Avantages en termes de performances et obstacles au développement de la batterie M3P
La batterie M3P est une batterie à matériaux ternaires du système phosphate. Selon l'explication officielle de CATL dans le top 10 chinois fabricants de batteries lithium-fer-phosphateLa batterie M3P n'appartient pas à la catégorie des phosphates de fer et de manganèse au lithium, et d'autres éléments métalliques sont ajoutés au matériau de l'électrode positive.
Contrairement au phosphate de fer-lithium et aux piles au lithium ternaires, le M3P est un matériau innovant basé sur le phosphate de fer-lithium-manganèse, qui s'inscrit dans une nouvelle voie technologique. M est l'abréviation de Métal, M3 représente trois éléments métalliques (dits ternaires), et P représente le phosphore, c'est-à-dire que la structure est toujours la structure olivine composée de radicaux phosphate dans le LFP.
Il peut être compris comme une combinaison de trois composés phosphatés (phosphate de fer lithié + phosphate de manganèse lithié + phosphate de magnésium lithié), qui ne s'écarte pas de l'itinéraire technique du lithium fer manganèse dans son essence (le lithium fer manganèse est essentiellement du phosphate de fer lithié dopé au manganèse).
Zeng Yuqun, président de Catl, a souligné lors de récentes activités d'investisseurs : "Le nouveau produit M3P lancé par l'entreprise n'est pas du phosphate de lithium-manganèse-fer, mais contient également d'autres éléments métalliques. L'entreprise appelle le système ternaire de phosphate, qui est réduit par le ternaire, mais il occupe encore un certain coût des véhicules à énergie nouvelle.
La densité énergétique de la batterie M3P est supérieure à celle de la batterie lithium-phosphate de fer et atteint 210Wh/kg, soit une augmentation de 20%.
Ce niveau est proche de celui de la batterie nickel-lithium ternaire. Parallèlement à l'avantage de la densité énergétique, le coût de fabrication de la batterie M3P est proche de celui du phosphate de fer lithié, soit environ 0,8-0,85 RMB/WH.
En outre, la batterie M3P basée sur le système de phosphate hérite également des caractéristiques de sécurité et de longévité élevées des batteries lithium-fer-phosphate.
Avantages des performances de la batterie M3P
En termes d'avantages en termes de performances, nous pensons que le M3P utilise le dopage binaire pour optimiser les performances du phosphate de lithium-manganèse-fer en dopant le magnésium, et qu'il présente les avantages de la densité énergétique et de la performance du cycle tout en maintenant un faible coût et une grande sécurité.
Des articles connexes ont souligné que le dopage d'ions magnésium et d'ions manganèse ne modifiait pas la structure du phosphate de fer et de lithium.
La distribution de la taille des particules est uniforme, et le dopage des ions métalliques permet au phosphate de fer lithié d'avoir une meilleure capacité de charge et de décharge et une meilleure stabilité du cycle, et la performance électrochimique est grandement améliorée.
Le dopage des ions Mg modifie la structure cristalline du matériau, ce qui favorise la diffusion des ions lithium et améliore la conductivité du matériau.
Comparaison des courbes de décharge entre le phosphate de fer lithium-manganèse et le phosphate de fer lithium
Comparaison des courbes de décharge entre le phosphate de fer lithium-magnésium et le phosphate de fer lithium
Processus de synthèse M3P
Le processus de synthèse du M3P est similaire à celui du phosphate de fer lithium-manganèse. Le phosphate de fer lithium-manganèse est également une sorte de M3P au sens large (M3P avec une addition de magnésium proche de 0), de sorte que la méthode de synthèse et la technologie de production du M3P seront principalement basées sur la technologie du phosphate de fer lithium-manganèse.
Le phosphate de lithium manganèse fer est principalement utilisé dans l'industrie comme méthode de réaction à l'état solide à haute température, méthode de synthèse hydrothermale et méthode de co-précipitation.
