Rapport spécial sur l'industrie des PFME en 2022

Pourquoi développer le PMF

La voie des ions lithium est proche de l'extrême théorique

La densité énergétique maximale du système de batterie LFP en 2022 est de 161,27 Wh/kg, et cette valeur maximale n'a pratiquement pas changé au cours des deux dernières années. Depuis lors, le développement important de la LMFP a vu le jour.

Phosphate de lithium fer manganèse

Sous la valeur extrême de la densité énergétique des LFP, une nouvelle méthode de craquage du fer et du lithium.

LMFPLMP : existe sous la forme d'une solution solide de ferromanganèse plutôt que sous la forme d'un simple mélange physique. Le dopage du Fe dans le LMP pour former la solution solide LMFP peut combiner les avantages du LMP et du LFP. Les diagrammes XRD des échantillons ont été comparés aux spectres standard de LMP et LPM.

On peut voir que dans les échantillons avec des valeurs x de 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9, les pics de LMP ou de LFP n'apparaissent pas en même temps. Cela montre que le mélange de LMP et de LFP dans l'échantillon se fait sous la forme d'une solution solide plutôt que sous la forme d'un simple mélange physique.

En théorie, la densité énergétique de la LFP a moins de chances d'augmenter. Densité énergétique = capacité en grammes × plateau de tension ÷ volume.

La formule montre que la densité d'énergie n'est liée à la capacité en grammes et à la plate-forme de tension du matériau que lorsque le volume est constant. La plate-forme de tension est liée à la structure physique. La plate-forme de tension du phosphate de fer lithié est de 3,4 V, tandis que la capacité en grammes du phosphate de fer lithié est actuellement proche de 160 mAh/g, ce qui est proche de la limite théorique.

Avec l'augmentation rapide de la demande de véhicules à énergie nouvelle, la hausse des prix des matières premières et le fait que certains des systèmes de batterie originaux approchent de l'extrême théorique, les usines de batteries et de cathodes ont encore accru leur désir de trouver des solutions permettant d'améliorer techniquement la densité énergétique.

Auparavant, en raison des performances du phosphate de lithium-fer-manganèse et de la difficulté de sa production, il est resté longtemps silencieux, mais la densité énergétique de la batterie au phosphate de lithium-fer est proche de la valeur extrême, et de nombreux fabricants ont commencé à s'intéresser au phosphate de manganèse en raison de son caractère économique. Lithium fer.

Fabricants d'électrodes positives : La plate-forme de tension du phosphate de fer lithié est de 3,4 V, tandis que le phosphate de fer lithié et de manganèse peut atteindre 4,1 V. En théorie, la densité énergétique du LMFP est augmentée de 20%+.

En outre, le manganèse n'est pas un métal rare et les ressources mondiales en minerai de manganèse sont très riches. Le coût du phosphate de lithium fer manganèse augmente d'environ 5-10% par rapport au coût des matières premières du phosphate de lithium fer. Le développement du lithium fer manganèse est économique.

Fabricants de batteries : L'équipement de production pour la production de piles LMFP et la production de piles LFP change peu, il n'est pas nécessaire de reconstruire la ligne de production, et le coût du changement est faible, ce qui est économique.

Comparaison des performances électrochimiques du NCM523, du LFP et du LMFP

Qu'est-ce qu'un bon LMFP ?

Problèmes de performance de la LMFP

En tant que "version améliorée" de la LFP, la LMFP hérite des avantages du faible coût, de la stabilité thermique élevée et de la sécurité élevée de la LFP, et compense ses défauts tels que la faible densité énergétique et la mauvaise stabilité à basse température, mais la LMFP a également une conductivité électrique et une performance de taux. et une performance de cycle médiocre.

Le problème de la conductivité électrique est relativement simple et la plupart des entreprises du secteur l'ont résolu ; en outre, certaines grandes entreprises du secteur ont résolu les problèmes de la double tension, de la capacité spécifique et de la circulation ;

Le problème de la précipitation du manganèse causée par l'effet Jahn-Teller est le point le plus délicat. L'industrie est en train de percer et quelques entreprises ont fait des progrès.

Taux de batterie : nC, n désigne le nombre de fois où l'on charge/décharge en une heure, plus la valeur n est grande, plus le taux de charge/décharge est élevé ;

Taux de performance : Plus la capacité libérée à un taux élevé est importante, meilleure est la performance. La performance du taux est directement liée à la mobilité des ions lithium, et tous les facteurs qui affectent la vitesse de migration des ions lithium affecteront la performance du taux de charge et de décharge des batteries lithium-ion.

