王星淳 / 工研院產科國際所
鋰電池正極材料的技術創新對於電動車和儲能的發展相當重要。磷酸鋰鐵正極材料(LFP)憑藉成本低、安全性高，在現今電動車市場中占據5成的裝機量，但其能量密度偏低，仍為技術發展改善的目標。磷酸錳鐵鋰正極材料(LMFP)作為升級版本，能量密度相較於LFP在理論上可提升約20%，且在製程上仍保有LFP的低成本和高安全性的優勢。然而，LMFP的缺點在於其導電率偏低、雙電壓平台、錳溶出問題等，仍需技術的突破。為應對這些挑戰，業界也採用碳包覆、奈米化技術、補鋰技術、金屬摻雜技術、改善製程等作為應對策略。目前全球LFP指標廠商皆有投入LMFP的開發，也積極推入電動二輪車、純電動車市場中應用以及量產規劃的布局。2024年已有LMFP電池應用於多款電動二輪車與電動車的實績，且隨著技術瓶頸逐步解決，預期LMFP有快速導入市場應用的可能性。
【內文精選】
前 言
電動車的需求日益增加，作為動力來源的鋰電池，一直被視為重要技術發展的關鍵元件。而鋰電池中影響能量輸出與成本的因子在於正極材料的發展，過去為提升電動車續航力，鋰電池聚焦在三元材料的應用，隨著鎳含量的增加，能量密度得以提升，卻伴隨著安全性下降以及成本提高等問題。為解決上述的劣勢，磷酸鋰鐵(LFP)正極材料重新受到重視，在材料製作上不使用價格較高的金屬材料，且其結構穩定的特性帶來較佳的安全性能。
在需求預測方面，根據IDTechEx研究報告指出，LMFP隨著技術逐漸發展與進步，預計於2027年開始有大量導入的機會；也由於其為LFP升級版的材料，材料供應占比上將會壓縮部分LFP的市場，但不至於出現完全取代LFP市場的情況(如圖一)。原因在於LMFP的導電性能低、錳容易溶出以及充放電表現上具雙電壓平台等特性，這些問題均導致LMFP的電容量、穩定性及循環壽命未達預期，實際應用上仍有許多課題需進一步解決。
圖一、全球電動車鋰電池正極材料需求占比預測
LMFP於車廠應用現況
2. LMFP於電動車規劃
國軒高科在2023年5月第十二屆科技大會上發布自主研發的全新LMFP體系L600啟晨電池芯與電池模組，現階段所開發的重量能量密度在240 Wh/kg，可支援18 min快充(約4C)；以及自家開發的隔熱材料，可承受1,200˚C高溫，常溫下壽命可達到4,000次、高溫下維持1,800次的性能，且現階段也已通過穿刺、耐熱、擠壓、短路、過充/放等安全測試(如圖六) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖六、國軒高科LMFP電芯產品圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》459期，更多資料請見下方附檔。