Porovnanie výkonu NCM LFP a LFMP

1. Čo je fosforečnan lítno-železo-mangánový?

Fosforečnan lítno-železnatý je nový katódový materiál vytvorený dopovaním fosforečnanu lítno-železitého určitým množstvom prvku mangánu. Pretože iónové polomery a niektoré chemické vlastnosti prvkov mangánu a železa sú podobné, fosforečnan lítno-železnatý a fosforečnan lítno-železnatý majú podobnú štruktúru a oba majú olivínovú štruktúru. Z hľadiska hustoty energie je fosforečnan lítno-železnatý lepší ako fosforečnan lítno-železnatý, preto sa považuje za „vylepšenú verziu fosforečnanu lítno-železitého“.

Fosforečnan lítno-železnatý môže prelomiť prekážku energetickej hustoty fosforečnanu lítno-železitého. V súčasnosti sa maximálna energetická hustota fosforečnanu lítno-železitého ustálila na približne 161~164Wh/kg. Ako materiál na báze fosfátu s vyššou energetickou hustotou môže aplikácia lítium-železo-mangánového fosfátu pomôcť prelomiť prekážku energetickej hustoty fosforečnanu lítno-železnatého, čím sa otvára príležitosti na industrializáciu.

Lítium-železo-mangánový fosforečnan má výhody v hustote energie, bezpečnosti, nízkoteplotnom výkone a nákladoch.

2. Porovnanie výkonnosti NCM, LFP a LFMP

Tabuľka na porovnanie výkonu

Hustota energie: NCM (vysoký nikel) > LMFP > LFP

Prvok mangánu má výhodu vysokého napätia. Fosforečnan lítno-železnatý je dopovaný mangánom na báze fosforečnanu lítno-železitého na zvýšenie napäťovej platformy z 3,4 V na 4,1 V. Vysoké napätie prináša vysokú hustotu energie. Energetická hustota LMFP je o 15% ~ 20% vyššia ako hustota LFP. Energetická hustota LMFP môže dosiahnuť úroveň NCM 523 alebo dokonca NCM 622, čo má oproti LFP značné výhody.

Zabezpečenie: LFP ≈ LMFP > NCM

Kryštál LMFP má šesťhrannú uzavretú štruktúru. Najväčšou výhodou tejto konštrukcie je jej dobrá stabilita. Aj keď sa počas nabíjania uvoľnia všetky lítiové ióny, nenastane problém so štrukturálnym kolapsom. Atómy P v materiáli zároveň prostredníctvom silných kovalentných väzieb PO tvoria štvorsteny PO4 a pre atómy O je ťažké uniknúť zo štruktúry, takže materiál má veľmi vysokú bezpečnosť a stabilitu.

Výkon pri nízkej teplote: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP má mieru zachovania kapacity približne 67 % pri -20 stupni, zatiaľ čo LMFP dokáže udržať kapacitu 71 %. Pri zmiešaní s materiálmi NCM s hmotnostným pomerom 15% môže miera retencie dosiahnuť 74%.

Výrobné náklady: NCM > LFP Väčšie alebo rovné LMFP

Z materiálnej stránky je svet bohatý na zásoby mangánovej rudy a náklady na LMFP a LFP sú takmer rovnaké. Výrobné náklady LMFP sú asi o 10 % drahšie ako LFP, ale energetická hustota LMFP sa môže zvýšiť o 15 %. Vďaka následnej modernizácii technológie a surovín budú výrobné náklady v budúcnosti minimálne o 10 % nižšie ako LFP.

Porovnanie vodivých vlastností NCM, LFP a LFMP

3. Čo je najväčšou prekážkou fosforečnanu lítneho železa a mangánu?

Fosforečnan lítno-železo-mangánový má nedostatky v rýchlosti, výkone cyklu atď., čo bráni pokroku industrializácie. Vodivosť a rýchlosť difúzie lítnych iónov sú nízke a výkon rýchlosti je relatívne slabý.

Kryštalická štruktúra: Hoci je šesťuholníková tesne zbalená štruktúra fosforečnanu lítno-železo-mangánového, bezpečná a stabilná, v materiáli nie je žiadna súvislá oktaedrónová sieť so zdieľaným okrajom FeO6 (MnO6), ale je spojená cez štvorsteny PO4. Preto nemôže tvoriť súvislú štruktúru Co-O-Co ako materiály na báze oxidu lítneho kobaltu. Materiál má zlú vodivosť a slabý výkon pri vysokoprúdovom výboji. Okrem toho tieto mnohosteny tvoria prepojenú trojrozmernú štruktúru, ktorá obmedzuje pohyb lítiových iónov v jednorozmerných kanáloch.

Kovové vlastnosti: Mangánový prvok má relatívne slabú vodivosť. Medzera prechodovej energie elektrónov vo fosforečnane lítno-železnato-mangánovom je až 2 eV (medzera prechodovej energie fosforečnanu lítno-železitého je 0,3 eV), čo má nevýhody nízkej vodivosti a pohyblivosti iónov.