Батареи, шаг вперёд: LMFP (с марганцем) вместо LFP — дольше работает, выгоднее

Поприветствуйте будущее технологии LiFePO4 с аккумуляторами LiMnFePO4!

Эволюционная технология осваивает рынок — следующее поколение литий-железо-фосфатных аккумуляторов LMFP с добавлением марганца. Уже производится и есть в продаже.

Обновлено 11 сентября 2023: добавлена информация о последних новинках Samsung SDI с выставки IAA Mobility.

Обновлено 9 декабря 2024: актуализированы цифры из имеющихся в продаже элементов, добавлены примеры и производители.

Что такое LMFP-аккумулятор?

Литий-марганец-железо-фосфатный аккумулятор (LiMnxFe1-xPO4, где x — это разные пропорции смешивания, LiMn0.5Fe0.5PO4, или LiMnFePO4, или короткая аббревиатура LMFP от lithium-iron-manganese-phosphate) — это новый тип элементов в литий-ионной технологии, задача которого компенсировать недостатки LFP-химии, унаследовав её преимущества.

По сравнению с обычным литий-железо-фосфатными аккумуляторами (LiFePO4, LFP):

• • выше плотность энергии (больше заряда в тех же размерах);
• • безопаснее (предотвращено высвобождение кислорода);
• • экономически выгоднее (стоимость +5%, ёмкость +15%).

Что изменили в LMFP по сравнению с LFP-аккумулятором?

Изменениям подвергли катодный железо-фосфатный материал.

• • Напряжение предельное: 4,1-4,2 В вместо 3,2-3,65 В.
• • Напряжение минимальное: 2,75 В вместо 2 В.
• • Гравиметрическая плотность энергии: теоретически до 230 Вт·ч/кг вместо 150-170 Вт·ч/кг (на практике прирост пока меньше).
• • Ёмкость в тех же размерах: увеличена на ~10-15%*.
• • Срок службы: теоретически до 6000 циклов** вместо 2000-3500 циклов при DoD>90% (у смартфонных LCO 500 циклов для сравнения).

Производство LMFP уже ведут в двух вариантах:

• 1. твердофазным методом (ниже себестоимость, проще и быстрее производить массово, но ниже качество из-з плохой однородности смешивания);
• 2. жидкофазным методом (выше качество и дольше срок службы, но и цена тоже выше, трудно достать в большом количестве).

Для изготовления 1 кВт·ч элемента LMFP требуется 0,13 кг железа и 0,38 кг марганца. Сообщается, что это несильно (не более 5%) удорожает техпроцесс.

Дело в богатых запасах марганца. Цена на ресурс сбалансирована.

Где уже используется/применяется LMFP-аккумулятор?

Сейчас основное применение — тяговое питание системы электропривода.

В основном это:

• • электротранспорт;
• • электросамокаты;
• • электровелосипеды;
• • различные средства индивидуальной мобильности, простыми словами.

В настоящий момент модернизированная версия литий-железо-фосфатных батарей поставляется на особых тестовых условиях как композитные элементы:

• • LMFP и NCM для электромобилей,
• • LMFP и LMO для средств индивидуальной мобильности.

Иногда хитрые маркетологи указывают тип химии Li(Mn,Fe)PO4, допуская применение традиционных LFP вместо новых LMFP-элементов при нехватке их поставок. Технология ещё только осваивает рынок.

Также мы встречаем по сути неверное обозначение «IMR» в элементах, хотя его ранее применяли для LMO-батарей (марганцевых, LiMn2O4). Подробнее в нашей статье о типах 18650 и разновидностях химии.

Производители и бренды

В настоящий момент (начало 2025-го года) производство батарей с химией LMFP (LiMnxFe1-xPO4) партиями под заказ выполняется отдельными китайскими компаниями.

Крупнейшие в мире заказчики аккумуляторов LMFP:

• CATL
• BYD
• Sunwoda
• Eve Energy

Основные производители аккумуляторов LMFP в Китае:

• CALB (180 Втч/кг, 2500 циклов)
• Frasis Energy
• SVOLT (низкотемпературные)
• REPT Battero
• JEVE (2000 циклов)
• Gotion High-Tech (190 Втч/кг, 2000 циклов)

Поставщики катодной химии LMFP (предлагают отдельные розничные заказы):

• Dynanonic
• Zhongbei New Material
• Ronbay New Energy Technology
• HENGTRON Nanotech
• Lithitech
• Hubei RT Hi-Tech Advanced Materials
• EASPRING
• Qianyun Tech
• GHTECH
• Jinquan New Material
• Cnano Technology

Крупнейшие фирмы среди поставщиков катодной химии LMFP:

• EASPRING
• Dynanonic
• Qianyun Tech

Компании, поставляющие коммерческие LMFP-ячейки (дополненный в 2024-м список):

• CATL
• BYD
• Gotion High-Tech
• Dynanonic
• Easpring
• Tianneng
• Phyloion Battery
• Hezong Science & Technology
• Lithitech
• Fulion P.M.
• Samsung SDI (с сентября 2023)

Сведения о поставщиках и производителях предоставлены китайскими исследователями Gaogong Industry Institute Co., Ltd.

Резюмируем

• 1. Батареи нового поколения литий-марганцево-железо-фосфатные (LMFP) теперь доступны на рынке.
• 2. У них выше плотность энергии, лучше безопасность, выгоднее переход со свинца по сравнению с традиционными литий-железо-фосфатными (LFP).
• 3. Аккумуляторы LMFP уже используются для питания электромобилей и средств индивидуальной мобильности (самокаты и электровелосипеды).
• 4. Ведущие компании CATL, BYD и Gotion High-Tech уже производят и поставляют батареи LMFP в оптовых заказах.
• 5. Массовые поштучные продажи аккумуляторов LMFP расширялись весь 2024-й год от небольших компаний в Китае.

Следите вместе с нами за практичными и понятными для простых людей научно-популярными материалами из аккумуляторной отрасли.

VK