摘要
磷酸锰铁锂（LMFP）成为正极材料的升级方向之一。在LMFP电池产业化进程中，制造工艺的提升尤为关键。
兼具性能、成本双重优势，磷酸锰铁锂（LMFP）成为正极材料的升级方向之一。
高工产业研究院（GGII）调研数据显示，2024H1中国正极材料出货量134万吨，同比增长23%。其中磷酸铁锂（LFP）材料出货93万吨，同比增长32%，占比正极材料总出货量比例近70%。
LFP市占份额逆盘攀升，核心优势还是源于其安全性高、稳定性好、循环寿命长、成本较低的优势。而LMFP与LFP有着相同的橄榄石结构，在保证循环稳定性和高安全性基础上，LMFP的电压平台高达3.8V（＞LFP 3.2V），使得LMFP的能量密度显著高于LFP，且成本更低。
当前，动力电池产业竞争内卷持续升级，卷技术、卷产品、卷性能已经成为行业常态。对于电池企业而言，通过材料、技术、工艺的多重革新，进一步提高产品性能、降低成本，则意味着其能够在市场上获得更大的话语权。
以目前市场上主流产品为例，LMFP的能量密度比LFP高出15%-20%，带动电池产品成本下降5%-10%。随着技术的不断进步和产业化的深入，预计在未来的电池市场中，LMFP将占据重要地位，并带动产业链相关企业受益。
LMFP进入产业化爆发“前夜”
被视为LFP的下一代升级路线，LMFP产业化已经实现从0到1。2023年LMFP出货量达到数千吨级别，今年以来，围绕LMFP材料的技术突破以及产业化正在持续推进中。
年初，宁德时代公布了一项关于LMFP技术的国际专利。结合其此前推出的M3P电池（磷酸盐+三元的掺杂体系），以宁德时代为代表的龙头电池企业持续加大LMFP技术布局，也展现对这一新技术领域的发展信心。
除了宁德时代之外，比亚迪、中创新航、亿纬锂能、星恒电源、孚能科技、瑞浦兰钧等多家电池企业均在推进LMFP电池的研发和生产。
甚至于韩系电池巨头，也在暗自发力布局LMFP电池产品。去年，三星SDI在慕尼黑国际车展就公开发布了一款LMFP电池产品，表现出对这一技术路线的看好。
在材料端，近期包括格林美、湖南裕能、天津国安盟固利、德方纳米、容百科技、常州锂源、长远锂科等也在积极进行LMFP正极材料布局。
分析认为，随着LMFP工艺、技术的改进，LMFP电池在安全性、成本、能量密度上的综合性能将愈发受到市场的关注。LMFP电池未来也有望在全球电池市场中攻城略地。
根据GGII预计，国内磷酸锰铁锂电池已进入量产前夕，2024年磷酸锰铁锂（LMFP）材料出货将超3万吨，增长将超500%。
匀浆工艺突破尤为关键
在LMFP电池产业化进程中，制造工艺的提升也尤为关键。
从材料结构来看，LMFP缺点较为显著，由于结构中没有连续的八面体网络结构，导致LMFP材料的电导率和锂离子扩散性能要低于LFP，这严重限制了LMFP的商业化进程。
针对此缺陷，目前行业主要通过四种改性方法来提高LMFP电化学性能：第一，颗粒纳米化；第二，包覆；第三，体相掺杂；第四，复合三元。
图1 磷酸锰铁锂（LMFP）结构示意图和改性策略图
以上材料特性的优化，对其制浆过程提出了更高的技术要求。
具体表现在：第一，材料颗粒尺寸进一步减小，颗粒润湿需要更多的溶液，使得出料固含降低，且匀浆过程中颗粒更易团聚。
第二，材料表面包覆较多的碳，匀浆过程中要保证包覆层碳材料不会被破坏。
第三，复配后材料的粒径分布范围广，匀浆过程既要防止大颗粒沉降，又要保证小颗粒完全分散。
高工锂电注意到，红运机械基于在混合制浆设备领域的多年深耕，对电池制浆系统有着更深入的研究。秉承着尊重材料特性，拒绝制造破坏材料特性的设备的理念，红运管线式2.0匀浆系统应运而生。
据悉，红运机械的第二代管线式制浆设备是在PD搅拌机的基础上，按照制浆的需要，把PD设备的捏合过程和分散过程拆开做，即：单独完成捏合工艺和分散工艺，最大程度地完成捏合过程所需要的捏合强度及必要的捏合时间，能够在保证活性物质充分浸润的状态下尽量提高捏合的固含量，完美地做到了团聚颗粒的“解聚”效果，使材料得到满意的分散状态。
在具体设计上，捏合罐采用卧式设计，配合红运设计的搅拌桨，可以在不破坏材料表面形貌的基础上，对物料施加更大的机械能量，使得材料的捏合效果得到进一步提高。同时，桶体长径比1:1，装载率高，捏合搅拌时桶壁无死角，捏合效率也得到有效的提升。
以上特性能完美兼容正极材料LMFP的制浆要求。并且红运设计的搅拌桨可拉出式设计，便于设备的清洗、维修和换型。
图2红运机械管线式2.0制浆系统示意图
此外，单独的低粘分散系统，可以保障浆料的一致性和分散均匀效果，这样可以兼顾到制浆理念和科学的制浆处理。一套管线式，即2个捏合罐、1个分散系统，在连续制浆模式下，60min即可出一次浆料，效率要优于传统制浆设备。
据了解，红运机械管线式2.0制浆系统在客户的实际使用过程中也得到了极高的评价。
图3磷酸锰铁锂极片SEM图
图3为国内某著名电池企业利用红运机械管线式2.0制浆设备制得的浆料涂布后极片的SEM图。
从图中可以看出，管线式设备做出来的浆料，LMFP主粉颗粒之间分布均匀，且无团聚现象，CNT的舒展和分布都比较理想，材料的各项特性都得到了保护，由此也可一窥红运管线式设备的优势。
红运机械拥有独立的研发实验室，专业的浆料检测仪器（美国博勒飞粘度计、德国赛默飞流变仪、法国浆料分散悬浮性能测试仪等），及专业的浆料工程师团队，可以及时监控浆料的性能。
图5磷酸锰铁锂浆料流变和稳定性曲线
图5是LMFP经过红运机械管线式2.0制得的浆料的流变和稳定性曲线。可以看出，制得的浆料具备典型的非牛顿流体特性且无剪切突变。同时稳定性测试表明浆料具备非常强的稳定性，测试过程中未发生颗粒团聚和沉降现象。
由此可见，红运二代管线式制浆设备完全可满足LMFP的制浆需求。
目前，LMFP材料正在被越来越电池企业所重视，随着技术的革新和工艺的进步，未来市场占有率将会逐步攀升，对匀浆设备和系统也会提出更高的要求。
作为锂电匀浆领域的领军企业，红运机械紧跟新能源时代潮流，加大对设备的研发和迭代，在动力电池制浆设备领域占据着重要地位。其在LMFP电池匀浆环节的技术突破与市场卡位，也有望让其在未来的市场竞争中继续保持领先。
往期精彩
■ 倒计时13天！2024高工新能源新材料产业大会议程更新
■ GGII：2024H1中国锂电池及四大主材出货量分析
■ 性能博弈升级 H1电池新品“争奇斗艳”