车研咨询（www.cheyanzixun.com）对全国近700家锂电池正极材料企业（母公司与分/子公司单独计算）进行了详细的分析。覆盖三元正极（镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂）、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂。
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（1）《“十四五”中国锂电池正极材料市场发展趋势与投资前景预测报告（2024版）》
（2）《“十四五”钴酸锂正极材料市场发展趋势与投资前景预测报告（2024版）》
（3）《“十四五”锰酸锂正极材料市场发展趋势与投资前景预测报告（2024版）》
（4）《“十四五”磷酸铁锂正极材料市场发展趋势与投资前景预测报告（2024版）》
（5）《“十四五”三元正极材料市场发展趋势与投资前景预测报告（2024版）》
（7）《各省、地级市锂电池正极材料生产企业产能投资布局分析报告（2024版）》（含700多家企业名单）
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磷酸铁锂市场份额大幅提升，但能量密度短期面临瓶颈。当前动力锂电池正极材料呈现磷酸铁锂和三元两大路线分庭抗礼的局面。得益于电池技术进步对能量密度的弥补，以及碳酸锂价格高涨后对经济性诉求的增强，2021 年以来，磷酸铁锂电池凭借在安全和成本方面的绝对优势，装机份额一路攀升，实现对三元正极的超越，2022 年装机占比达到62.4%。但目前磷酸铁锂电池的实际能量密度已接近理论能量密度上限，在车端续航要求逐步提升的未来，制约磷酸铁锂正极渗透率的进一步提升。
通过掺杂锰元素，磷酸锰铁锂实现更高工作电压和能量密度。磷酸锰铁锂是在磷酸铁锂基础上掺入一定比例的锰元素获得的新型正极材料。磷酸锰铁锂和磷酸铁锂的理论克容量相同，但磷酸铁锂的理论电压平台约为3.4-3.5V ，掺杂锰后电压平台提升至3.8-4.1V，根据能量密度=克容量×工作电压，磷酸锰铁锂的理论能量密度较磷酸铁锂可以提升10-20%，接近5 系三元的水平。
LMFP化学结构结构
相比三元材料，LMFP具有更稳定的结构、更高的循环次数以及更低的成本。磷酸锰铁锂和磷酸铁锂一样同属橄榄石型结构，稳定性优于层状结构的三元材料，因此保留了磷酸铁锂优异的安全性能，循环寿命也高于三元材料。另外，由于避免了三元材料中镍、钴贵金属的使用，磷酸锰铁锂的成本远低于三元。
LMFP的优势
LMFP 相比LFP 能量密度高20%，相比三元安全性更高。LMFP（化学式LiFexMn1-xPO4）为磷酸铁锂（化学式LiFePO4，简称LFP）与磷酸锰锂（化学式LiMnPO4，简称LMP）的固溶体。LMFP 与LFP 的晶体结构均为有序的橄榄石结构，锂离子通过结构中的通道迁移，具有高安全性和化学稳定性。LMFP 与LFP 的理论比容量均为170mAh/g，而LMFP 因具有更高的电压平台，理论能量密度比LFP高出20%，能够一定程度上突破LFP 目前面临的能量密度瓶颈。与三元材料相比，LMFP 具有与三元五系材料相似的能量密度，而安全性更高、价格更低、环境友好。
作为LMFP 的内部构成之一，LMP 具备高能量密度、高安全性和稳定性的优势，但电化学性能缺陷明显导致应用受阻。LMP 具有4.1V 的理论电压，比LFP 的3.4V 提升0.7V，以相似的放电比容量和压实密度测算，LMP 的理论能量密度为697Wh/kg，比LFP 的578Wh/kg 高约20%，但LMP 导电性和循环性能极差，导致其实际比容量及倍率性能远不及LFP，具体表现为：
（1）LMP 电子导电率和离子扩散系数均非常低，导致材料容量难以发挥；
（2）LMP 会与电解质发生副反应，生成Li4P2O7 等产物，且部分锰离子会发生歧化反应溶解在电解液中，降低循环性能；
（3）脱锂后的磷酸锰会受到Jahn-Teller 效应影响，晶体结构畸变，损失容量。
LMP 与LFP 具有相同的晶体结构能够以任意比互溶形成LMFP 固溶体，兼具高电压和性能优势。LFP 电压低导致能量密度提升空间有限，借鉴三元材料的设计思路，过渡金属磷酸盐相互掺杂改性技术被广泛研究。LMP 与LFP 具有相同的晶体结构，能够以任意比互溶形成LMFP 固溶体。多项研究证明，铁离子掺杂能够改善LMP 中锰的电化学活性，从而提高材料的放电比容量、倍率性能和循环性能，而LMP 的高电压能够提高材料能量密度。在实际的充放电过程中，不同于LFP单一的电压平台，LMFP 存在两个电压平台，分别对应锰的氧化还原形成的4.1V电压和铁的氧化还原形成的3.4V 电压，放电过程中首先出现的是4.1V 的电压平台，反映的是LMP 的锂离子嵌入过程，LMP 中的锂嵌入完成后，电压平台会下降至3.4V，反映的是LFP 的锂离子嵌入过程。
