1. Cos'è il fosfato di litio ferro manganese?

Il fosfato di litio ferro manganese è un nuovo materiale catodico formato dal drogaggio del fosfato di litio ferro con una certa quantità di elemento manganese. Poiché i raggi ionici e alcune proprietà chimiche degli elementi manganese e ferro sono simili, il fosfato di litio ferro manganese e il fosfato di litio ferro hanno una struttura simile ed entrambi hanno una struttura olivina. Dal punto di vista della densità energetica, il fosfato di litio ferro manganese è superiore al fosfato di litio ferro, quindi è considerato una "versione aggiornata del fosfato di litio ferro".

Il fosfato di litio ferro manganese può sfondare il collo di bottiglia della densità energetica del fosfato di litio ferro. Allo stato attuale, la densità energetica massima del fosfato di litio ferro si è stabilizzata intorno a 161~164Wh/kg. Essendo un materiale a base di fosfato con una maggiore densità energetica, l'applicazione del fosfato di litio ferro manganese può aiutare a superare il collo di bottiglia della densità energetica del fosfato di litio ferro, inaugurando così opportunità di industrializzazione.

Il fosfato di litio ferro manganese presenta vantaggi in termini di densità energetica, sicurezza, prestazioni a bassa temperatura e costi.

2.Confronto delle prestazioni di NCM, LFP e LFMP

Tabella comparativa delle prestazioni

Densità energetica: NCM (alto nichel) > LMFP > LFP

L'elemento manganese ha il vantaggio dell'alta tensione. Il fosfato di litio ferro manganese è drogato con manganese a base di fosfato di litio ferro per aumentare la piattaforma di tensione da 3,4 V a 4,1 V. L'alta tensione porta un'elevata densità di energia. La densità energetica dell'LMFP è superiore del 15%~20% rispetto a quella dell'LFP. La densità energetica di LMFP può raggiungere il livello di NCM 523 o addirittura NCM 622, il che presenta vantaggi significativi rispetto a LFP.

Sicurezza: LFP ≈ LMFP > NCM

Il cristallo LMFP ha una struttura esagonale compatta. Il più grande vantaggio di questa struttura è la sua buona stabilità. Anche se tutti gli ioni di litio si staccassero durante la ricarica, non ci sarebbero problemi di collasso strutturale. Allo stesso tempo, gli atomi di P nel materiale formano tetraedri di PO4 attraverso forti legami covalenti di PO, ed è difficile per gli atomi di O fuoriuscire dalla struttura, quindi il materiale ha sicurezza e stabilità molto elevate.

Prestazioni a bassa temperatura: NCM > LMFP > LFP

Il nano-LFP ha un tasso di mantenimento della capacità di circa il 67% a -20°C, mentre l'LMFP può mantenere una capacità del 71%. Se miscelato con materiali NCM con un rapporto in massa del 15%, il tasso di ritenzione può raggiungere il 74%.

Costo di produzione: NCM > LFP ≥ LMFP

Dal punto di vista materiale, il mondo è ricco di riserve di minerale di manganese e i costi di LMFP e LFP sono quasi gli stessi. Il costo di produzione dell'LMFP è circa il 10% più costoso dell'LFP, ma la densità energetica dell'LMFP può essere aumentata del 15%. Grazie ai successivi aggiornamenti della tecnologia e delle materie prime, in futuro i costi di produzione saranno inferiori di almeno il 10% rispetto a quelli del LFP.

Confronto delle proprietà conduttive di NCM, LFP e LFMP

3. Qual è il più grande collo di bottiglia del fosfato di litio ferro manganese?

Il fosfato di litio ferro manganese presenta difetti nelle prestazioni di velocità, nelle prestazioni del ciclo, ecc., che ostacolano il progresso dell'industrializzazione. La conduttività e la velocità di diffusione degli ioni di litio sono basse e le prestazioni della velocità sono relativamente scarse.

Struttura cristallina: sebbene la struttura esagonale compatta del fosfato di litio ferro manganese sia sicura e stabile, nel materiale non esiste una rete continua di ottaedri con bordi condivisi di FeO6 (MnO6), ma è collegata tramite tetraedri PO4. Pertanto, non può formare una struttura Co-O-Co continua come i materiali di ossido di litio cobalto. Il materiale ha scarsa conduttività e scarse prestazioni di scarica ad alta corrente. Inoltre, questi poliedri formano una struttura tridimensionale interconnessa, limitando il movimento degli ioni di litio nei canali unidimensionali.

Proprietà metalliche: l'elemento manganese ha una conduttività relativamente debole. Il gap energetico di transizione degli elettroni nel fosfato di litio ferro manganese è pari a 2 eV (il gap energetico di transizione del fosfato di litio ferro è 0,3 eV), che presenta gli svantaggi di una bassa conduttività e mobilità ionica.