时代瑞象 总工程师 徐斌：磷酸锰铁锂产业化研究

2025年7月11日，由起点锂电、起点固态电池、起点两轮车及换电主办，以“换电之城 智慧两轮”为主题的2025第五届起点两轮车换电大会暨轻型动力电池技术高峰论坛在深圳宝安登喜路国际酒店正式举办。

本次论坛聚焦两轮车及换电、两轮车锂电、两轮车钠电、高倍率、超快充、新材料、新工艺等前沿技术，进行深度探讨和思维碰撞。论坛现场300+两轮车换电及电池细分重量级企业，600+企业高层汇聚共论行业发展。

在下午新国标电自电池技术专场，时代瑞象总工程师徐斌发表演讲，分享主题：磷酸锰铁锂产业化研究。

图：时代瑞象 总工程师 徐斌

以下为演讲实录：

各位嘉宾，各位朋友，大家下午好！

前面各位嘉宾分享的都是终端的电芯或者是两轮车，我分享的是正极材料，好的电芯与电动两轮车离不开优异的正极材料的支撑，我们一起协同发展。

我演讲的题目是：磷酸锰铁锂产业化应用研究。

下面，我从6个方面进行分享。

第一是公司的介绍。

白银时代瑞象公司，公司成立于2022年10月，位于甘肃省白银高新技术产业园。由甘肃大象能源科技有限公司、白银有色集团共同投资成立，建设10万吨锰基正极材料生产制造基地。2025年4月18日，首期2万吨磷酸锰铁锂正式投产，目前产线全流程已经打通，正在提升产能。

大象能源成立于2009年，2020年获得国家工信部第二批专精特新“小巨人”企业；甘肃省首批“绿色工厂”。公司首期2万吨磷酸锰铁锂产线设备均采用行业头部品牌，引入MES/SCADA系统实现生产过程自动化管控，保证产品品质、质量可追溯性，产线于2025年4月18日正式竣工投产，目前动力类产品已经批量供货。

第二是磷酸锰铁锂发展史、优势分析。

磷酸锰铁锂有几大优势：兼顾高能量密度与高安全性；更高的能量密度；更高的电压平台；更优异的低温循环性能；成本优势。

磷酸锰铁锂兼顾高能量密度与高安全性：利用Mn和Fe的协同效应，结合LFP稳定的电化学性能和LMFP高电压(4.1V)优势，兼顾高能量密度与高安全性。由质量能量密度(Wh/kg)=电池克容量(mAh/g)x工作电压可知，可计算出LMFP理论质量能量密度为697Wh/kg，高于LFP20%。磷酸锰铁锂有更高的能量密度，在相同体积质量下的LMFP能量密度为697Wh/kg ，LFP的能量密度为578Wh/kg。更高的电压平台，磷酸锰铁锂电压平台为4.1V，磷酸铁锂的电压平台为3.4V。更优异的低温性能，在-20℃低温条件下，LFP低温保持率仅45-60%左右，而LMFP可达77~80%。

成本优势方面，取2025年7月4日原材料均价计算，根据我们测算：以LMFP(锰铁比例为6:4)为例，综合成本为4.30万元/吨，直接材料占比接近73.7%。材料成本排名为:LFP 。LMFP与6系三元的价差为8.0万元/吨。LMFP与8系三元的价差为9.0万元/吨。

第三是磷酸锰铁锂存在问题分析。

比较典型的问题是锰铁均匀性问题，电导率低，离子扩散速率慢，Jahn-Teller效应：结构畸变与锰的溶出，异常锂化平台，技术路线。

这张图，是一个常规的合成磷酸锰铁锂方法：铁源、锰源的选择对LMFP正极材料的性能起着决定性作用。目前，主流制备LMFP工艺铁源（氧化铁、铁块、铁盐、磷酸铁等）、锰源（锰块、氧化锰、锰盐、磷酸锰等）、锂源（碳酸锂、磷酸二氢锂等）、磷源（磷酸、磷酸一铵等）、碳源等，组分在6-8种，导致副反应多，Mn、Fe元素在原子级别达不到均匀分布。

电导率低，粒子扩散速率慢。电子电导率低、锂离子扩散速率较低：LMFP电导率仅10-13S/cm、锂离子扩散速率为10-15cm2/S；分别为LFP的1/10倍和1/10000倍。相比于LFP0.3eV的跃迁能隙，电子在LMFP中跃迁能隙高达2eV基本属于绝缘体，导致其电子电导率及离子迁移率低。

压实密度低，导致能量密度的发挥。LMFP粒度D50控制在0.5-1.0μm，仅为LFP一半，比三元材料粒度更低，材料颗粒较小，导致压实密度较低，影响材料能量密度表现发挥。

