我院新能源材料与电池团队在国际学术期刊Carbon和Journal of Materials Chemistry A上发表磷酸锰铁锂研究最新成果，论文题目分别为A 3D continuous mesoporous carbon framework enhances electronic/ionic kinetics of LiMn0.6Fe0.4PO4 cathode for high-performance lithium-ion batteries和Enhanced cycling stability and suppressed voltage decay of LiMn0.8Fe0.2PO4/C by Zn-gradient doping。论文的第一作者分别为我院2022级硕士研究生汤兴林和黄佳琦，通讯作者为张永志副研究员。
磷酸锰铁锂（LMFP）因兼具磷酸铁锂（LFP）稳定性好和磷酸锰锂（LMP）高能量密度的优势且成本低廉，受到研究者的关注。在应用需求的驱使下，近两年有大量LMFP产品走向市场。虽然LMFP已经商品化，但有些基础性问题目前仍认识不清，需要进一步研究，主要包括：LMFP中Mn/Fe的微观分布、充放电过程LMFP的结构变化机制以及Mn/Fe价态和分布变化机制等。其中较为突出的是LMFP在循环过程中的电压衰减问题，这一方面造成电池能量密度的降低，另一方面不断变化的充放电曲线使电池管理系统（BMS）设计面临新的挑战。
在循环过程中放电曲线的Mn2+/3+平台逐渐变短，Mn2+/3+和Fe2+/3+平台之间出现“第三平台”并变得更加明显。随着高电压的Mn2+/3+平台转变为较低电压的“第三平台”，电池放电平均电压逐渐降低，电池能量密度也随之降低。“第三平台”的出现及延长是电压衰减的具体外在表现，也是造成电压衰减的直接原因，而目前对“第三平台”的出现与演变仍缺少深入系统的认识和理解，很难提出电压衰减的有效抑制策略。研究团队自2022年9月系统开展“第三平台”出现与演变机制的探究，初步提出“第三平台”出现嵌锂动力学缓慢机制和“第三平台”演变锰铁分布变化机制。并在以上机制研究的基础上，从增强电子/离子传输动力学和抑制Mn/Fe溶出等角度，提出改性策略，抑制“第三平台”和电压衰减，设计得到能量密度稳定的高性能LMFP复合材料。
该团队在高性能磷酸锰铁锂方面的研究工作获得四川省自然科学基金的资助，相关成果目前已获得国家发明专利授权3项，正在积极推进产业化。
论文相关图片如下：
Fig. 1 Diagrammatic representation of LMFP/C@MC preparation
Fig. 2 Morphology and structure characterization of LMFP/C@MC
Fig. 3 Electronic/ionic kinetics analysis of LMFP/C@MC
Fig. 4 Schematic of Zn-LMFP/C synthesis and the difference of Li+ diffusion between LMFP/C and Zn-LMFP/C
Fig. 5 Electrochemical performances of LMFP/C and Zn-LMFP/C
Fig. 6 In-situ XRD plots and contour plots of Zn-LMFP/C and GITT profiles and the relevant Li⁺ diffusion coefficients for Zn-LMFP/C and LMFP/C
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2025.120257 和https://doi.org/10.1039/D5TA00706B
