1. Wat is lithium-ijzer-mangaanfosfaat?

Lithium-ijzer-mangaanfosfaat is een nieuw kathodemateriaal dat wordt gevormd door lithium-ijzerfosfaat te doteren met een bepaalde hoeveelheid mangaanelement. Omdat de ionische stralen en sommige chemische eigenschappen van mangaan- en ijzerelementen vergelijkbaar zijn, zijn lithiumijzer-mangaanfosfaat en lithiumijzerfosfaat qua structuur vergelijkbaar, en hebben beide een olivijnstructuur. Vanuit het perspectief van energiedichtheid is lithiumijzer-mangaanfosfaat superieur aan lithiumijzerfosfaat, daarom wordt het beschouwd als een "verbeterde versie van lithiumijzerfosfaat".

Lithium-ijzer-mangaanfosfaat kan het knelpunt in de energiedichtheid van lithium-ijzerfosfaat doorbreken. Momenteel is de maximale energiedichtheid van lithiumijzerfosfaat gestabiliseerd op ongeveer 161 ~ 164 Wh/kg. Als een op fosfaat gebaseerd materiaal met een hogere energiedichtheid kan de toepassing van lithium-ijzer-mangaanfosfaat helpen het knelpunt in de energiedichtheid van lithium-ijzerfosfaat te doorbreken, waardoor industrialisatiemogelijkheden ontstaan.

Lithium-ijzer-mangaanfosfaat heeft voordelen op het gebied van energiedichtheid, veiligheid, prestaties bij lage temperaturen en kosten.

2. Prestatievergelijking van NCM, LFP en LFMP

Prestatievergelijkingstabel

Energiedichtheid: NCM (hoog nikkel) > LMFP > LFP

Het mangaanelement heeft het voordeel van hoge spanning. Lithium-ijzer-mangaanfosfaat wordt gedoteerd met mangaan op basis van lithium-ijzerfosfaat om het spanningsplatform te verhogen van 3,4V naar 4,1V. De hoge spanning zorgt voor een hoge energiedichtheid. De energiedichtheid van LMFP is 15% ~ 20% hoger dan die van LFP. De energiedichtheid van LMFP kan het niveau van NCM 523 of zelfs NCM 622 bereiken, wat aanzienlijke voordelen heeft ten opzichte van LFP.

Beveiliging: LFP ≈ LMFP > NCM

LMFP-kristal heeft een zeshoekige, dicht opeengepakte structuur. Het grootste voordeel van deze structuur is de goede stabiliteit. Zelfs als alle lithiumionen tijdens het opladen worden losgemaakt, zal er geen probleem zijn van structurele instorting. Tegelijkertijd vormen de P-atomen in het materiaal PO4-tetraëders door sterke covalente bindingen van PO, en het is moeilijk voor O-atomen om uit de structuur te ontsnappen, dus het materiaal heeft een zeer hoge veiligheid en stabiliteit.

Prestaties bij lage temperaturen: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP heeft een capaciteitsbehoud van ongeveer 67% bij -20°C, terwijl LMFP een capaciteit van 71% kan behouden. Wanneer gemengd met NCM-materialen met een massaverhouding van 15% kan het retentiepercentage 74% bereiken.

Productiekosten: NCM > LFP ≥ LMFP

Aan de materiële kant is de wereld rijk aan mangaanertsreserves, en de kosten van LMFP en LFP zijn vrijwel hetzelfde. De productiekosten van LMFP zijn ongeveer 10% duurder dan die van LFP, maar de energiedichtheid van LMFP kan met 15% worden verhoogd. Door daaropvolgende upgrades van technologie en grondstoffen zullen de productiekosten in de toekomst minstens 10% lager zijn dan die van LFP.

Vergelijking van geleidende eigenschappen van NCM, LFP en LFMP

3. Wat is het grootste knelpunt van lithium-ijzer-mangaanfosfaat?

Lithium-ijzer-mangaanfosfaat heeft gebreken in snelheidsprestaties, cyclusprestaties, enz., Wat de vooruitgang van de industrialisatie belemmert. De geleidbaarheid en de diffusiesnelheid van lithiumionen zijn laag en de snelheidsprestaties zijn relatief slecht.

Kristalstructuur: Hoewel de hexagonale, dicht opeengepakte structuur van lithium-ijzer-mangaanfosfaat veilig en stabiel is, is er geen continu FeO6 (MnO6) octaëdernetwerk met gedeelde randen in het materiaal, maar is het verbonden via PO4-tetraëders. Daarom kan het geen continue Co-O-Co-structuur vormen zoals lithiumkobaltoxidematerialen. Het materiaal heeft een slechte geleidbaarheid en slechte ontladingsprestaties bij hoge stroomsterkte. Bovendien vormen deze veelvlakken een onderling verbonden driedimensionale structuur, waardoor de beweging van lithiumionen in eendimensionale kanalen wordt beperkt.

Metaaleigenschappen: Mangaanelement heeft een relatief zwakke geleidbaarheid. De overgangsenergiekloof van elektronen in lithiumijzermangaanfosfaat is zo hoog als 2eV (de overgangsenergiekloof van lithiumijzerfosfaat is 0,3eV), wat de nadelen heeft van een lage geleidbaarheid en ionenmobiliteit.