Comparația performanței dintre NCM LFP și LFMP

1. Ce este litiu fier mangan fosfat?

Fosfatul de litiu fier mangan este un nou material catodic format prin doparea fosfatului de litiu fier cu o anumită cantitate de element de mangan. Deoarece razele ionice și unele proprietăți chimice ale elementelor de mangan și fier sunt similare, fosfatul de litiu fier mangan și fosfatul de litiu fier sunt similare ca structură și ambele au o structură de olivină. Din perspectiva densității energetice, fosfatul de litiu de fier este superior fosfatului de litiu de fier, deci este considerat o „versiune îmbunătățită a fosfatului de litiu de fier”.

Fosfatul de litiu fier și mangan poate sparge blocajul densității energetice a fosfatului de litiu fier. În prezent, densitatea maximă de energie a fosfatului de fier litiu s-a stabilizat la aproximativ 161 ~ 164Wh/kg. Fiind un material pe bază de fosfat cu densitate energetică mai mare, aplicarea fosfatului de litiu fier și mangan poate ajuta la spargerea blocajului densității energetice a fosfatului de litiu și fier, deschizând astfel oportunități de industrializare.

Fosfatul de litiu fier mangan are avantaje în ceea ce privește densitatea energetică, siguranță, performanță la temperaturi scăzute și cost.

2. Comparația performanțelor NCM, LFP și LFMP

Tabel de comparație a performanței

Densitatea energiei: NCM (nichel ridicat) > LMFP > LFP

Elementul de mangan are avantajul de înaltă tensiune. Fosfatul de litiu fier mangan este dopat cu mangan pe baza fosfatului de litiu fier pentru a crește platforma de tensiune de la 3,4 V la 4,1 V. Tensiunea ridicată aduce o densitate mare de energie. Densitatea de energie a LMFP este cu 15% ~ 20% mai mare decât cea a LFP. Densitatea energetică a LMFP poate atinge nivelul NCM 523 sau chiar NCM 622, ceea ce are avantaje semnificative față de LFP.

Securitate: LFP ≈ LMFP > NCM

Cristalul LMFP are o structură compactă hexagonală. Cel mai mare avantaj al acestei structuri este stabilitatea sa bună. Chiar dacă toți ionii de litiu sunt detașați în timpul încărcării, nu va exista nicio problemă de colaps structural. În același timp, atomii de P din material formează tetraedre PO4 prin legături covalente puternice ale PO și este dificil pentru atomii de O să scape din structură, astfel încât materialul are siguranță și stabilitate foarte ridicate.

Performanță la temperaturi scăzute: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP are o rată de reținere a capacității de aproximativ 67% la -20 grade , în timp ce LMFP poate menține o capacitate de 71%. Atunci când este amestecat cu materiale NCM cu un raport de masă de 15%, rata de retenție poate ajunge la 74%.

Cost de producție: NCM > LFP Mai mare sau egal cu LMFP

Din punct de vedere material, lumea este bogată în rezerve de minereu de mangan, iar costurile LMFP și LFP sunt aproape aceleași. Costul de producție al LMFP este cu aproximativ 10% mai scump decât LFP, dar densitatea energetică a LMFP poate fi crescută cu 15%. Prin îmbunătățirile ulterioare ale tehnologiei și ale materiei prime, costul de producție va fi cu cel puțin 10% mai mic decât LFP în viitor.

Comparația proprietăților conductoare ale NCM, LFP și LFMP

3. Care este cel mai mare blocaj al fosfatului de litiu fier mangan?

Fosfatul de litiu fier mangan are defecte în performanța ratei, performanța ciclului etc., ceea ce împiedică avansarea industrializării. Conductivitatea și rata de difuzie a ionilor de litiu sunt scăzute, iar performanța ratei este relativ slabă.

Structura cristalină: Deși structura hexagonală compactă a fosfatului de litiu fier mangan este sigură și stabilă, nu există o rețea continuă de octaedri cu margini comune FeO6 (MnO6) în material, dar este conectată prin tetraedre PO4. Prin urmare, nu poate forma o structură continuă Co-O-Co precum materialele de oxid de litiu cobalt. Materialul are o conductivitate slabă și o performanță slabă la descărcare de curent ridicat. Mai mult, aceste poliedre formează o structură tridimensională interconectată, limitând mișcarea ionilor de litiu în canale unidimensionale.

Proprietăți metalice: elementul de mangan are o conductivitate relativ slabă. Decalajul de energie de tranziție al electronilor în fosfatul de litiu fier și mangan este de până la 2eV (decalajul de energie de tranziție al fosfatului de litiu fier este 0.3eV), care are dezavantajele conductivității scăzute și mobilității ionilor.