1. 概要:

オリビン型リン酸鉄マンガンリチウムは、高エネルギー密度、低コスト、安​​全性、安定性などの利点があり、リチウムイオン電池として広く注目されています。ただし、この材料は電子伝導性が低く、マンガンが溶解しやすいという欠点があります。この記事では、リチウムイオン電池の開発状況を説明し、リン酸マンガン鉄リチウムの構造と性能を紹介し、その応用プロセスと調製方法をレビューし、最後にその産業チェーン応用シナリオを分析します。理論上のグラム容量によれば、

27 W・h/kg という現在のエネルギー密度はほぼ限界に達しており、電圧プラットフォームはエネルギー密度をさらに高めるための重要な要素です。リン酸鉄リチウム (LMFP) とリン酸鉄リチウム (LFP) は、同様の材料構造と同等の性能を持っています。マンガンの高電圧特性により、LMFP は LFP よりも高い電圧プラットフォームとバッテリーエネルギー密度を備えています。

2. リン酸鉄マンガンリチウム電池の構造:

Fe2+ と Mn2+ はイオン半径が類似し、物理的および化学的性質も類似しているため、Mn を Fe に置き換えると、LiMnPO4 と LiFePO4 からなる安定で均一な固溶体 LiMn1-xFexPO4 が得られます。 LMFP と LFP は両方ともオリビン構造を持っています。 P 原子は、PO との強い共有結合を通じて PO4 四面体を形成します。これらの PO4 四面体は FeO6 (MnO6) 八面体と交差接続されており、格子体積の変化を制限し、対応する安全性と安定性を確保します。 LiFePO4 の構造図を図 1(a) に、LiMn1-xFexPO4 の構造図を図 1(b) に示します。

3。リン酸鉄マンガンリチウム電池の性能の長所と短所:

リン酸鉄リチウム電池と比較したリン酸鉄マンガンリチウム電池の利点は次のとおりです:

(1) エネルギー密度が高いが、LMFP と LFP の理論体積は類似しています。 LMFP は高電圧プラットフォームを備えているため、エネルギー密度は LFP より約 10% ～ 20% 高くなります。

(2) 低温時のバジェット能力が良好です。研究によると、-20°C では、Fe プラットフォームの容量は Fe プラットフォームの容量の約 50% を占め、Mn プラットフォームの容量は Mn プラットフォームの容量の 95% を占めます。

(3) 安全性能は基本的に同等です。

欠点は次のとおりです。

(1) 導電性が低い。リン酸鉄リチウムは半導体ですが、マンガン元素に入るとバンド幅の値が大幅に減少し、その結果、LMFP の電子伝導性とリチウムイオン移動度が低くなります。

(2) 常温サイクルがやや悪く、高温サイクル時にマンガンイオンが溶出しやすく、著しく減衰します。ヤーンテラー効果により、充放電プロセス中にマンガンイオンが溶解し、維持液との副反応を引き起こし、容量損失を引き起こす可能性があります。

4. リン酸鉄マンガンリチウムリチウムの調製方法 LMFP 材料は、操作法または固相法によって調製できます。

操作方法には、熱法、ソルセメント法などが含まれます。この操作方法は、対応する要因の制御に役立ち、製品の一貫性が良好ですが、この方法で得られる製品はコンパクトで緻密であり、高い単位投資を必要とします。生産ラインとリン酸鉄リチウムも同様に変更できます。フェーズアップ法には、高温固相法や炭素低減法などがあり、大規模工業化が容易で、低単位投資で固体密度が高いが、製品の一貫性や配置分布の制御が難しい。このうち固相法とリン酸鉄リチウムは後段のリン酸焼結設備を消費し、前段で追加の鉄マンガン混合が必要となる。一貫性はテクノロジーのレベルによって異なります。