양극재 LFP 의 친구, LMFP (리튬 망간 인산철)

 

 

배터리업계에 관심을 갖다보면 LFP와 함께 LMFP도 자주 들을 수 있습니다.

 

LMFP에 대해서 공유하려고 합니다.

 

 

LMFP : Lithium manganese iron phosphate, LiMnxFe1-xPO4, 인산망간철리튬

LFP : Lithium iron phosphate battery, LiFePO4, 인산철리튬

 

LMFP란 LFP에 망간, Manganese을 추가한 양극 활물질 입니다.

다르게 말하면 LFP 기반으로 일정 비율의 망간을 도핑(dopping)하여 만든

새로운 유형의 인산염 리튬이온 배터리 양극재 입니다.

 

Mn dopping은 철 (Fe)과 망간 (Mn)의 유리한 특징을 효과적으로 결합시킬 수 있습니다.

이 둘은 주기율표 제4주기에 위치하고 있습니다.

그리고 주기율표 상에 서로 인접하고 있어서 유사한 이온 반경과 화학적 성질을 가지고 있습니다.

그러므로 dopping은 원래 LFP 구조에 큰 영향을 미치지 않는 것입니다.

 

 

LFP는 이미 기술적으로 많은 발전을 이루었고, 저렴한 가격 그리고 안전하다는 장점이 있습니다.

하지만 저온 성능과 낮은 에너지 밀도에 대한 단점이 있습니다.

그리고 좀 더 찾아봐야겠지만 충방전 횟수는 LFP (2000cycle)에 비해 짧다고 합니다.

 

 

LMFP의 장점

 

이에 대한 대안으로 나온 것이 LMFP 입니다.

기존 LFP 양극재에 망간 (Mn)을 추가한 것입니다.

LFP의 장점인 저렴한 비용, 고온 안정성을 가지면서

동시에 중요한 장점을 취할 수 있습니다.

 

망간(Mn)을 통해서 배터리 전압을 높일 수 있습니다. (=높은 에너지 밀도)

LFP의 voltage platform은 3.4V인데, LMFP는 4.1V까지 올릴 수 있지요.

그래서 이론적으로 LMFP의 에너지 밀도는 20% 이상 증가합니다.

(Mn:Fe = 6:4)

 

 

망간을 사용하면 경제적입니다.

망간은 희귀금속이 아니고, 세계적으로 광석 자원이 매우 풍부합니다.

LFP와 비교하면 LMFP의 원료 원가가 5~10% 정도 비싸다고 하는데,

코발트가 들어가는 삼원계와 비교하면 여전히 매력적입니다.

 

저온 성능 개선

LFP는 -20℃에서 60-70%의 용량 유지율을 가집니다.

추위에 많이 취약한 편입니다.

LMFP는 극적으로 개선되지는 않지만 76%의 용량 유지율을 갖는다고 합니다.

 

 

 

 

이미 여러 업체가 LMFP 양산을 준비하고 있고, 이미 하고 있는 업체도 있습니다.

 

 

 

어디에서 LMFP를 쓰고 있나요?

 

<BYD>

BYD는 2022년부터 내연기관차 생산을 전면 중단했습니다.

100% 신에너지차로 변하기로 한 것이죠.

PHEV가 다시 떠오르는 추세이기는 하지만, 큰 흐름은 내연기관차가 생산 중단 되는 것은 사실이네요.

이 곳에서는 2014년부터 LMFP를 준비했습니다.

2022년에 LMFP를 적용한 2세대 블레이드 배터리를 개발했고,

2023년 연말 쯤 출시 예정이라고 했습니다.

아직 기사를 보지는 못한 것 같습니다. 

 

1세대 블레이드 배터리 에너지 밀도 : 140 Wh/kg

2세대 블레이드 배터리 에너지 밀도 : 180 Wh/kg

(LFP 배터리의 에너지 밀도는 190 Wh/kg이 거의 한계라고 합니다)

 

 

<Gotion High Tech>

폭스바겐이 최대 주주인 곳입니다.

여기는 최근 핫했던 것 같습니다.

한 번 충전으로 1000km 주행 가능한 배터리를 공개했는데

여기에 LMFP가 들어갑니다.

 

L600 LMFP Astroinno battery 에너지 밀도 : 240 Wh/kg

 

2024년부터 대량 생산할 예정이라고 합니다.

10년간 개발해왔고 잠재적 수명 주기가 400만 km라고 하는데

대단하다고 생각되네요.

 

<CATL>

CATL은 M3P라는 이름으로 LMFP가 들어가고 있습니다.

이 곳은 2022년에 이미 양산되고 있었고, 2023년에 사용된다고 했습니다.

신형 M3P 배터리는 2023년형 테슬라 모델 Y에 탑재되었습니다.

 

M3P 배터리 에너지 밀도 : 210Wh/kg

M3P 배터리 용량 : 72kWh

 

 

 

 

 

LMFP가 무엇인지, 어디에서 만들고 있는지를 살펴 보았습니다.

다음 포스팅에는 LMFP에 대해서  조금 더 깊이 정리해 보도록 하겠습니다~!