02083859919 18025967080

M3P电池的性能优势和发展障碍

文章来源:本站 人气:613 次 发表时间:2023-02-05

M3P电池是磷酸盐系三元材料电池。根据宁德时代在中国十大磷酸铁锂动力电池制造商中的官方解释,M3P电池不属于磷酸锰铁锂,正极材料中添加了其他金属元素。

与磷酸铁锂和三元锂电池不同,M3P是基于磷酸锰铁锂的材料创新,属于新的技术路线。M是金属的缩写,M3代表三种金属元素(所谓的三元),P代表磷,即结构仍然是磷酸铁锂中由磷酸根组成的橄榄石结构。

可以理解为三种磷酸盐化合物(磷酸铁锂+磷酸锰锂+磷酸镁锂)的组合,本质上没有脱离铁锰锂的技术路线(铁锰锂本质上是掺杂锰的磷酸铁锂)。

宁德时代董事长曾毓群在近期的投资者活动中指出,“公司推出的新产品M3P不是磷酸锰铁锂,还含有其他金属元素。公司称之为磷酸三元体系,该体系由三元还原而成,但仍占据了新能源汽车的一定成本。

M3P电池的能量密度高于磷酸铁锂电池,能量密度达到210Wh/kg,增加了20%。这一水平接近于镍三元锂电池。在能量密度优势的同时,M3P电池的制造成本接近磷酸铁锂,约为0.8-0.85RMB/WH。此外,基于磷酸盐系统的M3P电池还继承了磷酸铁锂电池安全性高、寿命长的特点。

 

 

M3P电池性能优势

在性能优势方面,我们认为M3P使用二元掺杂通过掺杂镁来优化磷酸锰铁锂的性能,并在保持低成本和高安全性的同时具有能量密度和循环性能的优势。相关论文指出,镁离子和锰离子的掺杂并没有改变磷酸铁锂的结构。

粒度分布均匀,金属离子的掺杂使磷酸铁锂具有更好的充放电容量和循环稳定性,电化学性能大大提高。镁离子的掺杂改变了材料的晶体结构,这更有利于锂离子的扩散,提高了材料的导电性。

 

 

 

M3P合成工艺

M3P的合成工艺与磷酸锰铁锂工艺相似。磷酸锰铁锂也是广义上的一种M3P(镁添加量接近0的M3P),因此M3P的合成方法和生产技术将主要基于磷酸锰铁锂的技术。

磷酸锰铁锂在工业上主要用作高温固态反应法、水热合成法和共沉淀法。这三种方法不仅可以用于大规模生产,同时,合成过程易于与碳涂层、纳米化和体相杂质等材料改性过程相结合。

此外,锂铁锰还有三种其他制备方法:碳热还原法、溶液凝胶法和模板法,但工艺相对复杂,难以实现商业化。

各种生产工艺的比较

 

工艺方法 工艺路线 有利条件 缺点
固相法 高温固相法 易于工业化 难以控制产品的晶体形态和粒度
碳热还原法 易于工业化,降低生产成本,提高导电性 反应不易控制,很容易产生离子
液相法 水热合成法 晶体形态和粒度易于控制,合成温度低,时间短 产品纯度差,成本高,设备维护困难
溶胶凝胶法 产品纯度高、形状好、加工温度低、反应过程易于控制、设备简单 工艺步骤复杂,原料昂贵且对环境有害,大规模生产困难
共沉淀法 易于控制尺寸和形状 反应条件苛刻,后处理过程复杂,难以大规模生产
其他 模板方法 易于控制尺寸和形状 反应条件苛刻,后处理过程复杂,难以大规模生产

 

M3P改造工艺推测

目前,德方纳米是锰铁锂产业化的行业领先企业,紧随其后的是中国十大锂离子电池制造商之一的利泰锂能,比亚迪、国轩高科等公司。根据相应的专利,我们将其修改方法总结如下:

从上表可以看出,目前,锰锂涂层/涂层NCM三元的研发方法很多,这是目前锰锂改性技术的主流路线。

此外,纳米技术和碳涂层技术也有一定的应用。考虑到M3P电池的定位,我们认为它不会使用三元涂层,而是使用纳米级、碳涂层或微观形态调节等高性价比的改性方法。

 

制造商 工艺方法 改进技术
德方纳米 液相法 三元涂层LMFP
液相法 纳米化
利泰新能源 液相法 碳涂层
固相法 LMFP涂层三元
比亚迪 固相法 纳米化
水热合成法 LMFP涂层LFP
水热合成法 LMFP涂层三元
共沉淀法 碳涂层
国轩高科 水热合成法 前体设计+均质化
碳热还原 氮化钛和碳双层涂层
共沉淀+水热 磷酸铁锂/碳涂层
高温固相法 微观形态调控
水热合成法 LMFP涂层三元
相关资讯