鋰電池的質(zhì)量能量密度是決定電池性能的關鍵參數(shù)，由正極比容量、負極比容量和電壓平臺共同決定。對于正極材料而言，提高比容量和電壓平臺、降低成本是研究的關鍵路徑。

現(xiàn)有的正極材料難以做到低成本與高電壓平臺二者得兼。三元正極的電壓平臺一般為3.7V，遠高于磷酸鐵鋰的3.4V，在動力電池中占主導地位，但三元材料中含有鈷、鎳等貴金屬，成本居高不下，且安全性相對較低。而磷酸錳鋰的電壓平臺甚至高于三元正極，為4.1V，但其電導率極低，循環(huán)性能差，具有不可逆的分子結構損害，難以投入實際應用。

在磷酸鐵鋰的基礎上添加錳元素成為關鍵的技術突破。錳離子（0.083nm）和鐵離子（0.078nm）的離子半徑接近，可實現(xiàn)任意比例互溶，因此，通過在磷酸鐵鋰中加入錳元素并調(diào)整錳鐵比，獲得高電壓平臺的同時也能規(guī)避磷酸錳鋰的固有缺陷，此時得到的產(chǎn)物便是磷酸錳鐵鋰（LiMn_xFe_1-XPO₄，LMFP）。磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰的晶體結構相似，均為橄欖石型結構，該結構最大的優(yōu)勢是穩(wěn)定性高，即使在充電過程中鋰離子全部脫出也不會發(fā)生結構崩塌，安全性能好。但由于結構中沒有連續(xù)的共棱八面體網(wǎng)絡，而是通過PO₄四面體連接，限制了鋰離子在一維通道中的運動，導致材料導電性和大電流放電性差。

近年，無論是欣旺達還是億緯鋰能，甚至是比亞迪和寧德時代，都表示在磷酸錳鐵鋰材料上實現(xiàn)了“突破性進展”，有些產(chǎn)品電池已經(jīng)通過中試環(huán)節(jié)，但將樣品交付車企測試后效果平平，石沉大海。這其中最大的不確定因素便是添加的錳元素。磷酸鐵鋰與錳元素的氧化還原與電壓切換較為困難，極易產(chǎn)生電壓跳變，對于電池的BMS系統(tǒng)來說是極大的挑戰(zhàn)，而這也僅僅是磷酸錳鐵鋰研發(fā)難題的冰山一角。

面對磷酸錳鐵鋰的技術難題，學者們有獨到的見解。7月24-26日將在成都舉辦的“2023全國新能源粉體材料暨鈉離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，來自河北工業(yè)大學的梁廣川研究員將為我們帶來報告《磷酸錳鐵鋰體系的現(xiàn)狀與問題》，報告內(nèi)容包括：

1）磷酸錳鐵鋰普遍存在的問題；

2）磷酸錳鐵鋰未來的發(fā)展方向。

報告人簡介

梁廣川，教授，博士生導師。現(xiàn)任河北工業(yè)大學能源與環(huán)保材料研究所所長，天津先眾新能源科技股份有限公司董事長。獲泰山產(chǎn)業(yè)領軍人才、河北省“三三三人才”、河北省優(yōu)秀博士后、河北省高校中青年骨干教師等榮譽稱號。主要研究領域是鋰離子電池及材料、先進無機非金屬材料，是我國磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化應用的開拓者之一。

目前擔任中國儀器儀表學會生態(tài)環(huán)境材料專業(yè)委員會秘書長、山東省計量測試學會化學電源計量測試專業(yè)委員會主任委員、天津市硅酸鹽學會生態(tài)環(huán)境材料專業(yè)委員會副主任委員。承擔了國家和省部級項目10項，發(fā)表SCI收錄的高水平論文60余篇，獲得專利授權40余項，省部級科技獎勵7項。

成都新能源論壇會務組

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