1. Apa itu litium besi mangan fosfat?
Litium besi mangan fosfat adalah bahan katoda baru yang dibentuk dengan mendoping litium besi fosfat dengan sejumlah unsur mangan. Karena jari-jari ionik dan beberapa sifat kimia unsur mangan dan besi serupa, besi litium mangan fosfat dan litium besi fosfat memiliki struktur yang serupa, dan keduanya memiliki struktur olivin. Dari sudut pandang kepadatan energi, litium besi mangan fosfat lebih unggul daripada litium besi fosfat, sehingga dianggap sebagai "versi yang ditingkatkan dari litium besi fosfat".
Litium besi mangan fosfat dapat menembus hambatan kepadatan energi litium besi fosfat. Saat ini, kepadatan energi maksimum litium besi fosfat telah stabil di sekitar 161~164Wh/kg. Sebagai bahan berbasis fosfat dengan kepadatan energi yang lebih tinggi, penerapan litium besi mangan fosfat dapat membantu menerobos hambatan kepadatan energi litium besi fosfat, sehingga membuka peluang industrialisasi.
Litium besi mangan fosfat memiliki keunggulan dalam kepadatan energi, keamanan, kinerja suhu rendah, dan biaya.
2.Perbandingan kinerja NCM, LFP dan LFMP
|
Barang |
NCM |
LFP |
LMFP |
|
Rumus kimia |
Li (NixBersamayM Nz)O2 |
LiFePO4 |
Menggambar(1-x)FexPO4 |
|
Struktur kristal |
Struktur berlapis |
Peridot |
Peridot |
|
Kapasitas spesifik (mAh/g) |
150-220 |
130-140 |
130-140 |
|
Rentang tegangan |
3.4-3.8 |
3.4 |
4.1 |
|
Kepadatan Energi (Wh/kg) |
180-300 |
100-200 |
Lebih tinggi dari LFP |
|
Siklus hidup (waktu) |
800-2000 |
2000-6000 |
2000-3000 |
|
Kinerja suhu rendah |
Bagus |
Buruk |
Lebih baik dari LFP |
|
Kinerja suhu tinggi |
Umumnya |
Bagus |
Lebih baik dari NCM |
|
keamanan |
Umumnya |
Bagus |
Bagus |
|
Biaya bahan |
Harga tinggi |
Biaya rendah |
Biaya rendah |
Tabel perbandingan kinerja
Kepadatan energi: NCM (nikel tinggi) > LMFP > LFP
Unsur mangan mempunyai keunggulan tegangan tinggi. Litium besi mangan fosfat diolah dengan mangan berdasarkan litium besi fosfat untuk meningkatkan platform tegangan dari 3.4V menjadi 4.1V. Tegangan tinggi membawa kepadatan energi yang tinggi. Kepadatan energi LMFP 15%~20% lebih tinggi dibandingkan LFP. Kepadatan energi LMFP dapat mencapai level NCM 523 atau bahkan NCM 622, yang memiliki keunggulan signifikan dibandingkan LFP.
Keamanan: LFP ≈ LMFP > NCM
Kristal LMFP memiliki struktur padat heksagonal. Keuntungan terbesar dari struktur ini adalah stabilitasnya yang baik. Sekalipun semua ion litium terlepas selama pengisian daya, tidak akan ada masalah keruntuhan struktur. Pada saat yang sama, atom P dalam bahan membentuk tetrahedron PO4 melalui ikatan kovalen PO yang kuat, dan atom O sulit keluar dari struktur, sehingga bahan tersebut memiliki keamanan dan stabilitas yang sangat tinggi.
Performa suhu rendah: NCM > LMFP > LFP
Nano-LFP memiliki tingkat retensi kapasitas sekitar 67% pada -20 derajat , sedangkan LMFP dapat mempertahankan kapasitas sebesar 71%. Jika dicampur dengan bahan NCM dengan perbandingan massa 15%, tingkat retensinya bisa mencapai 74%.
Biaya produksi: NCM > LFP Lebih besar atau sama dengan LMFP
Dari sisi material, dunia kaya akan cadangan bijih mangan, dan biaya LMFP dan LFP hampir sama. Biaya produksi LMFP sekitar 10% lebih mahal dibandingkan LFP, namun kepadatan energi LMFP dapat ditingkatkan sebesar 15%. Melalui peningkatan teknologi dan bahan baku selanjutnya, biaya produksi setidaknya akan 10% lebih rendah dibandingkan LFP di masa depan.
|
Parameter kinerja |
NCM |
LFP |
LMFP |
|
Laju difusi ion litium(cm2/S) |
10-9 |
10-14 |
10-15 |
|
Konduktivitas (S/cm) |
10-3 |
10-9 |
10-13 |
Perbandingan sifat konduktif NCM, LFP dan LFMP
3. Apa hambatan terbesar pada litium besi mangan fosfat?
Litium besi mangan fosfat memiliki cacat dalam kinerja laju, kinerja siklus, dll., yang menghambat kemajuan industrialisasi. Konduktivitas dan laju difusi ion litium rendah, dan kinerja lajunya relatif buruk.
Struktur kristal: Meskipun struktur heksagonal padat dari litium besi mangan fosfat aman dan stabil, tidak ada jaringan oktahedron tepi bersama FeO6 (MnO6) yang kontinu dalam material, tetapi dihubungkan melalui tetrahedron PO4. Oleh karena itu, ia tidak dapat membentuk struktur Co-O-Co yang kontinu seperti bahan litium kobalt oksida. Bahan tersebut memiliki konduktivitas yang buruk dan kinerja pelepasan arus tinggi yang buruk. Selain itu, polihedron ini membentuk struktur tiga dimensi yang saling berhubungan, membatasi pergerakan ion litium dalam saluran satu dimensi.
Sifat logam: Unsur mangan memiliki konduktivitas yang relatif lemah. Kesenjangan energi transisi elektron dalam litium besi mangan fosfat mencapai 2eV (kesenjangan energi transisi litium besi fosfat adalah 0.3eV), yang memiliki kelemahan berupa konduktivitas dan mobilitas ion yang rendah.
