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.
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.