Problèmes spécifiques de capacité, de stabilité et de performance du cycle

Effet Jahn-Teller, Mn3+ est facile à dissoudre, l'industrie est en train de percer et quelques entreprises ont fait des progrès.
Principe :
1. Le LMFP présente toujours l'effet LMPJahn-Teller (le Mn 3+ est enrichi à la surface des particules positives de l'électrode, déformant l'octaèdre manganèse-oxygène, ce qui conduit à la précipitation du manganèse), ce qui entraîne l'épaississement du film SEI (consommation de lithium actif).
2. Le MnPO4 est instable à haut potentiel.
3. L'augmentation du rapport entre le manganèse et le fer accroît la probabilité de précipitation du manganèse, ce qui aggrave la réaction secondaire entre l'électrode et l'électrolyte. 4. Le réseau LMP est facile à former des lacunes d'oxygène.

Influence : Selon la formule 1, la réduction du lithium actif signifie que m diminue et que la capacité spécifique théorique C0 diminue ;
Dans le même temps, la précipitation du manganèse entraîne une distorsion du réseau, un effondrement de la structure, une mauvaise stabilité du cycle et une courte durée de vie de la batterie, et la stabilité du matériau diminue également.

Solution : Actuellement, la dissolution du manganèse est principalement réduite et l'effet Jahn-Teller est surmonté en ajustant raisonnablement le rapport manganèse/fer (en réduisant le rapport manganèse), en modifiant la structure cœur-coquille et en synthétisant des matériaux cathodiques manganèse-fer-lithium avec des gradients de concentration.

Solution 1 : Synthétiser des matériaux de cathode manganèse-fer-lithium avec un gradient de concentration ou une structure cœur-coquille, qui appartiennent tous deux à la modification de surface, ce qui réduit la distribution du manganèse à la surface du matériau et atténue le problème de la dissolution du manganèse.

Structure Core-Shell : Les matériaux de l'enveloppe sont le carbone et les phosphates métalliques. La structure de l'enveloppe enveloppe le noyau interne LMFP pour réduire le contact du Mn avec l'électrolyte, et ses matériaux d'enveloppe comprennent du carbone et des phosphates métalliques.

En comparant l'exemple 1 avec l'exemple comparatif 1, on constate que la structure de la coquille du carbone enrobé + phosphate métallique est meilleure que celle du carbone enrobé seul ; en comparant l'exemple 2 avec les exemples comparatifs 2 et 3, on constate que la structure de la coquille du carbone + phosphate métallique a une meilleure performance électrochimique que celle du manganèse fer lithium sans structure de coquille et dopé avec des ions métalliques (Mg).

Structure core-shell : Le matériau de l'enveloppe est le carbone, c'est-à-dire qu'il est recouvert de carbone. Le revêtement de carbone peut empêcher efficacement la croissance des particules de phosphate de lithium et de manganèse et prévenir l'effet corrosif du HF dans l'électrolyte sur le matériau de la cathode, et améliorer la performance électrochimique telle que la performance du cycle du matériau de la cathode.

Carbone non revêtu VS revêtu : La capacité spécifique de première charge-décharge du LMFP non revêtu est proche de 0mAh/g ;

Après le revêtement de carbone à 550/600/650 °C, la capacité spécifique de première décharge était respectivement de 140/149/147mAh/g.

Carbone non revêtu VS revêtu : Sous une densité de courant de 1C, la capacité spécifique de la LMFP au carbone non revêtue est de 0mAh/g ; le revêtement au carbone : 5/10/15% après 100 cycles, la capacité spécifique est de 59,4/76,6/g, respectivement 74,4mAh/g.

Première courbe de charge-décharge du LMFP sans revêtement de carbone

Gradient de concentration : Réduire la teneur en Mn à la surface du matériau. Par exemple, Guoxuan Hi-Tech Patent CN104577119B (2015), prépare respectivement une solution riche en manganèse et une solution pauvre en manganèse, et contrôle la vitesse d'ajout de l'échantillon.

Un précurseur de phosphate de ferromanganèse à structure en gradient est synthétisé par une méthode de co-précipitation, puis dopé au lithium et calciné à haute température pour préparer un phosphate de ferromanganèse de lithium à structure en gradient.

Solution 2 : réduire le taux de manganèse. L'augmentation de la teneur en manganèse augmentera la tension de fonctionnement du LMFP, augmentant ainsi efficacement la densité énergétique, mais elle entraînera une diminution de la conductivité électrique et de la conductivité de l'ion lithium ;

L'augmentation de la teneur en manganèse accroît la quantité de manganèse en contact avec l'électrolyte et augmente la dissolution du manganèse au cours du cycle de charge-décharge.

