1. 개요:

올리빈형 인산철철망간은 높은 에너지밀도, 저비용, 안전성, 안정성 등의 장점을 갖고 있어 리튬이온전지에서 폭넓은 주목을 받고 있다. 그러나 이 소재는 전자 전도성이 낮고 망간 용해 문제가 있습니다. 이 기사에서는 리튬 이온 배터리의 개발 상태를 설명하고, 리튬 망간 철 인산염의 구조와 성능을 소개하고, 적용 프로세스 및 준비 방법을 검토하고, 마지막으로 산업 체인 적용 시나리오를 분석합니다.

27 W·h/kg, 이론적인 그램 용량에 따르면 현재 에너지 밀도는 거의 한계에 도달했으며 전압 플랫폼은 에너지 밀도를 더욱 높이는 중요한 요소입니다. 인산철리튬(LMFP)과 인산철리튬(LFP)은 재료 구조가 비슷하고 성능도 동일합니다. 망간의 고전압 특성으로 인해 LMFP는 LFP보다 더 높은 전압 플랫폼과 배터리 에너지 밀도를 갖습니다.

2. 리튬철인산망간전지의 구조:

Fe2+와 Mn2+는 이온 반경이 ​​비슷하고 물리화학적 특성도 유사하므로 Mn을 Fe로 대체하면 LiMnPO4와 LiFePO4로 구성된 안정적이고 균일한 고용체 LiMn1-xFexPO4를 얻을 수 있습니다. LMFP와 LFP는 모두 감람석 구조를 가지고 있습니다. P 원자는 PO와의 강한 공유 결합을 통해 PO4 사면체를 형성합니다. 이러한 PO4 사면체는 FeO6(MnO6) 팔면체와 교차 연결되어 격자 부피의 변화를 제한하고 그에 따른 안전성과 안정성을 보장합니다. LiFePO4의 구조도는 그림 1(a)에 표시되고, LiMn1-xFexPO4의 구조도는 그림 1(b)에 표시됩니다.

3. 리튬철망간인산염 배터리의 성능 장단점:

리튬철인산철 배터리와 비교한 리튬철망간인산염 배터리의 장점은 다음과 같습니다.

(1) 에너지 밀도는 높지만 LMFP와 LFP의 이론적인 부피는 비슷합니다. LMFP는 더 높은 전압 플랫폼을 가지고 있으므로 에너지 밀도는 LFP보다 약 10% - 20% 더 높습니다.

(2) 저온에서 예산 능력이 좋습니다. 연구에 따르면 -20°C에서 Fe 플랫폼 용량은 Fe 플랫폼 용량의 약 50%를 차지하고 Mn 플랫폼 용량은 Mn 플랫폼 용량의 95%를 차지합니다.

(3) 안전성능은 기본적으로 동일합니다.

단점은 다음과 같습니다.

(1) 전도성이 좋지 않습니다. 리튬 철 인산염은 반도체이지만 망간 원소에 들어간 후에는 대역폭 값이 크게 감소하여 LMFP의 전자 전도성과 리튬 이온 이동도가 낮아집니다.

(2) 정상 온도 사이클은 약간 열악하며, 고온 사이클 동안 망간 이온이 쉽게 용출되고 크게 약화됩니다. Jahn-Teller 효과로 인해 충방전 과정에서 망간 이온이 용해되어 유지 유체와 부반응을 일으켜 용량 손실을 일으킬 수 있습니다.

4. 리튬철망간인산염의 제조방법 LMFP 소재는 운전법 또는 고상법으로 제조할 수 있다.

조작 방법에는 열법, 졸시멘트법 등이 있다. 조업 방법은 해당 요소의 제어에 도움이 되고 제품 일관성이 좋지만, 이 방법으로 얻은 제품은 콤팩트하고 조밀하며 높은 단위 투자가 필요하다. 생산 라인과 인산철리튬도 비슷하게 수정할 수 있습니다. 페이즈업 방식에는 고온 고상 방식, 탄소 저감 방식 등이 있는데, 이는 대규모 산업화를 이루기가 용이하고, 단위 투자가 적고, 고형밀도가 높으나, 제품 일관성 및 레이아웃 분포 제어가 어렵다. 그 중 고상법과 인산철리튬은 후단에서 인산소결설비를 소모하며, 전단에서 추가적인 철-망간 혼합이 필요하다. 일관성은 기술 수준에 따라 다릅니다.