Scurtă introducere a bateriei de fosfat de fier de litiu

1. Definițiabaterie cu fosfat de litiu de fier

Bateria de fosfat de fier de litiu se referă la o baterie cu ioni de litiu folosind fosfat de fier de litiu ca material electrod pozitiv.

Există multe tipuri de materiale catodice pentru baterii litiu-ion, în principal cobaltat de litiu, manganat de litiu, nichelat de litiu, materiale ternare, fosfat de fier de litiu, etc. Printre acestea, oxidul de cobalt de litiu este folosit în prezent ca material catod pentru marea majoritate a baterii cu ioni de litiu, în timp ce alte materiale catodice nu sunt produse în prezent pe piață din diverse motive. Fosfat de fier de litiu este, de asemenea, una dintre bateriile cu ioni de litiu. Din principiul materialelor, fosfatul de fier de litiu este, de asemenea, un proces de intercalare / deintercalare. Acest principiu este exact același cu oxidul de cobalt de litiu și manganatul de litiu.

Fosfatul de fier de litiu intră treptat pe piața bateriilor de ioni de litiu datorită avantajelor siguranței, avantajului duratei ciclului și costului materialului.

2. Material de catod cu fosfat de fier de litiu

În 1997, AKPadhi a raportat pentru prima dată că fosfatul de fier de litiu (LiFePO4) are funcția de a decontalifica litiu. Acest material are un material de intercalare a litiului pe bază de fosfat, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni) și a devenit un material catodic foarte promițător pentru bateriile cu ioni de litiu. Fosfatul de fier de litiu ca material electrod pozitiv pentru bateriile cu ioni de litiu are performanțe electrochimice bune, platforma de încărcare și descărcare este foarte stabilă, iar structura este stabilă în timpul procesului de încărcare și descărcare. În același timp, materialul este non-toxic, nepoluant, are performanțe bune de siguranță, poate fi utilizat într-un mediu cu temperaturi ridicate și are o gamă largă de surse de materii prime. În prezent este un punct fierbinte în industria bateriilor pentru dezvoltare și cercetare.

Acest material are structura de cristal prezentată în figura de mai sus.

Intervalul de tensiune de funcționare: 2,5 ~ 3,6 V, platforma este de aproximativ 3,3 V, care este mai mică decât bateria de oxid de cobalt de litiu de 3,7 V.

Datorită conductivității slabe a materialului, este necesar ca materialul carbonic conducător sau particulele metalice conductoare să fie în particulele de fosfat de fier de litiu sau să acoperiți suprafața particulelor de fosfat de fier cu litiu cu material de carbon conductiv pentru a îmbunătăți conductivitatea electronică a material; sau doparea cu ioni metalici pentru a îmbunătăți conductivitatea. Densitatea materialului este scăzută, iar capacitatea specifică a volumului bateriei este scăzută, doar 180Wh / L (oxidul de cobalt de litiu poate depăși 400Wh / L). În domeniul bateriilor mici, bateria de aceeași dimensiune este mai mică de jumătate din capacitatea bateriei existente.

3. Baterie cu fosfat de fier de litiu și avantajele și dezavantajele acesteia

Avantajele fosfatului de fier litiu:

1. siguranță. Performanța de siguranță a fosfatului de fier de litiu este cea mai bună dintre toate materialele din prezent. Desigur, are aceleași performanțe de siguranță ca și alți fosfați. Dacă utilizați fosfat de fier de litiu ca baterie, nu ar trebui să vă faceți griji cu privire la problema exploziei.

2. Stabilitate ridicată. Inclusiv încărcarea la temperaturi ridicate, stabilitatea bună a capacității, performanțe bune de depozitare, etc. Acesta este cel mai mare avantaj și este cel mai bun dintre toate materialele cunoscute.

3. Protecția mediului. Întregul proces de producție este curat și netoxic. Toate materiile prime nu sunt toxice. Spre deosebire de cobalt este o substanță toxică.

4. Prețul este ieftin. Fosfat folosește surse de acid fosforic, sursă de litiu și sursă de fier, aceste materiale sunt foarte ieftine, fără resurse strategice și resurse rare.

