正極材料是決定鋰電池性能的關鍵材料之一,占整個鋰電池制造成本超過 50%。三元和磷酸鐵鋰是目前的主流正極材料,受益于 CTP 技術的發展,磷酸鐵鋰憑借循環壽命長,安全性能高以及成本低等優勢不斷提高市占比例,國內磷酸鐵鋰裝機量占比從 2019年的 33%提升到 2022 年的 55%,進一步搶占三元中鎳市場空間。
LMFP 安全性能優于三元材料,能量密度高于 LFP,成本優勢明顯。LMFP 被認為是磷酸鐵鋰的升級版,是在磷酸鐵鋰基礎上摻雜大量錳元素得到的新型正極材料。晶體結構與 LFP 相似,具有化學性質穩定,安全性能優異的優點。摻雜的錳元素提高了材料的充電電壓,將磷酸錳鐵鋰正極材料的充電電壓由磷酸鐵鋰的 3.4V 提升至 4.1V,使得電池能量密度理論提升 15-20%,進一步擴大續航范圍。因此 LMFP 相比三元材料安全性更高,相比 LFP 能量密度更高。另外由于對稀有金屬依賴度低,能與 LFP 共線生產,成本優勢明顯。
LMFP 倍率性能差,循環壽命短。由于橄欖石晶體結構的電子電導率較差,材料反應活性不高,低溫性能不佳。另外,磷酸錳鐵鋰存在獨特的錳析出問題,正極的錳元素變價發生 Jahn-teller 效應,錳離子溶出,導致電池極化增大;溶解到電解液中的錳元素會沉積在負極表面,破壞 SEI 層結構,造成容量損失,循環性變差。