Baterías LMFPLos derivados de las baterías de fosfato de litio y hierro (LFP) están ganando fuerza en China, proyectadas para su despliegue en vehículos eléctricos de rango medio (EVs).
Las baterías LFPrentables tienen una cuota del 60% en el mercado de baterías EV en China, y el impulso creciente en la producción de baterías LMFPa gran escala indica su potencial como sucesor.
Se anticipque las baterías LMFP encontrarán un nicho en las EVs de rango medio, que difiere de la corriente principalLFPEn el sector de las pilas de litio y de ion ternario (NMC), con un aumento previsto de la cuota de mercado.
Actualmente, dos tipos principales de baterías alimentan los vehículos eléctricos globales (EVs): las baterías de litio fosfato de hierro (LFP), utilizando litio fosfato de hierro (LiFePO4) como material catódico, y las baterías ternarias de iones de litio (NMC), compuestas principalmente de níquel, mangany cobal. Mientras que las baterías LFP son más seguras y más rentables debido al menor uso de elementos de tierras raras como el cobal, su inconveniente radica en una menor densidad de energía, limitando el rango de EV. Por otro lado, las baterías NMC cuentan con una mayor densidad de energía, pero plantean problemas de seguridad y son más costosos debido al cobaly otros elementos de tierras raras.
Baterías LMFP, basado enLitio fosfato de hierro de manganeso (LMFP)Una variación del LFP, aborda este problema de densidad de energía mediante la sustitución de manganpor una porción del hierro. Esta sustitución permite a las baterías LMFP mantener un costo y niveles de seguridad similares a las baterías LFP, mientras que proporciona aproximadamente del 15% al 20% de mayor densidad de energía, posicionándolas como sucesprometede las baterías LFP. En China, con las baterías LMFP dominando un 60% del mercado interno, los planes para la producción de baterías LMFP a gran escala están avanzando rápidamente. Este informe profundien sus antecedentes, tendencias actuales y perspectivas futuras.
LMFP cuenta con una estructura cristalina olivinaltamente estable, similar a la LFP, que garantiza una deformación mínima durante la carga y descarga, junto con niveles de seguridad equivalentes. En términos de estabilidad térmica y vida útil, el LMFP supera al NMC con una estructura de sal de roca en capas, especialmente en capacidad teórica. Mientras que LMFP comparte una capacidad teórica similar con LFP, su densidad de energía es aproximadamente 15% a 20% más alta debido a un voltade trabajo alrededor de 0,5 V más alto que LFP's 3.2 V. En cuanto a los costos, la expectativa es que, con su alta densidad de energía y la ausencia de cobalu otros metales raros, el costo por kilovatio-hora será igual o menor que el LFP después de la producción a gran escala.
A pesar de los desafíos como la baja conductividad y la disolución de manganeso durante los ciclos de carga y descarga, los avances recientes en los materiales de cátodo a nanoescala y las tecnologías de recubrimiento de carbono han propullmfp's ciclo de vida más allá de 2.000 ciclos, señalando un camino hacia aplicaciones prácticas. Los principales datos de rendimiento para las baterías LFP, LMFP y NMC se ilustran en la figura 1.
Los métodos de producciónLMFP Se parecen mucho a los de LFP, dividido en síntesis de fase sólida y síntesis de fase líquida. Aunque la síntesis en fase líquida, que implica la síntesis de una mezcla de material a partir de una solución, es más compleja que la síntesis en fase sólida, que implica triturde sólidos en partículas más pequeñas, es más adecuado para la producción de alto rendimiento LMFP, ya que permite una síntesis de material más uniforme.
Las baterías LMFP no son una nueva tecnología, con BYD, China's mayor fabricante de vehículos eléctricos, anunciando el desarrollo de baterías LMFP como sucesdeBaterías LFPEn 2014. Sin embargo, a pesar de enfrentar desafíos técnicos, la preferencia por las baterías de alta densidad de energía en China's programa de subsidio de vehículos eléctricos condujo a una disminución en la cuota de mercado de las baterías LFP, afectados por desventajas sistémicas, hasta 2020.
El cambio en el programa de subsidios hacia la rectificación de estos sessesa partir de 2020, que culmincon la abolición completa en 2023, contribuyó a un resurde de la demanda de baterías rentables. En consecuencia, las baterías LFP recuperaron un 62,4% de China&#Según datos de la AIE, las baterías LFP ocuparon el 30% del mercado mundial de baterías para vehículos eléctricos en 2022, marcando un récord de más de una década. Aproximadamente el 30% de las baterías en Tesla&#Los vehículos eléctricos 39;s son baterías LFP, y Ford planea producirlos en los Estados Unidos en 2026, mostrando su creciente popularidad a nivel mundial. A pesar de la constante expansión de la cuota de mercado de baterías LFP, principalmente en China, su característica desventaja de baja densidad de energía está mejorando gradualmente debido a los recientes avances en las propiedades químicas.
En este contexto, las baterías LMFP están de nuevo ganando atención, habiendo hecho progresos significativos en la superación de los desafíos técnicos para la aplicación práctica.
