Краткое введение литий-железо-фосфатный аккумулятор

1. Определениелитий железо-фосфатный аккумулятор

Литий-железо-фосфатная батарея относится к литий-ионной батарее, в которой в качестве материала положительного электрода используется литий-фосфат железа.

Существует много видов катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, в основном литий-кобальтат, лиган-манганат, никелат лития, тройные материалы, литий-железо-фосфат и т. Д. Среди них оксид лития-кобальта в настоящее время используется в качестве катодного материала для подавляющего большинства литий-ионные аккумуляторы, в то время как другие катодные материалы в настоящее время не выпускаются серийно на рынке по различным причинам. Литий-фосфат железа также является одной из литий-ионных батарей. Исходя из принципа материалов, фосфат лития-железа также является процессом интеркаляции / деинтеркаляции. Этот принцип точно такой же, как у оксида лития-кобальта и манганата лития.

Литий-железо-фосфат постепенно выходит на рынок литий-ионных аккумуляторных батарей благодаря преимуществам безопасности, продолжительности цикла и стоимости материалов.

2. Литий-железо-фосфатный катодный материал

В 1997 году AKPadhi впервые сообщил, что фосфат лития-железа (LiFePO4) выполняет функцию деинтеркалирования лития. Этот материал имеет литий-интеркалирующий материал на основе фосфата оливинового типа, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni), и стал очень перспективным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов. Фосфат лития-железа в качестве материала положительного электрода для ионно-литиевых батарей обладает хорошими электрохимическими характеристиками, платформа для зарядки и разрядки очень стабильна, а структура стабильна в процессе зарядки и разрядки. В то же время, материал нетоксичен, не загрязняет окружающую среду, имеет хорошие показатели безопасности, может использоваться в высокотемпературной среде и имеет широкий спектр источников сырья. В настоящее время это горячая точка в аккумуляторной промышленности для разработки и исследований.

Этот материал имеет кристаллическую структуру, показанную на рисунке выше.

Диапазон рабочего напряжения: 2,5 ~ 3,6 В, платформа составляет около 3,3 В, что ниже, чем у 3,7 В литий-кобальт-оксидной батареи.

Из-за плохой проводимости материала необходимо легировать проводящий углеродный материал или частицы проводящего металла в частицы фосфата лития-железа или покрывать поверхность частиц фосфата лития-железа проводящим углеродным материалом для улучшения электронной проводимости материал; или легирование ионами металлов для улучшения проводимости. Плотность материала низкая, а объемная емкость батареи низкая, всего 180 Втч / л (оксид лития-кобальта может превышать 400 Вт / ч). В области небольших аккумуляторов батарея такого же размера составляет менее половины емкости аккумулятора.

3. Литий-железо-фосфатный аккумулятор и его достоинства и недостатки

Преимущества лития-фосфата железа:

1. Безопасность. Показатели безопасности лития-фосфата железа в настоящее время являются лучшими среди всех материалов. Конечно, он имеет те же показатели безопасности, что и другие фосфаты. Если вы используете литий-фосфат железа в качестве батареи, вам никогда не следует беспокоиться о проблеме взрыва.

2. Высокая стабильность. Включая высокотемпературную зарядку, хорошую стабильность емкости, хорошую производительность при хранении и т. Д. Это самое большое преимущество, и оно является лучшим среди всех известных материалов.

3. Охрана окружающей среды. Весь производственный процесс является чистым и нетоксичным. Все сырье нетоксично. В отличие от кобальта является токсичным веществом.

4. Цена дешевая. Фосфат использует источник фосфорной кислоты, источник лития и источник железа в качестве материалов, эти материалы очень дешевые, нет стратегических ресурсов и редких ресурсов.