Résumé : Diverses entreprises de l'industrie font des percées dans le problème de la précipitation du manganèse, et quelques entreprises ont fait des progrès. Par exemple, Huayi Group et Defang Nano utilisent des matériaux cathodiques synthétiques à structure cœur-coquille en phosphate de lithium fer manganèse pour atténuer le problème de la précipitation du manganèse.

Problème de plate-forme à double tension

Certaines entreprises leaders du secteur ont franchi le pas

Principe : En raison des tensions de charge et de décharge différentes du manganèse et du fer, la plate-forme de tension du fer est inférieure à celle du manganèse. Par conséquent, il existe deux plates-formes de tension dans la charge et la décharge du LMFP, correspondant à l'oxydoréduction entre le manganèse et le fer, et la plate-forme autour de 3,5 V correspond à la transformation du Fe 2+. Il s'agit de Fe 3+, ce qui correspond à la transformation de Mn 2+ en Mn 3+ autour de 4,1V.

Les deux courbes de charge-décharge du LMFP présentent deux plateaux de tension (ligne a)

Impact : Il y a un problème de transformation de la tension, et la commutation de la tension entraînera des problèmes tels que la gestion difficile du système de gestion de la batterie à un stade ultérieur.

Solution : À l'heure actuelle, les problèmes tels que la double tension sont principalement résolus par le revêtement de matériaux conducteurs, l'augmentation de la proportion de manganèse et le mélange de matériaux LMFP et ternaires.

Solution 1 : Groupement indépendant, plus le ratio de manganèse est élevé, plus la plate-forme de tension est élevée et unique, mais plus il y a de problèmes.

Problème : Avec l'augmentation du rapport de manganèse, la plate-forme de tension passe de 3,5V et peut être maintenue à environ 4,1V. Lorsque le rapport manganèse/fer est d'environ 9:1, le LMFP n'a pas de problème de double tension et peut être utilisé seul, tandis que l'élément de fer n'augmente que pour la modification ;

Cependant, la capacité spécifique montre une tendance à la baisse significative, la performance du taux chute fortement, et la stabilité du cycle ne change pas avec l'augmentation du rapport Mn, mais la performance du cycle diminue.

Solution : Synthétiser des matériaux de cathode manganèse-fer-lithium avec un gradient de concentration ou une structure cœur-coquille afin de réduire la distribution du manganèse à la surface du matériau et d'atténuer ainsi le problème de la dissolution du manganèse.

Il utilise la structure cœur-coquille pour atténuer le problème de la dissolution du manganèse et améliorer la performance du cycle et la capacité de décharge du matériau ; le brevet Guoxuan Hi-Tech (CN104577119B, 2015), qui divulgue un matériau LMFP avec une structure de gradient de concentration. Le long de la direction radiale, la concentration de l'élément Fe augmente, tandis que la concentration de l'élément Mn diminue, ce qui permet d'obtenir de bonnes performances de cycle et de taux du matériau.

À l'avenir, avec l'évolution constante de la technologie LMFP, on s'attend à ce que les LFMP soient regroupés séparément à l'avenir.

Densités d'énergie des LMFP avec différents ratios de manganèse et de fer à différents grossissements (x=Fe)

Solution 2 : composé ternaire. Étant donné que la plate-forme de tension du matériau ternaire est proche de celle du matériau ferromanganèse, il n'y a pas de problème de plate-forme à double tension après le mélange. Lorsque le rapport entre le manganèse et le fer est raisonnable, le LMFP doit être composé avec le matériau ternaire pour résoudre les problèmes de double tension et de sécurité ternaire.

Selon le brevet CN111883771A (2020), le rapport entre le manganèse et le fer est de 6:4.
Le matériau composite mélangé à plus de 30% de phosphate de lithium fer manganèse (exemples 3-7) peut réussir tous les tests de performance de sécurité, ce qui indique que la performance de sécurité du matériau composite mélangé est considérablement améliorée.

Solution 3 : Revêtement conducteur. Résoudre le problème de la plate-forme à double tension. Par exemple, selon le brevet de Yiwei Lithium Energy (CN113860280A, 2021), il utilise un polymère conducteur, la polytriphénylamine, pour recouvrir le matériau de l'électrode positive du LMFP. Les propriétés de charge et de décharge de la polytriphénylamine compensent l'absence de plate-forme LMFP à double tension. Les propriétés de charge et de décharge de la polytriphénylamine compensent l'absence de plate-forme à double tension de la LMFP.

Résumé : À l'heure actuelle, certaines entreprises leaders du secteur ont réalisé des percées. Par exemple, Yiwei Lithium Energy adopte la technologie du revêtement conducteur, et des entreprises telles que Skoland, Litai Lithium Energy et German Nanometer résolvent le problème de la double tension grâce à la technologie ternaire composite. .

