磷酸锰铁锂(LMFP) VS 磷酸铁锂(LFP)VS 三元(NCM)电芯的性能对比

目前三元和磷酸铁锂电芯是市面上主流的电芯。但是三元材料的高成本与安全性，和磷酸铁锂的低温性能与低克容量始终困扰着整个行业，而磷酸锰铁锂是相对弥补了两者的缺点，但其自身也有一定劣势。本篇文章以磷酸锰铁锂为“主角”，对三种电池进行对比。

磷酸锰铁锂电池对比磷酸铁锂电池

优势：

（1）能量密度高，LMFP和LFP理论克容量相似，但是LMFP具有更高的电压平台，因此其能量密度比LFP高出约10% – 20%；

（2）低温放电能力较好，研究表明，−20 ℃下，Fe平台容量发挥占Fe平台容量的50%左右，Mn平台低温容量发挥占Mn平台容量的95%左右。

（3）安全性能基本持平。热失控温度高（LFP＞200℃，LMFP相近），稳定性强。

劣势：

（1）导电性较差，磷酸铁锂为半导体，但是掺入锰元素后，带隙宽度的值明显降低，导致 LMFP具有较低的电子电导率及锂离子迁移率；

（2）常温循环略差，高温循环锰易溶出衰减明显。由于Jahn-Teller效应，充放电过程中锰离子可能溶出，与电解液发生副反应，造成容量损失。

优势：

（1）安全性能提升，橄榄石结构相比层状结构更加稳定；三元高温易分解（150-200℃），需复杂热管理系统。

（2）成本显著降低。

劣势：

（1）能量密度较低，NCM 材料的理论克容量远大于LMFP材料；

（2）倍率性能较差，LMFP电池较低的Li+扩散系数和电子电导率导致其在高倍率充放电过程中表现出较差的倍率性能；

（3）双电压平台：LMFP电池在放电过程中，Mn2+在4.1V附近转化成Mn3+，Fe2+ 在3.5V附近转化成 Fe3+，因而产生了双电压平台。双电压平台可能会导致电池在放电过程中产生一定的功率骤降。

综上所述，LMFP由于其结构特性，继承了LFP低成本、高安全性等优点，弥补了其能量密度低、低温稳定性较差等缺点，但LMFP也存在导电性能较差以及 Jahn-Teller 效应导致的锰溶出等问题。磷酸锰铁锂、磷酸铁锂和三元锂电池性能对比如图所示。

综合来看：若追求 高能量密度和低温性能，选三元电池。若注重 安全性和成本，选LFP。若需 平衡能量密度与安全，LMFP是潜力选项，其若能解决锰溶出问题，未来可能会是主流。