From Lab to Plant: Technical Barriers in Scaling Up LiMnyFe1‐yPO4 Production ‐ A Process Engineering Perspective

材料科学 透视图(图形) 缩放比例 过程(计算) 生产(经济) 工程物理 纳米技术 工程类 计算机科学 几何学 数学 人工智能 经济 宏观经济学 操作系统
作者
Wenqin Ling,Shan Fang,Wentao Zhou,Chao Ye,Wang Li,Naigen Zhou,Xiangming He
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202502720
摘要

Abstract LiMn y Fe 1‐y PO 4 (LMFP) cathode materials have emerged as a promising alternative to LiFePO 4 due to their higher theoretical energy density (610 Wh kg −1 ) and voltage platform (3.8–4.0 V vs. Li + /Li), making them suitable for high‐power lithium‐ion batteries. However, their practical application is hindered by sluggish Li + diffusion kinetics (10 −9 –10 −8 S cm −1 ), low electronic conductivity (10 −12 –10 −10 S cm −1 ), and structural instabilities caused by Mn dissolution and Jahn‐Teller distortion during cycling. Recent studies reveal that Mn substitution enhances the operating voltage to 3.5–3.7 V through charge compensation effects, but excessive Mn content (>0.6) degrades lattice stability and cycle life. Advanced synthesis methods, such as high‐speed ball milling combined with solid‐state reactions, have enabled precise control over phase purity (≥95%) and particle morphology (150–200 nm), improving electrochemical performance. Current research focuses on mitigating Mn‐related issues via surface modification (e.g., Al 2 O 3 coatings) and nanostructuring (e.g., core‐shell architectures), achieving >90% capacity retention after 500 cycles. Future directions include computational modeling of phase transitions, high‐throughput screening of dopants, and hybrid LMFP/NMC(Nickel Manganese Cobalt composite layered oxide) cathodes to balance energy density and thermal stability. These advancements position LMFP as a viable candidate for next‐generation energy storage systems, particularly in electric vehicles and grid‐scale applications, though challenges in synthesis scalability and long‐term durability remain critical barriers.
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