Faible conductivité électrique

Les performances à basse température et les performances en termes de taux sont médiocres, et la plupart des entreprises du secteur ont adopté des voies techniques diversifiées pour résoudre le problème.

Principe : 1. Le LMFP a une structure d'olivine. L'inconvénient majeur de cette structure est que les matériaux sont reliés par des tétraèdres PO4 et qu'il n'y a pas de réseau octaédrique continu de FeO6 (MnO6), de sorte qu'il ne peut pas former de Co-O- continu comme les matériaux à base de cobaltate de lithium. Structure Co.

Le mouvement des ions lithium dans les canaux unidimensionnels est limité et la vitesse de diffusion des ions lithium est faible. 2. Par rapport à l'écart d'énergie de transition de 0,3 eV dans le LFP, l'écart d'énergie de transition des électrons dans le LMFP atteint 2 eV, ce qui est fondamentalement un isolant, et la conductivité électronique et la mobilité des ions sont faibles.

Influence : La performance à basse température et la performance de vitesse sont principalement liées à la conductivité électronique et à la vitesse de diffusion des ions lithium, de sorte que la performance de vitesse du matériau est médiocre.

Solution : À l'heure actuelle, les problèmes de mauvaise conductivité électrique et de faible vitesse sont principalement améliorés par des méthodes de modification telles que l'utilisation d'agents conducteurs, de revêtements en carbone, de composites ternaires et de dopage aux ions métalliques.

Solution 1 : Agent conducteur. L'ajout d'un agent conducteur permet d'augmenter le contact conducteur entre les matériaux actifs et d'améliorer la conductivité électronique.

Solution 2 : le revêtement de carbone. Le revêtement de carbone peut former un bon réseau conducteur grâce au contact mutuel entre la couche de carbone et les particules, et améliorer la conductivité du matériau.

Solution 3 : composé ternaire. Par exemple, le nano-brevet allemand (CN108598386A, 2018) fournit un matériau composite à base de LMFP à structure cœur-coquille, et le matériau ternaire est utilisé comme coquille pour recouvrir l'extérieur du phosphate de lithium-manganèse-fer.

La conductivité électronique interne du LMFP est améliorée et la vitesse de migration des ions lithium est accélérée, ce qui améliore la conductivité du matériau, sa performance à basse température et son rendement.

Après avoir composé le ternaire, le taux de rétention de la capacité à basse température a augmenté de 3,52%, la capacité spécifique de la première décharge et la capacité spécifique de la décharge 1C étaient significativement plus élevées que celles du LMFP, et la performance du taux a également été significativement améliorée.

Solution 4 : (magnésium, titane, etc.) afin d'améliorer les performances en termes de taux et de basses températures.

Étant donné que les performances en matière de vitesse et de basse température sont principalement liées à la vitesse de diffusion des ions lithium et à la mobilité des électrons, les performances en matière de vitesse et de basse température du LMFP dopé avec des ions métalliques tels que le magnésium sont améliorées.

Schéma de la structure de LiMPO4, M=Mn, Fe

VS dopé sans Mg : La capacité du LMFP dopé au Mg est significativement plus élevée que celle du LMFP non dopé à différents taux de décharge. À 20°C, les capacités de décharge des LMFP dopés au Mg et non dopés sont respectivement de 107,8mAh/g et 95,4mAh/g, ce qui représente une augmentation de 13,00%.

Dopage VS sans dopage Mg : Les capacités de première charge et de décharge du LMFP dopé au Mg sont respectivement de 152,2mAh/g et 146,3mAh/g, et les capacités de première charge et de décharge du LMFP non dopé sont respectivement de 144,7mAh/g et 134,1mAh/g. La capacité de charge-décharge initiale a augmenté de 5,18% et de 9,1% respectivement après le dopage au magnésium.

Résumé : Le problème de la faible conductivité a été résolu par la plupart des entreprises du secteur en adoptant diverses méthodes techniques, telles que l'utilisation par Defang Nano de la technologie ternaire composite, l'ajout d'agents conducteurs et d'autres méthodes.

Litai Lithium peut adopter des méthodes telles que le revêtement de carbone et le dopage ionique, tandis que le CATL adopte des méthodes telles que l'ajout d'un agent conducteur et le dopage ionique.

