近日，國(guó)轩高科(kē)在第12届科(kē)技大会上发布了L600型号的LMFP電(diàn)池，能(néng)量密度240Wh/kg (525Wh/L), 在现有(yǒu)LFP能(néng)量密度190Wh/kg的基础上提高了25%左右。之前在四月举办的上海車(chē)展上，中创新(xīn)航也展出了其LMFP版本的OS電(diàn)池。

同时，CATL在去年就提出了M3P電(diàn)池，有(yǒu)望提高能(néng)量密度15~20%，并且搭载在后续的Tesla車(chē)型之中。突然之间，LMFP的热度居高不下。那么LMFP到底是什么材料？其在日后的应用(yòng)前景如何？本文(wén)带你一探究竟。

一、LMFP材料的优点

LMFP材料是当前LFP材料的升级版本，同属于橄榄石结构，理(lǐ)论的克容量与LFP一样。但是锰的反应電(diàn)压4.1V比铁的3.3V要高，整體(tǐ)上大概有(yǒu)接近25%的能(néng)量提升。但是要注意，虽然磷酸锰锂LMP的電(diàn)压较高，但是其锂离子扩散速度以及電(diàn)子导電(diàn)性都非常差，比LFP要低1~3个数量级，所以其容量无法全部发挥。通常都要保留一部分(fēn)的铁才能(néng)够正常使用(yòng)，目前有(yǒu)的企业在推广的材料中，锰铁比例為(wèi)6:4 (分(fēn)子式為(wèi)LiMn0.6Fe0.4PO4).更為(wèi)主流的还有(yǒu)锰铁比例為(wèi)7:3以及8:2的。由于还存在一定比例的铁，所以其能(néng)量密度的提升也就15~20%左右，无法达到25%的。跟LFP材料相比较，LMFP主要的优点是提高了能(néng)量密度，并且几乎不增加度電(diàn)成本（材料成本要高一些，但是能(néng)量密度也高），且继承了LFP的高安全特性。不过其循环寿命，尤其是高温下不如LFP。但是LMFP材料電(diàn)压平台跟三元类似，可(kě)以混合使用(yòng)，在保证安全的前提下进一步提高能(néng)量密度。國(guó)轩的这款電(diàn)芯能(néng)量密度升级程度达到了25%，超过了纯LMFP的极限：首先是大電(diàn)芯带来的能(néng)量密度提升，这款223Ah電(diàn)芯容量还是很(hěn)大的；其次很(hěn)可(kě)能(néng)是跟三元混用(yòng)了，进一步提高能(néng)量密度。鉴于國(guó)轩在发布会上提到了LG给大众的電(diàn)芯用(yòng)的是NCM712正极材料(分(fēn)子式為(wèi)Li Ni0.7Co0.1Mn0.2O2).，该材料在容量和安全方面都有(yǒu)所兼顾，说不定就是跟NCM712混用(yòng)的来提高能(néng)量密度。

二、LMFP電(diàn)池的应用(yòng)前景

LMFP并不是新(xīn)材料，至少十多(duō)年前这个材料就有(yǒu)了，很(hěn)多(duō)人硕士博士的毕业论文(wén)也都跟这个材料有(yǒu)关系。比亚迪、超威，國(guó)轩，中航，CATL，力神等很(hěn)多(duō)家企业也都研究过。比亚迪2015年推出的超高续航版本e6据说也是采用(yòng)了LMFP材料才实现的82kWh。2016年超威创元提出的“五元材料”就是三元跟LMFP的混合。那么為(wèi)何这些应用(yòng)在当年没有(yǒu)掀起大的涟漪呢(ne)？主要是受限于以下几个问题：

1)首先是材料特性，LMFP由于导電(diàn)性差，几乎是绝缘體(tǐ)，而且锂离子扩散系数极低，即使采用(yòng)碳包覆的方法，其材料的粒径也很(hěn)小(xiǎo)，基本不超过300nm.这就导致比表面积很(hěn)大，材料生产过程难度就很(hěn)大，很(hěn)容易把设备堵塞住，其生产连续性以及产品质量都很(hěn)难保证。

