NCM LFP ja LFMP jõudluse võrdlus

1. Mis on liitiumraud-mangaanfosfaat?

Liitiumraud-mangaanfosfaat on uus katoodmaterjal, mis moodustub liitiumraudfosfaadi dopeerimisel teatud koguse mangaanelemendiga. Kuna mangaani ja raua elementide ioonraadiused ja mõned keemilised omadused on sarnased, on liitiumraud-mangaanfosfaat ja liitiumraudfosfaat struktuurilt sarnased ning mõlemal on oliviinstruktuur. Energiatiheduse seisukohast on liitiumraud-mangaanfosfaat parem kui liitiumraudfosfaat, seega peetakse seda "liitiumraudfosfaadi täiustatud versiooniks".

Liitiumraud-mangaanfosfaat võib läbi murda liitiumraudfosfaadi energiatiheduse kitsaskoha. Praegu on liitiumraudfosfaadi maksimaalne energiatihedus stabiliseerunud tasemel 161–164 Wh/kg. Suurema energiatihedusega fosfaadipõhise materjalina võib liitiumraud-mangaanfosfaadi kasutamine aidata läbi murda liitiumraudfosfaadi energiatiheduse kitsaskohast, avades seeläbi industrialiseerimisvõimalused.

Liitiumraud-mangaanfosfaadil on eelised energiatiheduse, ohutuse, madala temperatuuri jõudluse ja kulude osas.

2. NCM, LFP ja LFMP jõudluse võrdlus

Toimivuse võrdlustabel

Energiatihedus: NCM (kõrge niklisisaldus) > LMFP > LFP

Mangaani elemendi eeliseks on kõrgepinge. Liitiumraud-mangaanfosfaat legeeritakse mangaaniga liitiumraudfosfaadi baasil, et tõsta pingeplatvormi 3,4 V-lt 4,1 V-le. Kõrgepinge toob kaasa suure energiatiheduse. LMFP energiatihedus on 15% ~ 20% kõrgem kui LFP energiatihedus. LMFP energiatihedus võib ulatuda NCM 523 või isegi NCM 622 tasemeni, millel on LFP ees märkimisväärsed eelised.

Turvalisus: LFP ≈ LMFP > NCM

LMFP kristallil on kuusnurkne tihedalt pakitud struktuur. Selle struktuuri suurim eelis on selle hea stabiilsus. Isegi kui kõik liitiumioonid on laadimise ajal eraldunud, ei teki konstruktsiooni kokkuvarisemise probleemi. Samal ajal moodustavad materjalis olevad P-aatomid PO tugevate kovalentsete sidemete kaudu PO4 tetraeedreid ja O-aatomitel on raske struktuurist välja pääseda, mistõttu on materjalil väga kõrge ohutus ja stabiilsus.

Madala temperatuuri jõudlus: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP võimsuse säilitamise määr on -20 kraadi juures umbes 67%, samas kui LMFP suudab säilitada võimsust 71%. Kui segada NCM materjalidega massisuhtega 15%, võib retentsioonimäär ulatuda 74% -ni.

Tootmiskulu: NCM > LFP Suurem või võrdne LMFP-ga

Materiaalse poole pealt on maailm mangaanimaagi varude poolest rikas ning LMFP ja LFP kulud on peaaegu samad. LMFP tootmiskulud on umbes 10% kallimad kui LFP, kuid LMFP energiatihedust saab suurendada 15%. Tänu sellele järgnevale tehnoloogia ja tooraine uuendamisele on tootmiskulud tulevikus LFP-st vähemalt 10% madalamad.

NCM, LFP ja LFMP juhtivate omaduste võrdlus

3. Mis on liitiumraud-mangaanfosfaadi suurim kitsaskoht?

Liitiumraud-mangaanfosfaadil on kiiruse, tsükli jõudluse jne defekte, mis takistab industrialiseerimise edenemist. Juhtivus ja liitiumioonide difusioonikiirus on madalad ning kiiruse jõudlus on suhteliselt halb.

Kristallstruktuur: kuigi liitiumraud-mangaanfosfaadi kuusnurkne tihedalt pakitud struktuur on ohutu ja stabiilne, ei ole materjalis pidevat FeO6 (MnO6) jagatud servaoktaeedrite võrgustikku, vaid see on ühendatud PO4 tetraeedrite kaudu. Seetõttu ei saa see moodustada pidevat Co-O-Co struktuuri nagu liitiumkoobaltoksiidi materjalid. Materjalil on halb juhtivus ja nõrk suure voolu tühjenemise jõudlus. Veelgi enam, need hulktahukad moodustavad omavahel ühendatud kolmemõõtmelise struktuuri, piirates liitiumioonide liikumist ühemõõtmelistes kanalites.

Metallilised omadused: Mangaani elemendil on suhteliselt nõrk juhtivus. Liitiumraud-mangaanfosfaadi elektronide üleminekuenergia vahe on lausa 2eV (liitiumraudfosfaadi üleminekuenergia vahe on 0,3eV), mille puuduseks on madal juhtivus ja ioonide liikuvus.