Brevets

Manganèse fer lithium pas de formule générale composé brevet

Le manganèse, le fer et le lithium n'ont pas de brevet sur les composés de formule générale, et la barrière des brevets est moins élevée que celle des brevets sur les composés de médicaments. Les brevets sur les composés de formule générale font généralement référence aux brevets pharmaceutiques. Une fois ce type de brevet autorisé, il s'agit d'une protection absolue pour les substances chimiques ou les molécules actives pharmaceutiques (API), qui est généralement difficile à contourner.

Nombre de brevets : En avril 2022, le nombre de brevets liés au LMFP en Chine s'élevait à 221. Ces dernières années, divers fabricants ayant commencé à déployer le phosphate de fer et de manganèse au lithium, le nombre de demandes de brevets y afférentes a augmenté rapidement. D'après les statistiques relatives à la date de dépôt des demandes, il y aura 30 brevets en 2020. 33 demandes de brevets connexes en 2021.

Les fabricants qui détiennent des brevets, en particulier des brevets d'optimisation, bénéficient d'un avantage de premier plan ces dernières années,
Les entreprises mondiales ont commencé à déployer les LMFP. En réponse aux problèmes de performance du LMFP, divers fabricants le modifient principalement par un revêtement de carbone, un dopage ionique et une nanométrisation.

Parmi elles, l'amélioration du processus n'est qu'une modification apparente, et un élément tiers doit être introduit pour modifier essentiellement sa structure, mais les obstacles techniques de la deuxième voie sont relativement élevés, et seules quelques entreprises disposent actuellement de brevets pertinents.

Comment produire un bon programme d'éducation et de formation tout au long de la vie ?

Deux voies, la méthode en phase liquide est la meilleure

Deux itinéraires

Méthode de la phase liquide et méthode semi-solide semi-liquide

Le processus de production du LMFP est différent de celui du LFP. Étant donné que le ferromanganèse doit former une solution solide uniforme pour produire du ferromanganèse lithium de haute qualité, la production de ferromanganèse de haute qualité sera probablement basée sur la méthode de la phase liquide, et la méthode de la phase solide est utilisée pour produire du fer. Les entreprises du secteur du lithium doivent améliorer leurs processus de production.

Il existe deux méthodes principales pour produire du lithium fer manganèse : la méthode en phase liquide et la méthode semi-solide semi-liquide. La méthode en phase liquide permet de dissoudre toutes les matières premières. Selon le principe de "l'uniformité" de la solution, elle peut réaliser la combinaison du niveau moléculaire, et le précurseur obtenu est plus uniforme, ce qui peut empêcher efficacement l'agrégation de la phase riche en manganèse et améliorer la performance électrochimique du matériau ;

La méthode de la phase solide consiste à mélanger les matières premières au moyen d'un mélange et d'un broyage mécaniques, ce qui permet d'obtenir une uniformité macroscopique, mais pas une uniformité microscopique, c'est-à-dire au niveau moléculaire, et l'homogénéité du produit est médiocre. La méthode semi-solide semi-liquide est une méthode en phase liquide utilisée dans le processus frontal pour extraire les éléments, de sorte que le fer et le manganèse puissent former une solution solide uniforme.

Le processus frontal est le principal obstacle à la production de phosphate de lithium fer manganèse. La différence entre les méthodes de phase liquide en amont de chaque entreprise se reflète principalement dans les différentes manières d'obtenir des matériaux nano-LMFP, de raccourcir les chemins de migration du Li+ et des électrons en termes de réduction de la taille des particules primaires, améliorant ainsi la conductivité.

Production de composés ternaires

Les itinéraires techniques des différentes entreprises sont en plein essor

Voie composée :
1. La batterie (1-M) constituée d'un matériau composite ternaire manganèse-fer-lithium préparé par la méthode d'agitation conventionnelle présente une densité énergétique et une plate-forme de tension similaires à celles de la batterie ternaire, ainsi que de meilleures performances à basse température, une meilleure durée de vie et de meilleures performances en matière de sécurité ;
2. La batterie (2-C) fabriquée en recouvrant le matériau ternaire de phosphate de lithium, de fer et de manganèse d'abord, puis par le processus de mélange conventionnel, présente une meilleure sécurité, mais la résistance est trop importante et les performances électriques sont légèrement inférieures.

Les itinéraires techniques de diverses entreprises sont en plein essor. D'après les brevets déposés par diverses entreprises, le mélange ternaire comprend principalement des techniques telles que le simple mélange physique, la connexion des couches de carbone, la fusion mécanique, l'adsorption physique, la structure cœur-coquille et la connexion par liaisons chimiques.

Lorsque le 523NCM a été réduit de 90% à 50%, la rétention de la capacité du composite et l'efficacité de la première charge-décharge se sont améliorées. Selon le brevet de la voie technologique d'adsorption physique de l'énergie au lithium de Litai, lorsque l'ajout de 523NCM diminue (exemple 1-5 : de 90% à 50%), la capacité spécifique du matériau composite lors de la première décharge à 0,1C diminue progressivement.