Ces trois méthodes peuvent non seulement être utilisées pour la production à grande échelle, mais le processus de synthèse est également facile à combiner avec des processus de modification des matériaux tels que le revêtement de carbone, la nanométrisation et l'impureté de la phase de masse.
En outre, il existe trois autres méthodes de préparation du lithium fer manganèse : la méthode de réduction carbothermique, la méthode solution-gel et la méthode Template, mais le processus est relativement compliqué et il est difficile de le commercialiser.
Comparaison de différents processus de production
| Méthode de traitement | Voie de traitement | Avantage | Inconvénient |
| Méthode en phase solide | Méthode de la phase solide à haute température | Facile à industrialiser | Difficile de contrôler la forme cristalline et la taille des particules du produit |
| Méthode de réduction carbothermique | Facilité d'industrialisation, réduction des coûts de production, amélioration de la conductivité électrique | La réaction n'est pas facile à contrôler et il est facile de générer des impuretés de fer. | |
| méthode en phase liquide | Méthode de synthèse hydrothermale | La forme cristalline et la taille des particules sont faciles à contrôler, la température de synthèse est basse et la durée est courte. | Pureté médiocre du produit, coût élevé et entretien difficile de l'équipement |
| Méthode sol-gel | Le produit présente une grande pureté, une bonne forme, une température de traitement basse, un contrôle facile du processus de réaction et un équipement simple. | Les étapes du processus sont compliquées, les matières premières sont coûteuses et nocives pour l'environnement, et la production à grande échelle est difficile. | |
| Méthode de coprécipitation | Taille et forme faciles à contrôler | Les conditions de réaction sont difficiles, le processus de post-traitement est compliqué et il est difficile de le produire à grande échelle. | |
| Autres | Méthode des modèles | Taille et forme faciles à contrôler | Les conditions de réaction sont difficiles, le processus de post-traitement est compliqué et il est difficile de le produire à grande échelle. |
Processus de modification M3P spéculation
À l'heure actuelle, Dynanonic est l'entreprise leader du secteur dans l'industrialisation du manganèse-fer-lithium, suivie par Litai Lithium Energy, l'une des plus grandes entreprises de l'industrie du manganèse-fer-lithium. les 10 premiers fabricants de batteries lithium-ion en Chine BYD, Guoxuan Hi-Tech et d'autres entreprises. D'après le brevet correspondant, nous résumons sa méthode de modification comme suit :
D'après le tableau ci-dessus, il existe actuellement de nombreuses méthodes de R&D pour les NCM ternaires revêtus de manganèse et de lithium, qui constituent la voie principale actuelle de la technologie de modification du manganèse et du lithium.
En outre, la nanotechnologie et la technologie des revêtements en carbone ont également certaines applications.
Compte tenu du positionnement de la batterie M3P, nous pensons qu'elle n'utilisera pas de revêtement ternaire, mais qu'elle utilisera des méthodes de modification rentables telles que le revêtement de carbone à l'échelle nanométrique ou la régulation de la micro-morphologie.
| Fabricants | Méthode de traitement | Technologie de modification |
| Dynanonique | méthode en phase liquide | LMFP enrobé ternaire |
| méthode en phase liquide | Nanoïsation | |
| Litai Lithium Energy | méthode en phase liquide | Revêtement en carbone |
| Méthode en phase solide | Ternaire enrobé de LMFP | |
| BYD | Méthode en phase solide | Nanoïsation |
| Méthode de synthèse hydrothermale | LMFP enduit LFP | |
| Méthode de synthèse hydrothermale | Ternaire enrobé de LMFP | |
| Méthode de coprécipitation | Revêtement en carbone | |
| Guoxuan Hi-Tech | Méthode de synthèse hydrothermale | Conception de précurseurs+homogénéisation |
| Réduction carbothermique | Double revêtement en nitrure de titane et en carbone | |
| Coprécipitation+hydrothermique | Revêtement en phosphate de fer lithié/carbone | |
| Méthode de la phase solide à haute température | Régulation de la morphologie microscopique | |
| Méthode de synthèse hydrothermale | Ternaire enrobé de LMFP |
