
平台电压的衰减是另一个蹙迫问题。锰的溶出导致结构不谨慎，进而引起平台电压逐渐衰减。这会影响整车对 SOC 的估算准确性。咱们发现，磷酸锰铁锂的 SOC 偏差可达 20% 以上，远高于磷酸铁锂（3% 以内）和三元材料（5% 以内）。经过不懈戮力，本年咱们在磷酸锰铁锂材料方面获取了要紧打破。通过校正合成要害，鉴戒三元材料的出产告诫，咱们到手镌汰了锰和铁原子在轮回历程中的衰减。同期，咱们通过标定和测试不同阶段的电板 SOC 的 OCV 弧线来校核 SOC，确保在所有这个词生命周期内变化不大。
除了材料研发外，咱们还连合电芯结构假想的改进来挖掘磷酸锰铁锂材料的优点。2022 年，咱们推出了问顶结构，该结构改换了电芯的焊合表情，提高了空间运用率和能量密度。同期，该结构还镌汰了 DCR 并摒除了吉尔下千里的风险，从而擢升了安全性。通过选定这种疏淡假想结构和磷酸锰铁锂体系，并复配极少三元材料（30% 以下），咱们完了了与五系三元临近的能量密度。
早先已说起化学体系方面的些许变化，其一波及材料自身的磷酸锰铁锂合成旅途，包括咱们对供应商所提议的表率，旨在灵验截止锰的溶出。此外，在专用电解液的研发、孔隙率优化的隔阂、负极材料以及电解液组分的缜密调配方面，咱们也获取了进展，这些范例共同擢升了锰铁锂材料的轮回寿命。
践诺此决策后，咱们到手擢升了不同体系的能量密度，突出是在与问顶时候连合后，磷酸锰铁锂基电动车的纯电续航里程有望达到 700 公里以上，这一辩论的完了将辅以极少三元材料的复配。
在整车应用范畴，咱们已运转向合营伙伴提供样品，源头是锰铁锂与三元夹杂体系，其质料能量密度约为 220Wh/kg，虽略低于刻下的五系三元材料，但体积能量密度达到 485Wh/L，整车纯电续航可达 700 公里掌握。选定高集成度的 PACK 假想及 CTP 决策，整包电量在 80-90kWh 范畴内。此电板系统已通过增次实验，主要选定磷酸锰铁锂，辅以极少三元材料复配。
（以上本体来自瑞浦兰钧能源股份有限公司电芯研发总监刘微于 2024 年 10 月 25 日在第十二届汽车与环境改进论坛发表的《磷酸锰铁锂问顶 ® 电板助力绿色零碳交通》主题演讲。）