Cependant, l'efficacité de la première charge-décharge et le taux de rétention de la capacité après 200 cycles à 1C ont progressivement augmenté, et le taux de rétention de la capacité était significativement plus élevé que celui du 523NCM, et la capacité spécifique de la première décharge était significativement plus élevée que celle du LMFP.

Voie de réduction des coûts

Augmenter l'éventail de la sélection des matières premières, de l'amélioration des processus, du recyclage

Réduction du coût des matériaux : À l'heure actuelle, les normes relatives aux matières premières sont différentes. La méthode en phase solide suit la méthode de production du fer lithié. Le phosphate de fer est utilisé comme précurseur et mélangé au sel de lithium et au sel de manganèse. Grâce à cette méthode, le coût diminuera de manière significative.

D'autre part, plusieurs fabricants essaient d'utiliser des matériaux bon marché dans le processus de modification du LMFP. Par exemple, Skoland utilise des oxydes métalliques (à faible coût) pour préparer le phosphate polyvalent composite de fer, de manganèse et de vanadium. Lorsque le revêtement de carbone améliore les performances électrochimiques du LMFP, des matières premières chimiques inorganiques courantes sont utilisées pour réduire les coûts.

Réduction des coûts de traitement : Plusieurs fabricants réduisent les coûts en optimisant chaque étape du processus de production. Par exemple, Litai Lithium peut utiliser un lit rotatif à supergravité pour la co-précipitation afin de préparer les précurseurs LMFP et de réduire les coûts, et la méthode brevetée d'activation par micro-ondes de Skoland pour préparer le LMFP en utilisant de l'eau comme corps de broyage réduit les coûts.

Réduction des coûts de recyclage : Avec la forte augmentation du prix du carbonate de lithium (près de 8 fois en 21 ans), le recyclage des batteries au phosphate de fer lithié devient de plus en plus rentable. Defang Nano réalise une chaîne industrielle en boucle fermée en recyclant les déchets de phosphate de fer lithié et améliore le taux d'utilisation du minerai de lithium pour réduire les coûts.

Intensité d'investissement

Environ 200 millions, soit un peu plus que le fer et le lithium

Le coût de production du LMFP par la méthode de la phase liquide pure est plus élevé que celui de la méthode semi-solide semi-liquide. Avec une production annuelle de 10 000 tonnes de phosphate de lithium, de fer et de manganèse, l'investissement nécessaire à la production semi-solide et semi-liquide est d'environ 180 à 200 millions de RMB, d'après les recherches effectuées sur le terrain. 240 millions de RMB.

Quel est l'avenir de la LMFP ?

Voie de commercialisation

Véhicule électrique à deux roues → ternaire composite → utilisation indépendante.

Véhicule électrique à deux roues

est entré dans le terminal, le volume est à venir

Manganate de lithium (LMO) : Elle est entrée dans le terminal des véhicules électriques à deux roues avec les avantages de la sécurité et de la durée de vie. Le LMFP+LMO peut être considéré comme l'un des systèmes de batteries au lithium les plus rentables dans le domaine des véhicules électriques à deux roues. Il est maintenant entré dans le terminal et a progressivement commencé à augmenter son volume, comme le véhicule électrique Maverick qui est équipé de Phylion.

Sous l'effet de facteurs tels que la nouvelle politique nationale en matière de normes, la proportion des ventes de véhicules électriques à deux roues au lithium-ion a augmenté d'année en année. EVTank prévoit que d'ici 2025, le taux de pénétration du marché de l'ensemble des véhicules électriques à deux roues au lithium-ion sera proche de 60%.

Composé ternaire

le début de la commercialisation

Composé NCM : le début de la commercialisation. Les performances du LMFP et du matériau ternaire sont proches de celles du matériau ternaire. En outre, d'après la distribution de la taille des particules, le D50 du matériau ternaire est environ deux fois plus élevé que celui du phosphate de fer et de manganèse lithié, et la distribution globale de la taille des particules devient plus large après le mélange.

La stabilité des ions lithium pendant le processus de charge et de décharge du réseau de matériaux ternaires est améliorée, et la force de déformation élastique est fournie pour que le matériau soit impacté par des forces externes, améliorant ainsi la sécurité ternaire et la performance du cycle. Par conséquent, le composé ternaire est devenu le point de départ de la commercialisation du LMFP.

