對比這幾種二次電池的優缺點，當前并不存在各項指標要求都能滿足的“理想電池”。對于儲能用鋰離子電池而言，相對于層狀正極材料和尖晶石正極材料，目前只有采用橄欖石結構正極材料有可能滿足其大部分技術指標。因此筆者個人認為，磷酸鹽正極材料應該是儲能鋰離子電池的首選。

目前有產業化前景的橄欖石結構正極材料主要是LFP，LMP和兩者的固溶體LMFP。在本文中，技術大牛將重點介紹磷酸錳鋰(LMP)的產業化前景及面臨的主要問題。

很多人認為在眾多橄欖石系正極材料中，除了LFP之外最有可能產業化的磷酸鹽正極材料就屬LMP了，但是筆者對LMP的產業化前景持保留意見。LMP的最大優點是其能量密度要高于LFP。雖然LMP理論儲鋰容量與LFP相同(171mAh/g)，但LMP相對于Li+/Li的電極電勢為4.1V高于LFP的3.4V，可以計算出LMP材料理論能量密度比LFP高出20%，在實際電池中大概有10-15%左右的能量密度提升。

此外，原材料和生產成本低也是人們常提及的LMP的優勢之一。但筆者個人認為，由于LMP材料生產上的困難以及實際應用中的一些附加成本，LMP的綜合使用成本并不比LFP更具具優勢。

就目前的產業化現狀而言，LMP這個材料還面臨以下幾個難以克服的問題：

LMP的電化學活性比LFP更低，純LMP在半電池中幾乎測不出容量。LFP的電子電導本來就很低，但LMP的電子電導(~10-10S/cm)比LFP還要低一個數量級，這主要是因為LMP的電子傳輸勢壘比LFP高約50%的原因。事實上，純LMP其實就是個絕緣體。同樣，LMP的鋰離子擴散系數也比LFP要低。這兩個因素導致其鋰離子脫出速度極慢，而其電化學活性低的本質原因就是鋰離子遷移速度慢。針對LMP電化學活性低的改性辦法跟LFP幾乎一樣，也是

①采用納米合成技術制備LMP納米顆粒，從而減小Li+擴散距離來改善倍率性能。實際使用的LMP的粒徑要比LFP更小，一般一次顆粒小于50nm才具備一定的電化學活性。

②控制產物的形貌，使其盡可能多地形成納米片，增大比表面積。

③合成碳包覆的LMP復合物，從而提高其電子電導。由于LMP的電導更低，所以碳包覆量普遍要高于LFP，碳包覆在LMP的合成過程中還有降低納米顆粒團聚的作用。

④Mn位摻雜金屬陽離子增強其電子電導和離子擴散系數，研究發現Fe、Ni、Mg的摻雜有一定效果，實際應用較多的是Fe摻雜。目前市面上的幾款LMP中試級產品都是綜合采用上述幾種改性方法，但是就實際使用效果而言，這些LMP產品的電化學性能相比一般質量的LFP都還有一定差距。

LMP的熱穩定性不及LFP好。在200oC以上LMP會發生分解。雖然釋放的熱量比層狀正極材料少，但由于釋放出氧氣因而存在著點燃電解液的可能性。因此筆者個人認為，相較于LFP，LMP電池的安全性將會是一個很嚴重的問題，只是由于目前LMP還未產業化全電池測速數據非常有限，而沒有引起人們的重視。

Mn的溶解問題。與尖晶石錳酸鋰(LMO)相似，LMP也存在比較嚴重的Mn溶解問題，高溫下Mn溶解更加嚴重。溶解在電解液中的Mn2+在石墨負極表面被還原成金屬Mn而催化分解SEI膜破壞負極界面，導致電池容量衰減。跟LMO一樣，LMP中也存在Mn3+的Jahn-Teller效應，但筆者不認為其對LMP的電化學性能有較大影響。

LMP的庫侖效率比較低，半電池測試庫侖效率只有97-98%，遠低于LFP。一般認為這主要是由于LMP的充電電壓較高(4.5-4.6V半電池)而導致電解液分解所致。而LMP相對于LFP一般需要更小的粒徑和更高的比表面積，這就進一步加劇了電解液的氧化分解。由于LMP的充電電壓上限已經超出了目前常規電解液的電化學窗口，這就對新型電解液提出了更高的要求(要求高電壓并且能夠抑制Mn的溶解)，電解液將是制約LMP實際應用的一個瓶頸因素。