Mn的Jahn-Teller效应，为减小Jahn-Teller效应的影响，Mn含量一般控制在0.5~0.8(摩尔比）。

异化锂化平台的特征，异常锂化平台的出现，不但会降低电池的能量密度，还会影响不同批次电池的一致性。

第四是常规的改性策略。

磷酸锰铁锂常规改性策略：

策略1：纳米化。常用手段是一次颗粒纳米化：增大材料比表面积，颗粒与电解液的浸润更加充分；提高LMFP活性颗粒与电解液的反应表面，提升材料电化学性能；减少Li+在正极活性物质颗粒内部的扩散路径，增加锂离子扩散系数，实现高效脱嵌，增加导电率，电池倍率性能得以提高；纳米级颗粒形成导电网络，Li+扩散路径仅为≈ 50 nm。

策略2：碳包覆。碳材料是表面包覆的首选，碳导电性好，包覆后在LMFP材料中形成导电网络与导电孔道，提高电子电导率 防止颗粒团聚； 抑制颗粒过度生长；充当还原剂，防止材料氧化。但是碳含量也有影响，过低碳含量会导致涂层不完整和性能欠佳；过高的碳含量会降低材料的压实密度，阻碍电解液与活性物质的接触，影响实际容量。

策略3：离子掺杂。扩大固溶反应区域，增强了充放电反应均一性；掺杂（Ti、Nb、Mg、Al）离子在晶格中起支柱作用，抑制Mn溶解和材料体积变化。

第五：我司磷酸锰铁锂解决方案。

方案1：我们构建了“1+1”核心技术。

采用磷酸锰铁共沉淀前驱体工艺，通过共沉淀前驱体工艺，精准调控锰铁元素配比及合成路径，实现锰、铁原子级均匀分布，锰铁比波动≤0.2%，从源头规避相分离风险，确保材料结构稳定性。

纳米化+碳包覆+多元素共掺杂，纳米晶粒设计（粒径可调）：缩短锂离子迁移路径，提升反应动力学；内层（化学键合包覆）抑制电解液副反应；外层（弹性碳层）缓冲体积膨胀，提升机械强度。三维导电网络碳包覆：碳包覆层厚度可控，电导率提升10-12倍；多元离子共掺杂（Mg、Ti、Al、Nb）：稳定晶格结构，抑制锰溶出（溶出率<50ppm）。

我们的核心优势是：液相预混原料、均质化混合；固相高温结晶、优化晶格结构，提升材料压实密度；前驱体工艺组分少、副反应少、更容易精准调控。

方案2：构建“3+2”技术矩阵。

多元多位多价态离子掺杂，拓宽Li+传输通道，促进Li+传输；扩大固溶反应区域，增强了充放电反应均一性；掺杂（Ti、Nb、Mg、Al、V等）离子后在晶格中起支柱作用，抑制Mn溶解和材料体积变化。

Li位掺杂，Li位Na+、K+、Mg2+掺杂，扩大Li+扩散通道，从而提高Li+扩散速率。拓宽Li+扩散通道，提高反应动力学，优化晶体结构，提高倍率性能，提高电导率。

Mn/Fe位掺杂，Zn的掺杂在晶体结构中起支柱作用，抑制Mn的Jahn-Teller效应；Ca的掺杂可以有规律地改变材料的晶格参数，增强材料的循环稳定性；Mg的掺杂能够拓宽Li+扩散通道，并且使得Li-O键增长，降低Li+扩散势垒，提高反应动力学；Nb的掺杂提高界面电子转移速率。

O/PO4位掺杂，F-掺杂提高(020)和(200)晶面的峰强比值，引导材料沿b轴取向生长，有利于暴露(010)晶面，增强Li+扩散动力学。F-掺杂还可以改善Li-O键和PO4主链结构，提高了循环过程中的结构稳定性。I-掺杂能够降低Fe3+/Fe2+和Mn3+/Mn2+氧化还原电对的反应过电位。I-掺杂还可以促进反应过程中Li+的脱嵌过程，提升材料反应动力学。

多位点掺杂，Na+/Co2+的掺杂（红色线）改变了LMFP的电化学行为，增强了其在电化学反应中的电流响应（正、负斜率段更陡峭）。Na+/Co2+掺杂增加材料电导率；多位点选择性掺杂可以针对性解决LiMnxFe1-xPO4材料存在的问题，从而全面提升材料电化学性能。

第六：磷酸锰铁锂的应用场景

2022年，星恒电源在轻型车领域实现了LMFP电池产业化应用，成为国内该领域首家突破的企业，国内雅迪、爱玛、台铃、绿源、小牛、九号头部品牌搭载星恒LMFP电池比例高达70%，该电池在全球销量已超1000万组。

2023年8月，工信部新产品公示“NCM+LMFP”车型—奇瑞星纪元ES和华为智选智界S7，LMFP电池正式进入量产装车阶段。

2023年11月，宁德时代量产磷酸锰铁锂M3P电池，装载特斯拉Model Y、智界S7，磷酸锰铁锂电池开始规模化商用。

2024年磷酸锰铁锂装机量4GWh，主要包含NCM+LMFP混掺2.7GWh；

LMFP+NCM523、LMFP+LCO 掺混使用，实现短板互补，提高能量密度。

终极目标：纯用，应用于乘用车中。

谢谢大家！

注：本文根据速记整理，未经演讲者审核！

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