Недостатки лития, фосфата железа:

1. Плохая проводимость. Эта проблема является самой критической. Причина, по которой литий-фосфат железа так широко не используется так поздно, является серьезной проблемой. Тем не менее, эта проблема теперь может быть решена идеально: это добавить С или другие проводящие агенты. Лабораторные отчеты могут достигать определенной емкости 160 мАч / г или более. Литий-железо-фосфатный материал, произведенный нашей компанией, был добавлен с проводящим агентом в процессе производства, и его не нужно добавлять при изготовлении батареи. На самом деле, материал должен быть: LiFePO4 / C, такой композитный материал.

2. Плотность крана низкая. Обычно он может достигать только 1,3-1,5, и можно сказать, что низкая плотность отвода является самым большим недостатком фосфата лития-железа. Этот недостаток определяет, что он не имеет преимущества в маленьких батареях, таких как батареи для мобильных телефонов. Несмотря на то, что он имеет низкую стоимость, хорошие показатели безопасности, хорошую стабильность и большое время цикла, если объем слишком велик, он может заменить только оксид лития-кобальта в небольших количествах. Этот недостаток не будет заметен в силовых батареях. Поэтому литий железо-фосфат в основном используется для производства аккумуляторов.

3. В настоящее время исследования и разработки не являются углубленными. Современная индустриализация лития-фосфата железа в качестве материала катода не является оптимистичной. Поскольку он был разработан в последние два года, исследования в различных областях должны быть продолжены.

4. Другое

В области силовых аккумуляторов из-за проблем безопасности и высоких цен на оксид лития-кобальта он находился за дверью силовых аккумуляторов и никогда полностью не входил в область силовых аккумуляторов. В настоящее время ситуация такова, что кобальт лития и манганат лития используются небольшими партиями. Однако из-за присущих им дефектов они не были коммерциализированы в больших количествах. Продукция находится только на стадии опытного производства небольших партий. В настоящее время широкомасштабная коммерциализация По-прежнему существуют некоторые непреодолимые трудности в эксплуатации. В области силовых аккумуляторов материалы положительных электродов на основе фосфорной кислоты имеют длительный срок службы, превосходные характеристики безопасности, хорошие характеристики при высоких температурах, чрезвычайно низкую цену, а также характеристики при низких температурах и скорость разряда уже могут достигать уровня оксида лития-кобальта. Он становится наиболее перспективным материалом для аккумуляторных батарей, он может стать основным заменителем никель-кадмиевых аккумуляторов в течение следующих 5 лет, он станет сильным конкурентом свинцово-кислотных аккумуляторов в ближайшие 10 лет и может быть заменен в Следующие 20 лет свинцово-кислотные аккумуляторы стали основным пусковым источником питания, источником бесперебойного питания и резервным источником питания, а также стали лидерами вторичных аккумуляторов.

Основными проблемами лития-фосфата железа являются низкая емкость, высокая себестоимость и сложная переработка при производстве аккумуляторов (целлюлозно-бумажный, волочильный, прокатный и другие процессы требуют специальной обработки, многие компании не справляются с этим) скорость разряда Нестабильный (требует специального процесса работы от аккумулятора) координация, которая в значительной степени зависит от процесса), и текущая тенденция использования электрических приборов является компактной разработкой, поэтому аккумулятор также предъявляет те же требования к высокой объемной плотности энергии. С точки зрения емкости, фосфат лития-железа не имеет будущего. Некоторые поля батарей имеют свои преимущества, например, аккумуляторы.

Литий-фосфат железа имеет низкую плотность отвода и большую удельную поверхность. Необходимо изменить передовую технологию батареи, и поверхностная плотность полюсного наконечника батареи низкая, поэтому емкость батареи того же типа ниже.

Электролит также нуждается в повторной разработке подходящей электролитической системы, и его эффективность трудно использовать с существующим зрелым электролитом.

Кроме того, поскольку диапазон рабочих напряжений литий-железо-фосфатных батарей составляет от 2,5 до 3,6 В, а платформа составляет около 3,3 В, отсутствует схема защиты от больших нагрузок и зарядное устройство, поэтому его характеристики трудно использовать на существующем электронном оборудовании.и вся необходимая отраслевая интеграция.