Ventajas de rendimiento y barreras de desarrollo de la batería M3P
La batería M3P es una batería de material ternario del sistema de fosfato. Según la explicación oficial de CATL en el top 10 chino fabricantes de baterías de litio hierro fosfatoLa batería M3P no pertenece al fosfato de litio, manganeso y hierro, y se añaden otros elementos metálicos al material del electrodo positivo.
A diferencia de las baterías de litio fosfato de hierro y litio ternario, M3P es una innovación material basada en el litio fosfato de hierro manganeso, que pertenece a una nueva ruta tecnológica. M es la abreviatura de Metal, M3 representa tres elementos metálicos (el llamado ternario), y P representa el fósforo, es decir, la estructura sigue siendo la estructura de olivino compuesta de radicales de fosfato en LFP.
Puede entenderse como una combinación de tres compuestos de fosfato (fosfato de litio y hierro + fosfato de litio y manganeso + fosfato de litio y magnesio), que no rompe en esencia con la vía técnica del litio y hierro manganeso (el litio y hierro manganeso es esencialmente fosfato de litio y hierro dopado con manganeso).
El Presidente de Catl, Zeng Yuqun, señaló en recientes actividades de inversores: "El nuevo producto M3P lanzado por la empresa no es hierro fosfato de manganeso y litio, sino que también contiene otros elementos metálicos. La empresa lo denomina sistema ternario de fosfato, que se reduce por ternario, pero sigue ocupando un cierto coste de los vehículos de nueva energía.
La densidad energética de la batería M3P es superior a la de la batería de litio hierro fosfato, y la densidad energética alcanza los 210Wh/kg, un aumento de 20%.
Este nivel se aproxima al de la batería ternaria de níquel-litio. Al mismo tiempo que la ventaja de la densidad energética, el coste de fabricación de la batería M3P se aproxima al del fosfato de hierro y litio, en torno a 0,8-0,85RMB/WH.
Además, la batería M3P basada en el sistema de fosfato también hereda las características de alta seguridad y larga vida útil de la batería de litio hierro fosfato.
Ventajas de la batería M3P
En cuanto a las ventajas de rendimiento, creemos que el M3P utiliza el dopaje binario para optimizar el rendimiento del fosfato de litio, manganeso y hierro mediante el dopaje de magnesio, y tiene las ventajas de la densidad energética y el rendimiento del ciclo, al tiempo que mantiene un bajo coste y una alta seguridad.
Otros trabajos relacionados señalaban que el dopaje de iones de magnesio e iones de manganeso no modificaba la estructura del fosfato de hierro y litio.
La distribución del tamaño de las partículas es uniforme, y el dopaje de iones metálicos hace que el fosfato de hierro y litio tenga una mejor capacidad de carga y descarga y estabilidad de ciclo, y el rendimiento electroquímico mejora considerablemente.
El dopaje de iones de Mg modifica la estructura cristalina del material, lo que favorece la difusión de iones de litio y mejora la conductividad del material.
Comparación de las curvas de descarga entre el fosfato de hierro y manganeso de litio y el fosfato de hierro y litio
Comparación de las curvas de descarga entre el fosfato de hierro y magnesio de litio y el fosfato de hierro y litio
Proceso de síntesis M3P
El proceso de síntesis del M3P es similar al del fosfato de hierro y manganeso y litio. El fosfato de hierro y manganeso y litio también es un tipo de M3P en sentido amplio (M3P con adición de magnesio cercana a 0), por lo que el método de síntesis y la tecnología de producción del M3P se basarán principalmente en la tecnología del fosfato de hierro y manganeso y litio.
El fosfato de litio, manganeso y hierro se utiliza principalmente en la industria como método de reacción en estado sólido a alta temperatura, método de síntesis hidrotérmica y método de coprecipitación.
Estos tres métodos no sólo pueden utilizarse en la producción a gran escala, sino que, al mismo tiempo, el proceso de síntesis es fácil de combinar con procesos de modificación del material, como el recubrimiento de carbono, la nanometerización y la impureza de la fase masiva.
Además, existen otros tres métodos de preparación del litio hierro manganeso: el método de reducción carbotérmica, el método de solución-gel y el método de Plantilla, pero el proceso es relativamente complicado y es difícil realizar su comercialización.
Comparación de diversos procesos de producción
| Método de proceso | Ruta del proceso | Ventaja | Desventaja |
| Método en fase sólida | Método de fase sólida a alta temperatura | Fácil de industrializar | Difícil controlar la forma cristalina y el tamaño de las partículas del producto |
| Método de reducción carbotérmica | Fácil de industrializar, reduce el coste de producción, mejora la conductividad eléctrica | La reacción no es fácil de controlar, y es fácil generar impurezas de hierro | |
| método de fase líquida | Método de síntesis hidrotérmica | La forma cristalina y el tamaño de las partículas son fáciles de controlar, y la temperatura de síntesis es baja y el tiempo corto. | Poca pureza del producto, alto coste y difícil mantenimiento del equipo |
| Método sol-gel | El producto tiene alta pureza, buena forma, baja temperatura de procesado, fácil control del proceso de reacción y equipamiento sencillo. | Los pasos del proceso son complicados, las materias primas son caras y perjudiciales para el medio ambiente, y la producción a gran escala es difícil. | |
| Método de coprecipitación | Tamaño y forma fáciles de controlar | Las condiciones de reacción son duras, el proceso de postratamiento es complicado y es difícil producirlo a gran escala. | |
| Otros | Método de plantillas | Tamaño y forma fáciles de controlar | Las condiciones de reacción son duras, el proceso de postratamiento es complicado y es difícil producirlo a gran escala. |
Especulación del proceso de modificación M3P
En la actualidad, Dynanonic es la empresa líder del sector en la industrialización del manganeso-hierro-litio, seguida de Litai Lithium Energy, una de las 10 principales fabricantes de baterías de ión litio en China BYD, Guoxuan Hi-Tech y otras empresas. De acuerdo con la patente correspondiente, resumimos su método de modificación de la siguiente manera:
A partir de la tabla anterior, en la actualidad, existen muchos métodos de I+D de NCM ternario recubierto/revestido de manganeso-litio, que es la ruta principal actual de la tecnología de modificación de manganeso-litio.
Además, la nanotecnología y la tecnología de recubrimiento de carbono también tienen ciertas aplicaciones.
Teniendo en cuenta el posicionamiento de la pila M3P, creemos que no utilizará el recubrimiento ternario, sino métodos de modificación rentables como la nanoescala, el recubrimiento de carbono o la regulación micromorfológica.
| Fabricantes | Método de proceso | Tecnología de modificación |
| Dinanónica | método de fase líquida | LMFP con revestimiento ternario |
| método de fase líquida | Nanoización | |
| Litai Energía de litio | método de fase líquida | Recubrimiento de carbono |
| Método en fase sólida | LMFP ternario recubierto | |
| BYD | Método en fase sólida | Nanoización |
| Método de síntesis hidrotérmica | LMFP recubierto LFP | |
| Método de síntesis hidrotérmica | LMFP ternario recubierto | |
| Método de coprecipitación | Recubrimiento de carbono | |
| Guoxuan Hi-Tech | Método de síntesis hidrotérmica | Diseño de precursores+homogenización |
| Reducción carbotérmica | Doble revestimiento de nitruro de titanio y carbono | |
| Coprecipitación+hidrotérmica | Revestimiento de fosfato de hierro y litio/carbono | |
| Método de fase sólida a alta temperatura | Regulación de la morfología microscópica | |
| Método de síntesis hidrotérmica | LMFP ternario recubierto |