2)其次是電(diàn)池生产，由于LMFP材料粒径太小(xiǎo)，比表面积大，生产过程中对于湿度的要求很(hěn)高，很(hěn)容易就团聚形成浆糊。所以匀浆涂布的良率跟质量也很(hěn)难保证。即使采用(yòng)跟三元混用(yòng)的方式，原本是想让小(xiǎo)颗粒的LMFP填充了大颗粒三元材料颗粒之间的空隙，提高压实密度。但事与愿违，实际出来的产品压实要比三元更低一些，也无法提高三元電(diàn)池的比能(néng)量。

3)最后是成本问题，由于上述的材料合成以及電(diàn)芯加工过程中的问题，并且用(yòng)量也不大，产业链不成熟，导致LMFP材料的成本高昂，价格基本是LFP的两倍了。当年BYD的e6补贴后的售价也要20多(duō)万，续航才440km，在当年也是很(hěn)贵的，放到现在都能(néng)买一台Tesla Model 3了。

以上几个问题，到了现在都得到了大幅度的改善。首先是CTP，刀(dāo)片電(diàn)池等结构上的创新(xīn)，使得现在系统體(tǐ)积成组效率都达到了65~70%，電(diàn)池包能(néng)量即使使用(yòng)LFP也能(néng)达到60~70kWh.但这也使得LFP材料的应用(yòng)触及到了天花(huā)板，行业内依然觊觎这种材料的安全性和低成本，在其基础上提升能(néng)量密度就又(yòu)重新(xīn)开启了对LMFP的研究。众人划桨开大船，有(yǒu)如此多(duō)的電(diàn)池企业对LMFP进行产业化方面的优化改善，又(yòu)经过了几年时间沉淀，难怪其规模应用(yòng)即将呼之欲出了。

在LMFP与三元混用(yòng)领域，除了國(guó)轩发布的L600電(diàn)池，早在 2018年，中國(guó)科(kē)學(xué)院宁波材料所和吉利集团旗下上海华普汽車(chē)有(yǒu)限公司共同开发的“磷酸锰铁锂-三元材料复合动力電(diàn)池关键技术研发”项目就完成了科(kē)技成果鉴定：其中43Ah方形電(diàn)池单體(tǐ)的能(néng)量密度达185Wh/kg，循环寿命达3500次；40Ah软包電(diàn)池单體(tǐ)的能(néng)量密度达220Wh/kg，循环寿命达3500次；经第三方测试，主要技术指标符合项目合同指标要求，電(diàn)池安全性均满足國(guó)标GB/T 31485-2015要求（包括针刺要求）。当时行业内普遍共识是LMFP与三元复合使用(yòng)（且三元占比更高），来进一步提高能(néng)量密度，由于LMFP颗粒较小(xiǎo)，混合使用(yòng)的时候极片的横截面范围内大都是LMFP， 而不是三元材料，所以其针刺以及热安全依然是有(yǒu)保证的。

而主攻二轮車(chē)的星恒電(diàn)源也是最早实现市场应用(yòng)的企业之一，其在2020年底发布的超锂S7電(diàn)池是LMFP/NCM/LMO几中材料的混合，兼顾了高安全，低成本，高低温的应用(yòng)，虽然LMFP添加的比例还比较少。

LMFP单独使用(yòng)面临的挑战更大一些。在2021年初，锂盐价格还未大涨的时候，LMFP借着资本的入局，就开启了这一轮强势增長(cháng)。尤其是在CATL提出的M3P概念带动下，各家动力電(diàn)池企业的研究如火如荼的展开。进展最快的当属宁德时代，其M3P電(diàn)池大概率在今年底应用(yòng)到Tesla改款的Model 3車(chē)型中，将原有(yǒu)的60kWh提高到72kWh，以提高車(chē)辆的续航里程。國(guó)轩高科(kē)的这款L600产品也有(yǒu)望未来应用(yòng)到大众旗下的電(diàn)动汽車(chē)中，目前ID.4最高的84kWh版本可(kě)使用(yòng)LMFP代替传统的NCM712(LG软包版本)或者NCM811(CATL方型铝壳版本)，实现成本和安全的兼顾。上海車(chē)展上中航的LMFP OS電(diàn)池，也能(néng)够替代现有(yǒu)广汽埃安的LFP電(diàn)池，实现82kWh以上的能(néng)量。

