مقارنة أداء NCM LFP وLFMP

1. ما هو فوسفات الحديد الليثيوم والمنغنيز؟

فوسفات منغنيز حديد الليثيوم عبارة عن مادة كاثودية جديدة تتكون من تطعيم فوسفات حديد الليثيوم بكمية معينة من عنصر المنغنيز. نظرًا لأن نصف القطر الأيوني وبعض الخواص الكيميائية لعناصر المنغنيز والحديد متشابهة، فإن فوسفات منغنيز حديد الليثيوم وفوسفات حديد الليثيوم متشابهان في البنية، وكلاهما لهما بنية أوليفينية. من منظور كثافة الطاقة، يتفوق فوسفات حديد الليثيوم على فوسفات حديد الليثيوم، لذلك يعتبر "نسخة مطورة من فوسفات حديد الليثيوم".

يمكن لفوسفات منغنيز حديد الليثيوم أن يخترق عنق زجاجة كثافة الطاقة لفوسفات حديد الليثيوم. في الوقت الحاضر، استقرت كثافة الطاقة القصوى لفوسفات الحديد الليثيوم عند حوالي 161 ~ 164 واط ساعة / كجم. باعتبارها مادة قائمة على الفوسفات ذات كثافة طاقة أعلى، فإن تطبيق فوسفات حديد الليثيوم ومنغنيز الحديد يمكن أن يساعد في اختراق عنق الزجاجة في كثافة الطاقة لفوسفات حديد الليثيوم، وبالتالي الدخول في فرص التصنيع.

يتميز فوسفات منغنيز حديد الليثيوم بمزايا في كثافة الطاقة والسلامة وأداء درجات الحرارة المنخفضة والتكلفة.

2. مقارنة أداء NCM وLFP وLFMP

جدول مقارنة الأداء

كثافة الطاقة: NCM (نيكل عالي) > LMFP > LFP

يتميز عنصر المنغنيز بالجهد العالي. يتم تطعيم فوسفات منغنيز حديد الليثيوم بالمنجنيز على أساس فوسفات حديد الليثيوم لزيادة منصة الجهد من 3.4 فولت إلى 4.1 فولت. الجهد العالي يجلب كثافة طاقة عالية. كثافة الطاقة لـ LMFP أعلى بنسبة 15% إلى 20% من كثافة الطاقة في LFP. يمكن أن تصل كثافة الطاقة في LMFP إلى مستوى NCM 523 أو حتى NCM 622، والتي تتمتع بمزايا كبيرة مقارنة بالـ LFP.

الأمان: LFP ≈ LMFP > NCM

تتميز بلورة LMFP ببنية سداسية محكمة الإغلاق. أكبر ميزة لهذا الهيكل هو استقراره الجيد. حتى لو تم فصل جميع أيونات الليثيوم أثناء الشحن، فلن تكون هناك مشكلة انهيار هيكلي. في الوقت نفسه، تشكل ذرات P في المادة رباعي السطوح PO4 من خلال روابط تساهمية قوية من PO، ومن الصعب على ذرات O الهروب من الهيكل، وبالتالي فإن المادة تتمتع بأمان وثبات عاليين جدًا.

أداء درجات الحرارة المنخفضة: NCM > LMFP > LFP

يتمتع Nano-LFP بمعدل الاحتفاظ بالسعة يبلغ حوالي 67% عند درجة -20، بينما يمكن لـ LMFP الحفاظ على سعة تبلغ 71%. عند مزجه مع مواد NCM بنسبة كتلة تبلغ 15%، يمكن أن يصل معدل الاحتفاظ إلى 74%.

تكلفة الإنتاج: NCM > LFP أكبر من أو تساوي LMFP

من الجانب المادي، فإن العالم غني باحتياطيات خام المنغنيز، وتكاليف LMFP وLFP هي نفسها تقريبًا. تكلفة تصنيع LMFP أعلى بحوالي 10% من LFP، ولكن يمكن زيادة كثافة الطاقة في LMFP بنسبة 15%. من خلال ترقيات التكنولوجيا والمواد الخام اللاحقة، ستكون تكلفة التصنيع أقل بنسبة 10% على الأقل من LFP في المستقبل.

مقارنة الخصائص الموصلة لـ NCM وLFP وLFMP

3. ما هو أكبر عنق الزجاجة لفوسفات الحديد الليثيوم والمنغنيز؟

يحتوي فوسفات منغنيز حديد الليثيوم على عيوب في أداء المعدل وأداء الدورة وما إلى ذلك، مما يعيق تقدم التصنيع. معدل الموصلية وانتشار أيونات الليثيوم منخفض، وأداء المعدل ضعيف نسبيًا.

البنية البلورية: على الرغم من أن البنية السداسية المغلقة لفوسفات منغنيز حديد الليثيوم آمنة ومستقرة، إلا أنه لا توجد شبكة مجسمة ذات حافة مشتركة FeO6 (MnO6) مستمرة في المادة، ولكنها متصلة من خلال رباعيات السطوح PO4. ولذلك، فإنه لا يمكن تشكيل هيكل Co-O-Co المستمر مثل مواد أكسيد الكوبالت الليثيوم. تتميز المادة بموصلية ضعيفة وأداء تفريغ منخفض للتيار العالي. علاوة على ذلك، تشكل هذه الأشكال المتعددة السطوح بنية ثلاثية الأبعاد مترابطة، مما يحد من حركة أيونات الليثيوم في القنوات أحادية البعد.

الخواص المعدنية: عنصر المنغنيز له موصلية ضعيفة نسبيا. تصل فجوة الطاقة الانتقالية للإلكترونات في فوسفات حديد الليثيوم ومنغنيز الحديد إلى 2eV (فجوة الطاقة الانتقالية لفوسفات حديد الليثيوم هي 0.3eV)، والتي لها مساوئ انخفاض الموصلية وتنقل الأيونات.