Dezavantajele fosfatului de fier litiu:

1. Conductivitate slabă. Această problemă este cea mai critică problemă. Motivul pentru care fosfatul de fier de litiu nu a fost utilizat pe scară largă atât de târziu este o problemă majoră. Cu toate acestea, această problemă poate fi rezolvată acum perfect: este să adăugați C sau alți agenți conductori. Rapoartele de laborator pot atinge o capacitate specifică de 160mAh / g sau mai mult. Materialul fosfat de fier de litiu produs de compania noastră a fost adăugat cu un agent conductor în timpul procesului de producție și nu este necesar să fie adăugat la fabricarea bateriei. De fapt, materialul ar trebui să fie: LiFePO4 / C, un astfel de material compozit.

2. Densitatea robinetului este scăzută. În general, poate ajunge doar la 1,3-1,5, iar densitatea scăzută a robinetului se poate spune că este cel mai mare dezavantaj al fosfatului de fier de litiu. Această deficiență determină faptul că nu are niciun avantaj în cazul bateriilor mici, cum ar fi bateriile pentru telefoane mobile. Chiar dacă are costuri reduse, performanțe bune de siguranță, stabilitate bună și timpi mari de ciclu, dacă volumul este prea mare, poate înlocui doar oxid de cobalt de litiu în cantități mici. Această deficiență nu va fi proeminentă în bateriile cu putere. Prin urmare, fosfatul de fier de litiu este utilizat în principal pentru fabricarea bateriilor cu putere.

3. În prezent, cercetarea și dezvoltarea nu sunt aprofundate. Industrializarea actuală a fosfatului de fier de litiu ca material catod nu este optimistă. Deoarece a fost dezvoltat în ultimii doi ani, trebuie continuată cercetarea în diverse domenii.

4. Altele

În domeniul bateriilor, din cauza problemelor de siguranță și a prețurilor ridicate ale oxidului de cobalt de litiu, acesta a plutit în afara ușii bateriilor și nu a intrat niciodată pe deplin în domeniul bateriilor. Situația actuală este că cobaltatul de litiu și manganatul de litiu sunt utilizate în loturi mici. Cu toate acestea, din cauza defectelor lor inerente, nu au fost comercializate în cantități mari. Produsele sunt doar în stadiul de producție de încercare pentru loturi mici. În prezent, comercializarea pe scară largă Există încă unele dificultăți de funcționare insurmontabile. În domeniul bateriilor electrice, materialele cu electrozi pozitivi pe bază de acid fosforic au durată de viață lungă, performanțe excelente de siguranță, performanțe bune la temperaturi ridicate, preț extrem de scăzut și performanțe scăzute de temperatură și debit de viteză pot ajunge deja la nivelul oxidului de cobalt de litiu. Devine cel mai promițător material pentru baterii cu putere, poate deveni principalul înlocuitor al bateriilor nichel-cadmiu în următorii 5 ani, va deveni un concurent puternic al bateriilor cu plumb în următorii 10 ani și poate fi înlocuit în următorii 20 de ani Bateriile cu plumb au devenit principala sursă de pornire, alimentare UPS și sursă de rezervă și au devenit liderul bateriilor secundare.

Principalele probleme ale fosfatului de fier de litiu sunt capacitatea redusă, costurile ridicate de fabricație și procesarea dificilă în producerea bateriei (celuloză, desen, rulare și alte procese necesită un tratament special, multe companii nu se pot descurca bine) rata de descărcare instabilă (necesită un proces specific de baterie coordonarea, care este foarte afectată de proces) și tendința actuală a utilizării aparatelor electrice este dezvoltarea compactă, deci bateria are, de asemenea, aceleași cerințe pentru densitatea energetică de volum mare. Din punct de vedere al capacității, fosfatul de fier de litiu nu are viitor. Anumite câmpuri de baterii prezintă avantaje, cum ar fi bateriile cu putere.

Fosfatul de fier de litiu are o densitate mică a robinetului și o suprafață specifică mare. Este necesară schimbarea tehnologiei avansate a bateriei, iar densitatea suprafeței piesei polului bateriei este scăzută, deci capacitatea aceluiași tip de baterie este mai mică.

De asemenea, electrolitul trebuie să re-dezvolte un sistem de electroliți adecvat și este dificil să-și exercite performanțele cu electrolitul matur existent.

În plus, deoarece gama de tensiuni de funcționare a bateriilor cu fosfat de litiu este de 2,5 până la 3,6 V, iar platforma este de aproximativ 3,3 V, nu există circuit de protecție în vrac și încărcător, este dificil să-și exercite caracteristicile pe echipamente electronice existenteent și este nevoie de integrarea industriei.