磷酸錳鋰(lithium manganese(II) phosphate)，化學式：LiMnPO4，是一種天然礦物或者人工合成的三元鋰電池電極材料。該物質具有橄欖石狀的晶體結構，導致其作為電極材料時物理化學性質穩定。且磷酸錳鋰具有171 mAh/g的比容量以及4.1 V左右的放電平臺（vs Li/Li+）這也使得磷酸錳鋰成為了新一代鋰離子動力電池的理想材料。

物理性質

磷酸錳鋰具有橄欖石結構，典型的斜方晶系（空間群：Pmnb），相變點約為760攝氏度，在較高溫度下仍能保持其晶體結構。其一維通道可以使鋰離子嵌入和脫出，從而使得其可以作為一種鋰離子電池的正極材料。磷酸錳鋰的密度約為水的3.50倍，磷酸錳鋰電導率極低，比磷酸鐵鋰還要低2-3個數量級，自然界下有穩定存在的磷酸錳鋰礦物。

化學性質

磷酸錳鋰是無機物，化學性質穩定。不溶于水、乙醇、丙酮及絕大多數有機溶劑。磷酸錳鋰在強堿性條件下，二價錳離子容易被氧化。濃鹽酸可以完全溶解磷酸錳鋰。

磷酸錳鋰主要用于實驗室階段的新一代鋰離子電池正極材料研發，不同于磷酸鐵鋰，由于磷酸錳鋰大批量合成的難度以及電導率的改善困難程度等原因，國內還沒有商業化的磷酸錳鋰出售，磷酸鋰鐵化學分子式為：LiMPO4，其中鋰為正一價；中心金屬鐵為正二價；磷酸根為負三價，常用作鋰電池正極材料。磷酸鐵鋰電池的應用領域有：儲能設備、電動工具類、輕型電動車輛、大型電動車輛、小型設備和移動電源，其中新能源電動車用磷酸鐵鋰約占磷酸鐵鋰總量的45%。

與其他鋰電池正極材料相比，橄欖石結構的磷酸鐵鋰更具有安全、環保、廉價、循環壽命長、高溫性能好等優點，是最具潛力的鋰離子電池正極材料之一。

磷酸錳鋰的實驗室常見制備方法主要有固相法和液相法。固相法采用固態的鋰鹽、錳鹽和磷酸鹽球磨混合并在保護氣的氛圍下高溫灼燒。液相法又分為多元醇法、溶膠凝膠法和水熱法，液相法合成磷酸錳鋰形貌和純度更容易控制，但是也存在著晶化不完全的問題，常常需要進一步退火灼燒。

目前，固相法是制備磷酸錳鋰正極材料的主要方法。雖然固相法工藝簡單，工業化生產方便，但是該方法所制備的磷酸錳鋰材料存在著顆粒團聚嚴重，粒徑不均一和碳包覆不完整等問題，這將會嚴重影響材料的循環性能，倍率性能和高低溫等性能。而水熱法制備的磷酸錳鋰材料，其晶體結構完整，無雜質峰，并且顆粒粒徑均一和顆粒表面碳包覆層完整等優點，從而顯著提高了磷酸錳鋰的電化學性能。

1、高溫固相反應法

高溫固相反應法是制備磷酸鐵鋰是目前發展最為成熟也是使用最廣泛的方法。將鐵源、鋰源、磷源按化學計量比均勻混合干燥后，在惰性氣氛下，首先在較低溫度（300~350℃）下燒結5~10h，使原材料初步分解，然后再在高溫（600~800℃）下燒結10~20h得到橄欖石型磷酸鐵鋰。

高溫固相法合成磷酸鐵鋰工藝簡單，制備條件容易控制，缺點是晶體尺寸較大，粒徑不易控制、分布不均勻，形貌也不規則，產品倍率特性差。

2、碳熱還原法

碳熱還原法是在原材料混合中加入碳源（淀粉、蔗糖等）做還原劑，通常和高溫固相法一起使用，碳源在高溫煅燒中可以將Fe3+ 還原為Fe2+ ，避免了反應過程中Fe2+變成Fe3+，使合成過程更加合理，但是反應時間相對較長，對條件的控制更為嚴苛。

3、噴霧熱解法

噴霧熱解法是一種得到均勻粒徑和規則形狀的磷酸鐵鋰粉體的有效手段。前驅體隨載氣噴入450~650℃的反應器中，高溫反應后得到磷酸鐵鋰。噴霧熱解法制備的前驅體霧滴球形度較高、粒度分布均勻，經過高溫反應后會得到類球形的磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰球形化有利于增加材料的比表面積，提高材料的體積比能量。

4、水熱法

水熱法屬于液相合成法，是指在密封的壓力容器中以水為溶劑，通過原料在高溫高壓的條件下進行化學反應，經過濾洗滌、烘干后得到納米前驅體，最后經高溫煅燒后即可得到磷酸鐵鋰。水熱法制備磷酸鐵鋰具有容易控制晶型和粒徑，物相均一，粉體粒徑小，過程簡單等優點，但需要高溫高壓設備，成本高，工藝比較復雜。

除上述方法外還有共沉淀法、溶膠-凝膠法、氧化-還原法、乳化干燥法、微波燒結法等多種方法。

磷酸錳鋰的優點

在目前所報道的一系列正極材料中，LiMnPO4正極材料具有4.1V的高電位，比LiFePO4提高0.7V，且處于現有電解液的穩定電化學窗口。據相似的放電比容量和壓實密度測算，LiMnPO4電池的能量密度較LiMnPO4提高約20%，達190Wh·kg-1，且LiMnPO4價格更便宜。與錳酸鋰相比，LiMnPO4具有相近的工作電壓，但能量密度更高、高溫循環壽命更長。與三元材料相比，LiMnPO4具有相似的能量密度，但更安全、價格更低。

磷酸錳鋰的缺點

橄欖石結構的LiMnPO4存在一些固有缺陷制約著其發展和應用。表現在以下幾個方面：

（1）材料的離子電導率和電子電導率都非常低，導致材料的容量難以發揮；

（2）LiMnPO4與電解質會發生副反應，生成產物Li4P2O7等，隨著材料充放電次數的增加，LiMnPO4會逐漸失去活性；

（3）脫鋰后形成的磷酸錳(MnPO4)會受到Jahn-Teller效應影響，晶體結構從八面體變成立方相，壓縮鋰脫嵌通道，造成結構上的不可逆變化；

（4）部分錳離子發生歧化反應溶解在電解液中，導致材料循環性能變差。

針對以上問題的改善方案：

（1）納米化，縮短鋰離子的固態擴散路徑，增大電極反應面積，從而提高材料的宏觀鋰離子電導率；

（2）晶面選控，增大鋰離子快速遷移的晶面面積，從而提高材料的微觀鋰離子電導率；

（3）體相摻雜，通過摻雜原子的原位取代或形成固溶體來穩定晶體結構，提高離子/電子電導率，從而提高材料的循環和倍率性能；

（4）表面包覆，通過在材料表面復合導電碳、金屬氧化物層等，提高材料的離子/電子電導率，阻止LiMnPO4與電解液直接接觸。