DFT+U研究LiFePO4正极材料的结构、电子、光学和磁性性质,为LMFP的锰掺杂提供理论支撑。该研究通过DFT+U方法计算了LiFePO4的电子结构和嵌锂电压,为理解锰掺杂后的电压变化提供基准。LMFP的核心优势在于锰掺杂提升电压平台,但锰溶出问题一直制约循环寿命。DFT计算可以预测不同锰铁比下的电压平台和结构稳定性,指导实验中的锰铁比优化。当前产业界LMFP的锰铁比多在6:4至8:2之间,理论计算可帮助找到电压与稳定性的最佳平衡点。
LiFe0.6Mn0.4PO4橄榄石正极的合成与表征研究,针对新型锂聚合物电池应用。该研究合成了锰铁比为4:6的LMFP材料,并应用于锂聚合物电池。锂聚合物电池对正极材料的界面稳定性要求较高,LMFP的锰溶出在聚合物电解质中可能得到抑制。该研究的合成方法和表征数据可为LMFP在固态或聚合物电池中的应用提供参考。产业界星恒电源的5万吨锰基材料项目定位固态电池配套,与此研究方向一致。
BatteryMat框架结合机器学习和DFT用于锂离子正极平均电压筛选,Toward Multi-Fidelity Machine Learning Force Field for Cathode Materials,以及Covalently Integrated CNT@rGO用于提升导电性和循环稳定性。机器学习方法加速正极材料筛选,可快速预测不同锰铁比和掺杂元素的电压平台。CNT@rGO共价集成用于提升导电性和循环稳定性,对LMFP的碳包覆工艺有直接借鉴意义。LMFP的导电性较差,碳包覆和导电剂复配是提升倍率性能的关键,CNT@rGO的方案可能优于传统碳黑。
德方纳米第四代高压密磷酸铁锂产品出货量持续增加,压实密度持续提升。第四代高压密铁锂的压实密度已达2.6g/cm³以上,与LMFP的压实密度差距缩小。LMFP的理论压实密度与铁锂相近,但实际压实密度受锰溶出和颗粒形貌影响。德方的高压实技术路径包括小粒径一次颗粒和二次造粒,LMFP可借鉴其造粒工艺。当前LMFP的压实密度多在2.4-2.5g/cm³,提升至2.6g/cm³以上是产业化的关键指标之一。
国轩高科在锰基赛道布局,星恒电源锰基材料项目定位固态电池配套。国轩高科1-5月动力电池装车量国内第三,其锰基材料布局可能指向LMFP或锰酸锂。星恒电源的5万吨项目明确为固态电池配套锰基材料,说明锰基材料在固态电池中的界面优势被认可。LMFP在固态电池中因无液态电解液,锰溶出问题可能大幅缓解,循环寿命有望提升。这是LMFP区别于铁锂的重要技术卖点,产业界应加速固态电池配套LMFP的验证。