Сравнение на производителността на NCM LFP и LFMP

1. Какво е литиево-желязо-манганов фосфат?

Литиево-железен манганов фосфат е нов катоден материал, образуван чрез допиране на литиево-железен фосфат с определено количество манганов елемент. Тъй като йонните радиуси и някои химични свойства на елементите манган и желязо са сходни, литиево-железният манганов фосфат и литиево-железният фосфат са сходни по структура и и двата имат структура на оливин. От гледна точка на енергийната плътност литиево-железният манганов фосфат е по-добър от литиево-железния фосфат, така че се счита за „модернизирана версия на литиево-железния фосфат“.

Литиевият желязо-манганов фосфат може да преодолее тясното място на енергийната плътност на литиево-железния фосфат. Понастоящем максималната енергийна плътност на литиево-железния фосфат се е стабилизирала на около 161~164Wh/kg. Като материал на базата на фосфати с по-висока енергийна плътност, прилагането на литиево-железен манганов фосфат може да помогне за преодоляване на тясното място на енергийната плътност на литиево-железния фосфат, като по този начин създава възможности за индустриализация.

Литиевият желязо-манганов фосфат има предимства по отношение на енергийната плътност, безопасността, производителността при ниски температури и цената.

2. Сравнение на производителността на NCM, LFP и LFMP

Таблица за сравнение на производителността

Енергийна плътност: NCM (високо съдържание на никел) > LMFP > LFP

Мангановият елемент има предимството на високо напрежение. Литиево-железен манганов фосфат е добавен с манган на базата на литиево-железен фосфат, за да се увеличи платформата на напрежението от 3,4 V на 4,1 V. Високото напрежение носи висока енергийна плътност. Енергийната плътност на LMFP е с 15%~20% по-висока от тази на LFP. Енергийната плътност на LMFP може да достигне нивото на NCM 523 или дори NCM 622, което има значителни предимства пред LFP.

Сигурност: LFP ≈ LMFP > NCM

LMFP кристалът има хексагонална плътно опакована структура. Най-голямото предимство на тази конструкция е нейната добра стабилност. Дори ако всички литиеви йони се отделят по време на зареждане, няма да има проблем със структурен колапс. В същото време P атомите в материала образуват PO4 тетраедри чрез силни ковалентни връзки на PO и е трудно за O атомите да избягат от структурата, така че материалът има много висока безопасност и стабилност.

Производителност при ниска температура: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP има процент на задържане на капацитет от около 67% при -20 степен, докато LMFP може да поддържа капацитет от 71%. Когато се смеси с NCM материали с масово съотношение 15%, степента на задържане може да достигне 74%.

Производствени разходи: NCM > LFP По-големи или равни на LMFP

От материална страна светът е богат на запаси от манганова руда, а разходите за LMFP и LFP са почти еднакви. Производствените разходи на LMFP са с около 10% по-скъпи от LFP, но енергийната плътност на LMFP може да се увеличи с 15%. Чрез последващи подобрения на технологията и суровините, производствените разходи ще бъдат поне с 10% по-ниски от LFP в бъдеще.

Сравнение на проводимите свойства на NCM, LFP и LFMP

3. Кое е най-голямото препятствие на литиево-желязно-мангановия фосфат?

Литиевият желязо-манганов фосфат има дефекти в производителността на скоростта, производителността на цикъла и т.н., което възпрепятства напредъка на индустриализацията. Проводимостта и скоростта на дифузия на литиеви йони са ниски, а производителността на скоростта е относително лоша.

Кристална структура: Въпреки че хексагоналната плътно опакована структура на литиево-желязно-мангановия фосфат е безопасна и стабилна, в материала няма непрекъсната FeO6 (MnO6) мрежа от октаедри със споделен ръб, а е свързана чрез PO4 тетраедри. Следователно, той не може да образува непрекъсната Co-O-Co структура като литиево-кобалтови оксидни материали. Материалът има лоша проводимост и лоша производителност при разреждане при висок ток. Освен това тези полиедри образуват взаимосвързана триизмерна структура, ограничаваща движението на литиевите йони в едноизмерни канали.

Метални свойства: Мангановият елемент има относително слаба проводимост. Енергийната празнина на прехода на електроните в литиево-железен манганов фосфат достига 2 eV (енергийната празнина на прехода на литиево-железния фосфат е 0.3eV), което има недостатъците на ниска проводимост и подвижност на йони.