Estar a la vanguardia de la implementación de baterías LMFP en uso real ayudará a las empresas chinas a mantener una ventaja competitiva, manteniendo el 90% de la producción global de baterías LFP desde 2022. Los fabricantes de baterías y los productores de materiales catódicos han estado acelerando los esfuerzos hacia la producción a gran escala desde 2022.
La figura 3 muestra las métricas de rendimiento de las baterías LMFP desarrolladas por los principales fabricantes chinos de baterías para EVs. En agosto de 2022, CALB anunció una batería LMFP con una densidad de energía de embalaje de 180 Wh/kg. Posteriormente, varios otros fabricantes de baterías dieron a conocer prototipos. El rango esperado para los vehículos eléctricos equipados con estas baterías LMFP desarrolladas por estas empresas se sitúa entre 500 km y 1.000 km, lo que indica su objetivo para los modelos de gama media o superior. En mayo de 2023, China&#El cuarto mayor fabricante de baterías, Guoneng High-Tech, anunció una batería LMFP de 1.000 km de alcance, planificando la producción en masa para comenzar en 2024. Sin embargo, aparte de unas pocas compañías, la mayoría de los prototipos están todavía en desarrollo o sometidos a pruebas de rendimiento por los fabricantes de EV, y el tiempo para la producción a gran escala sigue siendo indeterminado.
Los fabricantes de materiales catódicos de batería se están preparando rápidamente para la producción de material catódico LMFP a gran escala para anticiparse a la demanda futura. Dynanonic centrada en la nanotecnología planea ampliar su producción anual actual de 110.000 toneladas a 440.000 toneladas en 2025. En julio de 2022, Ronbay Technology, un importante fabricante de materiales de cátodos, anunció planes para adquirir el 68,25% de SKLD, una startup con una capacidad actual anual de 5.000 toneladas, con la intención de expandirse a 300.000 toneladas en 2025. One of the world& (en inglés)#39; el mayor fabricante de baterías, CATL, también adquirió el 100% de Lithitech, una startup con una capacidad anual de 2.000 toneladas, planeando aumentarla a 3.000 toneladas.
Como se muestra en la figura 4, las capacidades totales de varios fabricantes de materiales de cátodo, tanto operativas como planificadas, alcanzan varios cientos de miles de toneladas por año. Sin embargo, actualmente, incluso las fábricas operativas se centran principalmente en la producción a pequeña escala, como la producción de productos de muestra. Además, a excepción de algunas empresas como Dynanonic, se espera que la mayoría de las empresas aprovechen los métodos de síntesis de fase sólida desarrollados duranteLFP Producción de material cátodo, lo que requiere una evaluación del rendimiento del producto de producción a gran escala.
Como se ilustra en la figura 5 a la izquierda,Baterías LMFPSe sitúan entre las baterías LFP y NMC en términos de densidad de energía y precio. Durante la fase de despliegue inicial en EVs, se espera que encuentren aplicaciones comunes como reemplazos de baterías LFP y en combinación con materiales catódicos NMC. A medio y largo plazo, a medida que la tecnología madura, se espera que el LMFP sirva cada vez más como el único material de cátodo para los vehículos eléctricos de rango medio, distinguiéndose de las baterías LFP y NMC. Según un informe de China's Gaogong Industry Institute, si las baterías LMFP alcanzan la comercialización formal antes de 2030, se prevé que su tasa de crecimiento anual compuesto supere el 30% entre 2025 y 2030. La comercialización de baterías LMFP podría mejorar China's en el mercado mundial de baterías al ofrecer una alternativa de mayor densidad de energía a las baterías LFP actualmente dominantes.
Sin embargo, hay algunas incertidumbres técnicas y de mercado para las baterías LMFP. En primer lugar, a pesar de demostrar un alto ciclo de vida en entornos de laboratorio, se necesita una validación en el mundo real a través de rangde temperaturas más amplios y condiciones de uso. En segundo lugar, aunque la cuota de mercado de las baterías LFP se ha recuperado en China, a nivel mundial, las baterías NMC siguen dominando, lo que plantea un reto para las baterías LMFP para competir en todo el mundo. Por último, incluso si las baterías LMFP alcanzan la comercialización, su cuota de mercado real en el escenario mundial estará influenciada por factores como la cadena de suministro y la demanda del mercado, introduciendo un grado de incertidumbre en sus perspectivas de futuro.
Sanxin nuevos materiales Co., Ltd. se especializa en la producción deBolas de molienda de cerámicaNanopol, junto con la fabricación de cerámica resistente al desgaste y cerámica resistente a la abrasión.En el ámbito de la producción de baterías de litio y manganeso fosfato de hierro (LMFP), el uso de bolas de zirconia para la molienda resulta ser un proceso crítico. Las bolas de Zirconia, conocidas por su excepcional dureza y resistencia al desgaste, juegan un papel fundamental en la molienda y refinde materiales LMFP.Las bolas de Zirconia tienen una amplia aplicación en la producción de baterías LMFP, contribuyendo al refinde los materiales catódicos. El proceso de rectificado garantiza la distribución de granulometría deseada, optimiel rendimiento y la densidad de energía de las baterías LMFP.
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