Σύγκριση απόδοσης NCM LFP και LFMP

1. Τι είναι το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγάνιο;

Το φωσφορικό λίθιο σιδήρου μαγγανίου είναι ένα νέο υλικό καθόδου που σχηματίζεται με ντόπινγκ φωσφορικού σιδήρου λιθίου με μια ορισμένη ποσότητα στοιχείου μαγγανίου. Δεδομένου ότι οι ιοντικές ακτίνες και ορισμένες χημικές ιδιότητες του μαγγανίου και των στοιχείων σιδήρου είναι παρόμοιες, το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγανίου και το φωσφορικό λίθιο σίδηρο είναι παρόμοια στη δομή, και αμφότερα έχουν δομή ολιβίνης. Από την άποψη της ενεργειακής πυκνότητας, το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγανίου είναι ανώτερο από το φωσφορικό λίθιο σιδήρου, επομένως θεωρείται ως μια "αναβαθμισμένη έκδοση του φωσφορικού σιδήρου λιθίου".

Το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγάνιο μπορεί να διαπεράσει τη συμφόρηση ενεργειακής πυκνότητας του φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Επί του παρόντος, η μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα του φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχει σταθεροποιηθεί σε περίπου 161~164Wh/kg. Ως υλικό με βάση τα φωσφορικά άλατα με υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, η εφαρμογή του φωσφορικού μαγγανίου σιδήρου λιθίου μπορεί να βοηθήσει στη διάσπαση της συμφόρησης της ενεργειακής πυκνότητας του φωσφορικού σιδήρου λιθίου, εγκαινιάζοντας έτσι ευκαιρίες εκβιομηχάνισης.

Το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγάνιο έχει πλεονεκτήματα στην ενεργειακή πυκνότητα, την ασφάλεια, την απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία και το κόστος.

2.Σύγκριση απόδοσης NCM, LFP και LFMP

Πίνακας σύγκρισης επιδόσεων

Ενεργειακή πυκνότητα: NCM (υψηλό νικέλιο) > LMFP > LFP

Το στοιχείο μαγγανίου έχει το πλεονέκτημα της υψηλής τάσης. Το φωσφορικό λίθιο σιδήρου μαγγανίου είναι ντοπαρισμένο με μαγγάνιο με βάση το φωσφορικό σίδηρο λιθίου για την αύξηση της πλατφόρμας τάσης από 3,4 V σε 4,1 V. Η υψηλή τάση φέρνει υψηλή πυκνότητα ενέργειας. Η ενεργειακή πυκνότητα του LMFP είναι 15%~20% υψηλότερη από αυτή του LFP. Η ενεργειακή πυκνότητα του LMFP μπορεί να φτάσει το επίπεδο NCM 523 ή ακόμα και NCM 622, το οποίο έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι του LFP.

Ασφάλεια: LFP ≈ LMFP > NCM

Το κρύσταλλο LMFP έχει μια εξαγωνική κλειστή δομή. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτής της δομής είναι η καλή της σταθερότητα. Ακόμα κι αν όλα τα ιόντα λιθίου αποκολληθούν κατά τη φόρτιση, δεν θα υπάρξει πρόβλημα δομικής κατάρρευσης. Ταυτόχρονα, τα άτομα Ρ στο υλικό σχηματίζουν τετράεδρα PO4 μέσω ισχυρών ομοιοπολικών δεσμών PO και είναι δύσκολο για τα άτομα Ο να ξεφύγουν από τη δομή, επομένως το υλικό έχει πολύ υψηλή ασφάλεια και σταθερότητα.

Απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία: NCM > LMFP > LFP

Το Nano-LFP έχει ποσοστό διατήρησης χωρητικότητας περίπου 67% σε -20 βαθμό , ενώ το LMFP μπορεί να διατηρήσει χωρητικότητα 71%. Όταν αναμιγνύεται με υλικά NCM με αναλογία μάζας 15%, το ποσοστό συγκράτησης μπορεί να φτάσει το 74%.

Κόστος παραγωγής: NCM > LFP Μεγαλύτερο ή ίσο του LMFP

Από υλική πλευρά, ο κόσμος είναι πλούσιος σε αποθέματα μεταλλεύματος μαγγανίου και το κόστος του LMFP και του LFP είναι σχεδόν το ίδιο. Το κόστος κατασκευής του LMFP είναι περίπου 10% πιο ακριβό από το LFP, αλλά η ενεργειακή πυκνότητα του LMFP μπορεί να αυξηθεί κατά 15%. Μέσω των επακόλουθων αναβαθμίσεων τεχνολογίας και πρώτων υλών, το κόστος κατασκευής θα είναι τουλάχιστον 10% χαμηλότερο από το LFP στο μέλλον.

Σύγκριση αγώγιμων ιδιοτήτων NCM, LFP και LFMP

3. Ποιο είναι το μεγαλύτερο σημείο συμφόρησης του φωσφορικού λιθίου σιδήρου μαγγανίου;

Το φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγάνιο έχει ελαττώματα στην απόδοση του ρυθμού, στην απόδοση του κύκλου κ.λπ., γεγονός που εμποδίζει την πρόοδο της εκβιομηχάνισης. Η αγωγιμότητα και ο ρυθμός διάχυσης ιόντων λιθίου είναι χαμηλές και η απόδοση του ρυθμού είναι σχετικά χαμηλή.

Κρυσταλλική δομή: Αν και η εξαγωνική δομή του φωσφορικού μαγγανίου σιδήρου λιθίου είναι ασφαλής και σταθερή, δεν υπάρχει συνεχές δίκτυο οκταέδρων κοινής ακμής FeO6 (MnO6) στο υλικό, αλλά συνδέεται μέσω τετραέδρων PO4. Επομένως, δεν μπορεί να σχηματίσει μια συνεχή δομή Co-O-Co όπως τα υλικά οξειδίου του κοβαλτίου λιθίου. Το υλικό έχει κακή αγωγιμότητα και κακή απόδοση εκκένωσης υψηλού ρεύματος. Επιπλέον, αυτά τα πολύεδρα σχηματίζουν μια διασυνδεδεμένη τρισδιάστατη δομή, περιορίζοντας την κίνηση των ιόντων λιθίου σε μονοδιάστατα κανάλια.

Μεταλλικές ιδιότητες: Το στοιχείο μαγγανίου έχει σχετικά ασθενή αγωγιμότητα. Το μεταβατικό ενεργειακό κενό των ηλεκτρονίων στο φωσφορικό λίθιο σίδηρο μαγγανίου είναι τόσο υψηλό όσο 2eV (το ενεργειακό διάκενο μετάπτωσης του φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι 0.3eV), το οποίο έχει τα μειονεκτήματα της χαμηλής αγωγιμότητας και της κινητικότητας των ιόντων.