综上，在动力電(diàn)池领域，未来LMFP電(diàn)池有(yǒu)望全面取代现在的LFP以及三元：本来他(tā)就是LFP的能(néng)量密度升级版，安全成本都是优势。在能(néng)量密度方面，参考在特斯拉Model 3的提升，LMFP在B级車(chē)上能(néng)够实现72kWh的能(néng)量，考虑到國(guó)内很(hěn)多(duō)車(chē)型電(diàn)池包高度更高一些，目前中航给广汽提供的OS電(diàn)池包LFP已经实现了70kWh,升级到LMFP可(kě)达84kWh,可(kě)以实现700km+的续航。这样看来以后LMFP可(kě)以在大部分(fēn)纯電(diàn)动汽車(chē)领域实现对三元以及LFP的取代：

1) 在主流的A级車(chē)，B级車(chē)甚至C级車(chē)，都可(kě)以使用(yòng)LMFP材料来满足能(néng)量跟续航。并且对于2.2C充電(diàn)倍率以下的需求都能(néng)满足，基本上30万以内的車(chē)型LMFP几乎可(kě)以通吃。

2) 而对于极少数性能(néng)車(chē)，包括4C快充的，800km以上超長(cháng)续航的，三元还能(néng)保留一定的市场份额，但是不会太大，这类車(chē)一般价格都在30万以上。

3) 对于A0以及A00级小(xiǎo)車(chē)，这里面存在变数，如果钠電(diàn)池能(néng)够降本成功，有(yǒu)可(kě)能(néng)LFP跟钠電(diàn)混用(yòng)(電(diàn)压區(qū)间一致才可(kě)混用(yòng)，LMFP不能(néng)跟钠電(diàn)混用(yòng))，来占领这部分(fēn)市场，毕竟相关人群对于成本的变化比较敏感。

对于PHEV和增程式車(chē)型，取决于各家的选择，毕竟这类車(chē)型功率和寿命很(hěn)重要，目前LFP已经在攻城略地，功率型三元也还是主流，未来LMFP在这个市场的应用(yòng)情况有(yǒu)待观察。

小(xiǎo)结：LMFP材料的成功推出，会对目前动力電(diàn)池行业产生深遠(yuǎn)影响。首先，LFP将会大量被LMFP取代，转而主攻储能(néng)市场，因為(wèi)其超長(cháng)循环寿命是LMFP无法企及的；其次，很(hěn)多(duō)高端車(chē)型的三元電(diàn)池版本也会被LMFP取代，比如Tesla Model 3長(cháng)续航以及高性能(néng)版本78kWh, 而LMFP达到了72kWh, 以后長(cháng)续航和标准续航都可(kě)以统一成LMFP，只有(yǒu)四驱高性能(néng)版本采用(yòng)三元材料。由于其较高的适应性，未来可(kě)能(néng)70%以上的電(diàn)动車(chē)都将使用(yòng)LMFP電(diàn)池，完成对LFP以及NCM应用(yòng)的统一，以后不再有(yǒu)磷酸铁锂電(diàn)池和三元锂電(diàn)池之争，只有(yǒu)磷酸锰铁锂電(diàn)池笑傲江湖(hú)，钴奶奶以及妖镍都不再是制约锂電(diàn)池发展的因素。而且由于LMFP的高安全性，目前能(néng)够生产LFP的企业都可(kě)以生产LMFP，市场竞争程度更加激烈，利于車(chē)企的供应链管理(lǐ)。相比而言，大容量三元電(diàn)芯(>100Ah)，國(guó)内也就CATL，中航以及EVE实现了较大规模的装机，垄断程度较高。值得一提的是，電(diàn)瓶車(chē)领域LMFP電(diàn)池也能(néng)够通过与其他(tā)材料混个完成升级换代，这样LFP以及钠离子電(diàn)池就可(kě)以安心在储能(néng)市场应用(yòng)，尤其是后者，必须大力发展来制约锂盐价格。