Srovnání výkonu NCM LFP a LFMP

1. Co je fosforečnan lithno-železnatý?

Fosforečnan lithno-železnatý je nový katodový materiál vytvořený dopováním fosforečnanu lithného a železnatého určitým množstvím prvku manganu. Protože iontové poloměry a některé chemické vlastnosti prvků manganu a železa jsou podobné, fosforečnan lithno-železnatý a fosforečnan lithný mají podobnou strukturu a oba mají olivínovou strukturu. Z hlediska energetické hustoty je fosforečnan lithno-železnatý lepší než fosforečnan lithno-železnatý, takže je považován za „vylepšenou verzi fosforečnanu lithného a železa“.

Lithium-železo-manganový fosforečnan může prolomit úzké hrdlo energetické hustoty fosforečnanu lithného a železa. V současné době se maximální energetická hustota fosforečnanu lithného ustálila na přibližně 161~164Wh/kg. Jako materiál na bázi fosfátu s vyšší energetickou hustotou může aplikace lithium-železo-manganového fosforečnanu pomoci prolomit úzké hrdlo energetické hustoty fosforečnanu lithného a železa, a tak otevřít příležitosti k industrializaci.

Lithium-železo-manganový fosforečnan má výhody v hustotě energie, bezpečnosti, nízké teplotě a ceně.

2.Porovnání výkonnosti NCM, LFP a LFMP

Tabulka porovnání výkonu

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

Manganový prvek má výhodu vysokého napětí. Fosforečnan lithno-železnatý je dopován manganem na bázi fosforečnanu lithno-železitého pro zvýšení napěťové platformy z 3,4 V na 4,1 V. Vysoké napětí přináší vysokou hustotu energie. Energetická hustota LMFP je o 15%~20% vyšší než u LFP. Energetická hustota LMFP může dosáhnout úrovně NCM 523 nebo dokonce NCM 622, což má oproti LFP značné výhody.

Zabezpečení: LFP ≈ LMFP > NCM

Krystal LMFP má hexagonální uzavřenou strukturu. Největší výhodou této konstrukce je její dobrá stabilita. I když se během nabíjení uvolní všechny ionty lithia, nenastane problém strukturálního kolapsu. Zároveň atomy P v materiálu tvoří prostřednictvím silných kovalentních vazeb PO čtyřstěny PO4 a pro atomy O je obtížné uniknout ze struktury, takže materiál má velmi vysokou bezpečnost a stabilitu.

Výkon při nízkých teplotách: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP má míru zachování kapacity přibližně 67 % při -20 stupni, zatímco LMFP dokáže udržet kapacitu 71 %. Při smíchání s materiály NCM s hmotnostním poměrem 15 % může míra retence dosáhnout 74 %.

Výrobní náklady: NCM > LFP Větší nebo rovné LMFP

Z materiálové stránky je svět bohatý na zásoby manganové rudy a náklady na LMFP a LFP jsou téměř stejné. Výrobní náklady LMFP jsou asi o 10 % dražší než LFP, ale energetická hustota LMFP může být zvýšena o 15 %. Díky následné modernizaci technologií a surovin budou v budoucnu výrobní náklady minimálně o 10 % nižší než LFP.

Porovnání vodivých vlastností NCM, LFP a LFMP

3. Co je největší překážkou fosforečnanu lithného železa a manganu?

Fosforečnan lithno-železo-manganový má nedostatky v rychlosti, výkonu cyklu atd., což brání rozvoji industrializace. Vodivost a rychlost difúze lithných iontů jsou nízké a rychlostní výkon je relativně špatný.

Krystalová struktura: Ačkoli je hexagonální těsně sbalená struktura lithium-železo-manganového fosforečnanu bezpečná a stabilní, v materiálu není žádná souvislá síť oktaedrů se sdílenými okraji FeO6 (MnO6), ale je propojena čtyřstěny PO4. Proto nemůže tvořit spojitou strukturu Co-O-Co jako materiály na bázi oxidu lithného a kobaltnatého. Materiál má špatnou vodivost a špatný výkon při vysokoproudém vybíjení. Navíc tyto mnohostěny tvoří propojenou trojrozměrnou strukturu, která omezuje pohyb iontů lithia v jednorozměrných kanálech.

Kovové vlastnosti: Manganový prvek má relativně slabou vodivost. Přechodová energetická mezera elektronů ve fosforečnanu lithno-železnatém je až 2 eV (přechodová energetická mezera fosforečnanu lithno-železnatého je 0,3 eV), což má nevýhody nízké vodivosti a pohyblivosti iontů.