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battery machine and materials solution
Comparação de desempenho de NCM, LFP e LFMP

Comparação de desempenho de NCM, LFP e LFMP

Dec 18 , 2023

1. O que é fosfato de manganês e ferro-lítio?

Lítio fosfato de ferro manganês é um novo material catódico formado por dopagem de lítio fosfato de ferro com uma certa quantidade de elemento manganês. Desde o iônico raios e algumas propriedades químicas dos elementos manganês e ferro são semelhantes, fosfato de manganês de ferro-lítio e fosfato de ferro-lítio são semelhantes em estrutura, e ambos têm uma estrutura olivina. Do ponto de vista da energia densidade, o fosfato de manganês de ferro-lítio é superior ao ferro-lítio fosfato, por isso é considerado uma "versão atualizada do ferro-lítio fosfato".

Lítio fosfato de ferro manganês pode romper o gargalo de densidade de energia de fosfato de ferro-lítio. Atualmente, a densidade máxima de energia do ferro-lítio o fosfato estabilizou em torno de 161~164Wh/kg. Como um material à base de fosfato com maior densidade de energia, a aplicação de fosfato de manganês de ferro-lítio pode ajudar a romper o gargalo de densidade de energia do fosfato de ferro-lítio, inaugurando assim oportunidades de industrialização.

Lítio fosfato de ferro manganês tem vantagens em densidade energética, segurança, baixo desempenho e custo de temperatura.

Battery cathode materials

2.Comparação de desempenho de NCM, LFP e LFMP

Artigo

NCM

LFP

LMFP

Fórmula química

Li(NixCoyMnz)O2

LiFePO4

LiMn(1-x)FexPO4

Estrutura cristalina

Estrutura em camadas

Peridoto

Peridoto

Capacidade específicaï¼mAh/gï¼

150-220

130-140

130-140

Faixa de tensão

3,4-3,8

3,4

4.1

Densidade de Energiaï¼Wh/kgï¼

180-300

100-200

Maior que LFP

Ciclo de vida (tempos)

800-2000

2000-6000

2000-3000

Baixo desempenho de temperatura

Bom

Ruim

Melhor que LFP

Alto desempenho de temperatura

Geralmente

Bom

Melhor que NCM

segurança

Geralmente

Bom

Bom

Materiais custos

Alto custo

Custos baixos

Custos baixos

Comparação de desempenho mesa

Densidade de energia: NCM (alto níquel) LMFP LFP

O elemento manganês tem a vantagem da alta tensão. O fosfato de manganês e ferro-lítio é dopado com manganês com base em fosfato de ferro-lítio para aumentar a tensão plataforma de 3,4V a 4,1V. A alta tensão traz alta densidade de energia. O a densidade de energia do LMFP é 15% ~ 20% maior que a do LFP. A densidade de energia do LMFP pode atingir o patamar da NCM 523 ou mesmo da NCM 622, o que tem significativo vantagens sobre o LFP.


Segurança: LFP â LMFP NCM

O cristal LMFP tem um estrutura hexagonal compacta. A maior vantagem desta estrutura é sua boa estabilidade. Mesmo que todos os íons de lítio sejam separados durante o carregamento, não haverá problema de colapso estrutural. Ao mesmo tempo, os átomos de P no material formam tetraedros PO4 através de fortes ligações covalentes de PO, e é difícil para os átomos de O escaparem da estrutura, então o material tem segurança e estabilidade muito altas.


Baixa temperatura desempenho: NCM LMFP LFP

Nano-LFP tem capacidade taxa de retenção de cerca de 67% a -20°C, enquanto o LMFP pode manter uma capacidade de 71%. Quando misturado com materiais NCM com uma proporção de massa de 15%, a taxa de retenção pode chegar a 74%.


Custo de produção: NCM LFP ⥠LMFP

Do lado material, o mundo é rico em reservas de minério de manganês, e os custos de LMFP e LFP são quase o mesmo. O custo de fabricação do LMFP é cerca de 10% mais caro do que o LFP, mas a densidade energética do LMFP pode ser aumentada em 15%. Através de subseqüentes atualizações de tecnologia e matéria-prima, o custo de fabricação será de pelo menos 10% menor que o LFP no futuro.


Parâmetros de desempenho

NCM

PF

LMFP

Taxa de difusão de íons de lítioï¼cm2/Sï¼

10-9

10-14

10-15

Condutividadeï¼S/cmï¼

10-3

10-9

10-13

Comparação de condutores propriedades de NCM, LFP e LFMP


3. Qual é o maior gargalo do fosfato de manganês e ferro-lítio?

Lítio ferro manganês fosfato tem defeitos no desempenho da taxa, desempenho do ciclo, etc., que impede o avanço da industrialização. A condutividade e íon de lítio a taxa de difusão é baixa e o desempenho da taxa é relativamente ruim.

Estrutura cristalina: Embora a estrutura hexagonal compacta do manganês de ferro-lítio o fosfato é seguro e estável, não há borda compartilhada contínua de FeO6 (MnO6) rede octaédrica no material, mas está conectada através de tetraedros PO4. Portanto, não pode formar uma estrutura contínua de Co-O-Co como o lítio-cobalto materiais de óxido. O material tem baixa condutividade e baixa corrente desempenho de descarga. Além disso, esses poliedros formam uma rede interconectada estrutura tridimensional, restringindo o movimento de íons de lítio em canais unidimensionais.

Propriedades metálicas: O elemento manganês tem condutividade relativamente fraca. A lacuna de energia de transição de elétrons no fosfato de manganês de ferro-lítio é tão alto quanto 2eV (a transição a lacuna de energia do fosfato de ferro-lítio é de 0,3eV), que tem as desvantagens de baixa condutividade e mobilidade iônica.

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