跟LFP的情況類似，目前LMP的合成方法也不統一。LMP雖然化學式和LFP相似，但合成工藝和路線有很大差別，這主要是因為LMP的生產過程中需要輔以特殊的納米工藝，因此在合成和燒結環節中相對于LFP而言技術更為復雜。LMP的生產工藝大致可以分為液相法和固相法兩大技術路線。

目前，國際上只有以陶氏化學(Dow，已停止鋰電相關業務)、Phostech和日本住友大阪水泥這三家公司實現了LMP的中試小批量生產。美國陶氏化學在2009年年底通過收購瑞士HPL獲得了LMP生產技術，其采用Polyol方法(醋酸鹽路線)生產的納米LMP材料0.1C放電比容量可以達到141mAh/g。

由于該工藝原材料成本較高、產率較低，廢水處理比較困難，因而無法將該工藝放大進行大規模生產。后來陶氏化學采用改進的“多元醇”方法進行中試生產，其LMP材料0.1C放電比容量可以達到150mAh/g。

Phostech和住友大阪水泥都是采用的水熱法，使用連續式或者間歇式高壓水熱斧生產LMP，這兩家公司生產的中試級LMP產品0.1C放電容量都可達160mAh/g，是目前電化學性能比較好的LMP產品。不過，在筆者看來，這些合成路線不僅工藝復雜而且生產成本很高，基本上都不具備大規模產業化的條件。

固相法(包括一次固相法和共沉淀法)在工藝上相對簡單，過程比較容易控制，但產品的電化學性能普遍不及水熱法。這主要是因為固相法難以像液相法和水熱法那樣控制產物的粒徑和形貌，并且摻雜改性效果也不及液相法。總之，目前LMP的合成路線和生產工藝還很不成熟，尚需探索高效低成本的工藝路線。

而上升到電芯層級，LMP在電芯生產環節上的困難比LFP更大。由于LMP的電化學活性很低而必須將材料做成納米級并且添加更多的導電劑，較大的比表面積使得其團聚問題比LFP更加嚴重，嚴重影響涂布的一致性和操作性。極片干燥比較困難，粘結劑粘接性能較差，制備的電極片柔韌性較差等問題比較突出。

而電極涂布的一致性又影響到電池的一致性和良品率。由于材料納米化使得目前LMP的振實密度和壓實密度都比LFP還要低，這實際上降低了電池的能量密度。筆者目前了解到的電池測試數據，相同工藝和規格的LMP電池在能量密度上僅僅相比LFP電池僅有10-15%的提升。

但是筆者個人認為，LMP的實際應用可能存在一些悖論。LFP的電化學活性雖然也很低，但由于LFP的工作電位只有3.4V處在電解液的電化學窗口范圍之內，理論上電解液不會在LFP材料表面發生氧化分解副反應(實際上仍然有少量副反應發生)，這正是LFP可以通過納米化途徑來改善電化學性能的根本原因。

那么我們就不難理解，除了LFP任何其它正極材料都不可能通過納米化來提高電化學性能，其根本原因在于這些正極材料的工作電位或者上限充電電壓已經超出了電解液的電化學窗口范圍，納米化將顯著增加正極材料與電解液之間的副反應而惡化循環壽命并且帶來安全性隱患。

受到LFP納米化的“啟發”，很多人試圖將其它正極材料也納米化甚至包碳，在筆者看來這些舉措都是無稽之談。由于LMP的電化學活性很低而導致電極極化很大，在全電池中充電上限電壓要提升到4.5V并且恒壓才能保證電池達到100%SOC。加上LMP的粒徑要做到比LFP更小才能保證其電化學性能，大比表面積將加劇與電解液的副反應，產生的熱量有可能引發電池熱失控，導致LMP分解而釋放出氧氣，從而引發更嚴重的安全問題。

所以，磷酸錳鋰并不具備磷酸鐵鋰的長壽命和安全性等優勢。綜合考慮LMP生產成本、電化學性能以及實際應用方面的諸多難題，筆者個人對LMP的產業化前景并不樂觀。