A utiliser seul comme chapitre final

Utilisé seul comme chapitre final. Plus le rapport de manganèse est élevé, moins il y a de problème de plate-forme à double tension. Le LMFP avec un rapport d'environ 9:1 avec le ferromanganèse n'a pas de problème de double tension et la plate-forme de tension est d'environ 4,0. Il peut être utilisé seul. À ce moment-là, l'élément de fer ajouté ne jouera qu'un rôle de modification ;

D'autre part, l'augmentation de la teneur en manganèse augmentera la quantité de manganèse dans l'électrolyte, ce qui entraînera inévitablement le problème de la distorsion du réseau causée par la précipitation du manganèse, ce qui nécessite une amélioration continue de la technologie pour surmonter les difficultés.

Mise en page principale

CATL lancera des batteries M3P et German Nano construira un nouveau projet de capacité de production annuelle de 440 000 tonnes.

Méthode en phase liquide : German Nanometer construit un nouveau projet de capacité de production annuelle de 440 000 tonnes. L'entreprise allemande produit du LMFP par la méthode de la phase nano-liquide. En novembre 2021, elle annoncera un nouveau projet de base de production de matériaux cathodiques à base de phosphate avec une production annuelle de 110 000 tonnes ; en janvier 2022, elle annoncera un nouveau plan de projet de matériaux cathodiques à base de phosphate avec une production annuelle de 330 000 tonnes.

Méthode semi-solide et semi-liquide : par exemple : Ningde Times détient Litai Lithium Energy, auto-développé et produit. Litai Lithium peut utiliser la méthode semi-solide et semi-liquide pour produire du LMFP, et CATL déploiera du phosphate de lithium fer manganèse en contrôlant Litai Lithium : le 23 décembre 2021, elle deviendra actionnaire de Litai Lithium, et détiendra des actions après le changement d'actionnaires le 10 janvier 2022 60%.

Usines de batteries : CATL, BYD, etc. Le 14 février 2022, CATL a annoncé, dans le cadre de ses relations avec les investisseurs, qu'elle prévoyait de lancer un nouveau produit, la batterie M3P. D'après les questions posées par l'entreprise aux investisseurs, nous supposons qu'il s'agit d'une batterie lithium-fer-phosphate. BYD est profondément engagée dans le fer et le lithium depuis dix ans, et possède plus de dix brevets liés au fer manganèse et au lithium, ainsi que de riches réserves techniques.

Les composites LMFP présentent de bonnes performances à basse température

Les composites LMFP présentent de bonnes performances à basse température et un grand potentiel pour le stockage d'énergie à froid élevé. Les batteries lithium-ion occupent une position dominante dans le domaine électrochimique du marché du stockage de l'énergie en raison de leur large gamme de températures d'utilisation et de leur longue durée de vie. Les batteries de stockage d'énergie sont davantage concernées par le coût de la batterie et la performance du cycle.

Par conséquent, les batteries LFP sont principalement utilisées dans les batteries lithium-ion, mais les performances à basse température des batteries LFP sont médiocres et elles ne peuvent pas effectuer correctement les cycles de charge-décharge dans les zones froides et élevées, ce qui rend leurs performances instables, tandis que les matériaux composites LMFP (ternaires composites ou dopés au magnésium et à d'autres ions métalliques) ont d'excellentes performances à basse température, et le stockage d'énergie à froid élevé peut être prometteur.

Avec l'avancement progressif de l'objectif de réduction des émissions de carbone, la demande de batteries de stockage d'énergie augmentera à un rythme relativement élevé. Nous prévoyons que d'ici 2025, les livraisons mondiales de batteries de stockage d'énergie atteindront 393,8 GWh, avec un taux de croissance annuel composé de 2022-2025. jusqu'à 72%.

Qui peut produire un bon PMF

Usine de cathode

Nano carré allemand

La méthode de la phase liquide présente des avantages considérables, et la capacité actuelle en construction est la plus importante.

La méthode de la phase liquide, déjà bien au point, confère à l'entreprise un avantage de premier plan. À l'heure actuelle, le processus de synthèse des LFP se divise principalement en deux catégories : la méthode en phase solide et la méthode en phase liquide. Étant donné que la préparation de LMFP de haute qualité est susceptible d'être basée sur la méthode de la phase liquide et que la plupart des fabricants utilisent la préparation en phase solide, Defang Nano utilise la méthode de la phase liquide. L'avantage d'être le premier sur le marché de la PFLM préparée par la méthode de la phase liquide est évident.

Riches réserves techniques, forte force de R & D. Au 2022Q1, Defang Nano a demandé et obtenu 69 brevets en Chine, dont 9 brevets liés au LMFP. En 2021, l'entreprise investira 164 millions de yuans dans la recherche et le développement, soit une augmentation de 217,76% en glissement annuel.