锰铁比对材料性能影响显著
锰元素的引入提升了材料电压平台，同时也带来其他方面的问题：1）锰元素的存在使得锂离子脱嵌与移动难度上升，电子电导率和锂离子迁移率较低，影响材料的容量发挥和倍率性能；2）锰离子存在John-Teller 效应，充放电过程中晶体结构会发生不可逆变化，同时锰离子析出沉积在负极表面会对SEI 膜造成破坏，因此材料的比容量较低并且衰减迅速，循环性能受到一定影响；3）锰与铁两种元素电压平台不一致，导致放电出现双电压平台，可能带来输出功率不稳定。于是选取合适的锰掺杂比例对于磷酸锰铁锂材料的电化学性能十分重要：若锰铁比过低，则无法获得提升电压平台和能量密度的效果；若锰铁比过高，则材料的倍率性能、循环性能都会受到不利影响。目前在研究与应用端的实践中，锰铁比从2:8~8:2 不等，确定最佳锰铁比，并在此基础上实现材料较好的一致性和稳定性，也成为磷酸锰铁锂正极走向量产商用的难点之一。
LMFP生产工艺
LMFP 生产工艺及改性技术经过近几年研发积累，极大克服LMFP 电化学性能缺陷。LMFP 最早是1997 年由Goodenough 课题组研制出的磷酸盐系正极材料家族中的一员；2012 年，美国陶氏化学公司称其研发出一种新的锰酸锂材料(LMFP)，能量密度在150+Wh/kg 范围内，比LFP 材料增加了10%至15%；2013 年开始比亚迪进行了大量研发投入并试图批量生产，但由于其成品率低，且政策指向能量密度，导致LMFP 的发展被搁置；2014 年宏濑科技（现泓辰材料）实现LMFP 的批量生产，同时期德方纳米、天津斯特兰等也有小批量生产。2017 年开始，宁德时代、ATL、国轩高科、德方纳米、力泰锂能等公司进行了大量的技术及专利储备，制约LMFP 应用的低导电率、低循环性能、低倍率性能等缺陷在工艺创新和改性技术的支持下得到了极大改善。
LMFP 制备工艺和LFP 类似，主要为固相法和液相法。固相法分为高温固相反应法和碳热还原法，其优点是设备和工艺简单，成本较低，适合工业化生产，其缺点是固相不均匀，难以控制产物的晶型和颗粒大小，一致性较差。液相法分为水热合成法、凝胶溶胶法和共沉淀法，优势是能使原料在分子水平上的混合更均匀，产物的尺寸和形貌可控，劣势在于工艺复杂，需要耐高温高压的反应设备，成本高，大规模生产的难度较大。
提高LMFP 电化学活性的方法包括碳包覆、材料纳米化、金属离子掺杂、与其他材料复合等。LMFP 电子电导率和离子迁移率都非常低，直接限制了其发展和应用，而改性技术的进步能够有效提高其电化学活性，提高其比容量和循环寿命。目前LMFP 主要的改性原理包括减小一次颗粒尺寸、提高材料洁净度和元素组成均匀性、包覆掺杂导电性较好的材料来降低电阻等。
LMFP应用方向
LMFP 主要应用于动力电池，能够拓宽磷酸盐系正极材料应用范围。由于相较磷酸铁锂在能量密度和低温性能上的优势，磷酸锰铁锂可以满足600km+高续航车型和高纬度地区的需求，拓宽磷酸盐系正极材料在动力电池中的应用场景。但受制于循环寿命较低的短板，磷酸锰铁锂目前在储能领域的应用难度较大。
与三元材料掺混可实现优势互补，提升多元场景应用性能。磷酸锰铁锂比表面积大而粒径小，可以填充于三元材料间隙或附着在其表面，形成复合材料体系。同时，由于二者电压平台相近，掺混使用可解决磷酸锰铁锂双电压平台的问题。使用复合材料的电池将兼具三元的高能量密度、高功率特性和磷酸锰铁锂的高安全性、低成本的优势。
磷酸锰铁锂成本略高于磷酸铁锂，远低于三元。磷酸锰铁锂与磷酸铁锂的成本差异主要来自锰源的添加，将一定比例铁源替换为锰源即可进行磷酸锰铁锂成本测算。以锰铁比8:2、德方纳米液相法工艺为例，按照2023 年6 月30 日原材料价格计算，磷酸锰铁锂单吨直接材料成本约8.65 万元，较磷酸铁锂高3.6%，而中低镍三元正极的直接材料成本高于20.0 万元/吨。
性能增幅大于成本增幅，磷酸锰铁锂为更具性价比正极路线。和三元相比，磷酸锰铁锂的能量密度与中低镍三元相近，而成本显著降低。和磷酸铁锂相比，磷酸锰铁锂的能量密度提升10%以上，而原材料单吨成本仅高出不到4%，性能提升远大于成本增加，因此量产成熟后电池端的单瓦时成本应低于磷酸铁锂。
电池降本需求长期存在，磷酸锰铁锂产业化动力强劲。2023 年初以来，整车厂商降价促销频繁，以比亚迪为首的新能源车企纷纷打出“油电同价”策略，新车型定价向燃油车看齐。长期来看，“油电同价”是电动车取代燃油车的必经之路，产业链降本需求持续存在，作为占据整车成本核心的电池势必承担最大降本压力。因此，对于综合性价比占优的磷酸锰铁锂，电池厂具有较强切换意愿，成为磷酸锰铁锂产业化放量的核心推动力。