Les principaux projets de R&D comprennent la recherche sur la technologie de préparation clé des nouveaux matériaux cathodiques à base de phosphate. D'après les informations pertinentes divulguées, nous supposons qu'il pourrait s'agir de la recherche technologique liée au LMFP. Nous pensons que le projet aboutira à une production de masse d'ici à la fin de 2022.

Litai Lithium Energy

Profondément liée à Ningde, elle devrait atteindre un volume important à l'avenir.

Filiale de CATL, l'entreprise se concentre sur la recherche et le développement, et le nombre de demandes de brevets a augmenté ces dernières années. À l'heure actuelle, l'entreprise a demandé et obtenu 21 brevets en Chine, dont 8 brevets liés aux fibres synthétiques de polypropylène, dont la plupart sont des brevets de procédé visant à améliorer les performances des fibres synthétiques de polypropylène et des brevets liés à la modification de la structure par l'introduction d'éléments tiers.

2014-2021 Nombre de demandes de brevets sur l'énergie au lithium déposées par Litai (articles)

Huit années de travail acharné dans la recherche et le développement et la résolution de problèmes clés ont permis de réaliser la production industrielle de produits à base de phosphate de fer lithié et de manganèse. Le matériau de phosphate de fer-lithium manganèse à l'échelle nanométrique développé indépendamment par Litai Lithium Energy est basé sur la technologie du matériau de cathode de phosphate de fer-lithium poreux à maillage tridimensionnel nanocristallin (3DMeshyNano-LFP).

Les particules primaires sont de taille nanométrique et les particules secondaires ont une fonction de conduction en réseau tridimensionnel, ce qui résout efficacement le problème de résistance des LFMP traditionnels, et présente de bonnes performances en termes de taux, de cycle, de basse température et de traitement, ainsi qu'une excellente sécurité.

Usine de batteries

CATL

CATL comme l'un des Les 10 premiers fabricants de batteries lithium-ion en Chine dispose d'un système de R&D complet et d'une solide équipe de R&D (20%+ titulaires d'une maîtrise ou d'un diplôme supérieur). Dès 2015, elle a déposé une demande de brevet pour le LMFP afin d'introduire la modification de la méthode des éléments tiers.

Le nouveau produit M3P de CATL. Selon les informations communiquées le 14 février 2022 dans le cadre des activités de relations avec les investisseurs de CATL, le nouveau produit M3P que l'entreprise prévoit de lancer n'est pas un phosphate de lithium, de manganèse et de fer, mais contient également d'autres éléments métalliques. L'entreprise l'appelle le ternaire du système de phosphate, et son coût est inférieur à celui du ternaire. . D'après le brevet de l'entreprise, nous supposons que le M3P peut être dopé avec d'autres éléments tels que le magnésium afin d'améliorer les performances électrochimiques du LMFP.

BYD

BYD en Les 10 premières entreprises de batteries de stockage d'énergie en Chine Grâce à ses fortes capacités d'innovation et à sa profonde accumulation technique, BYD a lancé la "Blade Battery" en mars 2020. Sa technologie de batterie à lames résout les problèmes de kilométrage et de sécurité des véhicules à énergie nouvelle, devenant ainsi une œuvre historique des batteries de puissance et consolidant le statut de leader mondial de l'entreprise. Depuis 2020, sa capacité installée de batteries de puissance a fortement augmenté.

LMFP : Réservez activement et travaillez dur pour progresser. BYD a déclaré lors de la "2014 China New Energy Automobile Industry Three-base Engineering Work Conference" que le phosphate de lithium, de fer et de manganèse était sa nouvelle voie technique.

À l'époque, pour des raisons politiques et autres, divers fabricants ont adopté les uns après les autres des matériaux ternaires à haute capacité. Cette voie ne s'est pas imposée, mais l'entreprise a continué à progresser et à la réserver activement. Ces dernières années, plus de dix brevets ont été déposés.

Guoxuan Hi-Tech

Plus de dix ans de culture approfondie du fer et du lithium, axée sur la recherche et le développement

Depuis plus de dix ans, l'entreprise cultive en profondeur le fer et le lithium et se concentre sur la recherche et le développement. Ces dernières années, la proportion des dépenses de R&D de l'entreprise a atteint un niveau relativement élevé dans l'industrie, et l'entreprise a également déposé un grand nombre de brevets relatifs aux matériaux cathodiques.

En 2019, la batterie lithium-ion FP1865140-15Ah square lithium manganèse fer phosphate développée indépendamment par l'entreprise a remporté l'honneur de nouveau produit dans la province d'Anhui.