Breve introduzione della batteria al litio ferro fosfato

1. Definizione dibatteria al litio ferro fosfato

La batteria al litio ferro fosfato si riferisce a una batteria agli ioni di litio che utilizza litio ferro fosfato come materiale elettrodo positivo.

Esistono molti tipi di materiali catodici per batterie agli ioni di litio, principalmente litio cobalto, litio manganato, litio nichelato, materiali ternari, litio ferro fosfato, ecc. Tra questi, l'ossido di litio cobalto viene attualmente utilizzato come materiale catodico per la stragrande maggioranza di batterie agli ioni di litio, mentre altri materiali catodici non sono attualmente prodotti in serie sul mercato per vari motivi. Il litio ferro fosfato è anche una delle batterie agli ioni di litio. Dal principio dei materiali, il litio ferro fosfato è anche un processo di intercalazione / deintercalazione. Questo principio è esattamente lo stesso dell'ossido di litio cobalto e del manganato di litio.

Il fosfato di ferro e litio sta gradualmente entrando nel mercato delle batterie agli ioni di litio grazie ai vantaggi di sicurezza, vantaggio della durata del ciclo e costo del materiale.

2. Materiale catodico al litio ferro fosfato

Nel 1997, AKPadhi ha riferito per la prima volta che il litio ferro fosfato (LiFePO4) ha la funzione di deintercalare il litio. Questo materiale ha un materiale di intercalazione al litio a base di fosfato di tipo olivina, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni) ed è diventato un materiale catodico molto promettente per batterie agli ioni di litio. Il fosfato di ferro e litio come materiale elettrodo positivo per batterie agli ioni di litio ha buone prestazioni elettrochimiche, la piattaforma di carica e scarica è molto stabile e la struttura è stabile durante il processo di carica e scarica. Allo stesso tempo, il materiale è atossico, non inquinante, ha buone prestazioni di sicurezza, può essere utilizzato in un ambiente ad alta temperatura e ha una vasta gamma di fonti di materie prime. Attualmente è un punto caldo nel settore delle batterie per lo sviluppo e la ricerca.

Questo materiale ha la struttura cristallina mostrata nella figura sopra.

Intervallo di tensione di funzionamento: 2,5 ~ 3,6 V, la piattaforma è di circa 3,3 V, che è inferiore alla batteria a 3,7 V di ossido di cobalto al litio.

A causa della scarsa conducibilità del materiale, è necessario spalmare il materiale conduttivo in carbonio o le particelle metalliche conduttive nelle particelle di litio ferro fosfato o rivestire la superficie delle particelle di litio ferro fosfato con materiale conduttivo in carbonio per migliorare la conducibilità elettronica del Materiale; o doping con ioni metallici per migliorare la conducibilità. La densità del materiale è bassa e la capacità specifica del volume della batteria è bassa, solo 180 Wh / L (l'ossido di litio cobalto può essere più di 400 Wh / L). Nel campo delle batterie di piccole dimensioni, la stessa dimensione della batteria è inferiore alla metà della capacità della batteria esistente.

3. Batteria al litio ferro fosfato e suoi vantaggi e svantaggi

Vantaggi del fosfato di litio ferro:

1. Sicurezza. Le prestazioni di sicurezza del fosfato di litio ferro sono attualmente le migliori tra tutti i materiali. Naturalmente, ha le stesse prestazioni di sicurezza di altri fosfati. Se usi la batteria al litio ferro fosfato, non dovresti mai preoccuparti del problema dell'esplosione.

2. Alta stabilità. Compresi ricarica ad alta temperatura, buona stabilità della capacità, buone prestazioni di conservazione, ecc. Questo è il vantaggio più grande ed è il migliore tra tutti i materiali conosciuti.

3. Protezione dell'ambiente. L'intero processo produttivo è pulito e non tossico. Tutte le materie prime sono atossiche. A differenza del cobalto è una sostanza tossica.

4. Il prezzo è economico. Il fosfato utilizza fonti di acido fosforico, fonte di litio e fonte di ferro come materiali, questi materiali sono molto economici, senza risorse strategiche e risorse rare.

Svantaggi del fosfato di litio ferro:

1. Scarsa conduttività. Questo problema è il problema più critico. Il motivo per cui il fosfato di litio ferro non è stato ampiamente utilizzato così tardi è un grosso problema. Tuttavia, questo problema può ora essere risolto perfettamente: è aggiungere C o altri agenti conduttivi. Le relazioni di laboratorio possono raggiungere una capacità specifica di 160 mAh / go superiore. Il materiale al litio ferro fosfato prodotto dalla nostra azienda è stato aggiunto con un agente conduttivo durante il processo di produzione e non è necessario aggiungerlo durante la fabbricazione della batteria. In effetti, il materiale dovrebbe essere: LiFePO4 / C, un tale materiale composito.

2. La densità del rubinetto è bassa. Generalmente può raggiungere solo 1,3-1,5 e la bassa densità del rubinetto può essere considerata il più grande svantaggio del litio ferro fosfato. Questa carenza determina che non ha alcun vantaggio in batterie di piccole dimensioni come batterie per telefoni cellulari. Anche se ha un basso costo, buone prestazioni di sicurezza, buona stabilità e tempi di ciclo elevati, se il volume è troppo grande, può sostituire l'ossido di litio cobalto solo in piccole quantità. Questa carenza non sarà rilevante nelle batterie elettriche. Pertanto, il fosfato di litio ferro viene utilizzato principalmente per produrre batterie di alimentazione.

3. Al momento, la ricerca e lo sviluppo non sono approfonditi. L'attuale industrializzazione del fosfato di litio ferro come materiale catodico non è ottimista. Poiché è stato sviluppato negli ultimi due anni, è necessario continuare la ricerca in vari settori.

4. Altro

Nel campo delle batterie elettriche, a causa dei problemi di sicurezza e dei prezzi elevati dell'ossido di litio e cobalto, è rimasto sospeso fuori dallo sportello delle batterie elettriche e non è mai entrato completamente nel campo delle batterie elettriche. La situazione attuale è che il litio cobalto e il litio manganato sono usati in piccoli lotti. Tuttavia, a causa dei loro difetti intrinseci, non sono stati commercializzati in grandi quantità. I prodotti sono solo nella fase di produzione di prova di piccoli lotti. Attualmente, commercializzazione su larga scala Ci sono ancora alcune difficoltà insormontabili nel funzionamento. Nel campo delle batterie di potenza, i materiali per elettrodi positivi a base di acido fosforico hanno una lunga durata, eccellenti prestazioni di sicurezza, buone prestazioni alle alte temperature, prezzi estremamente bassi, prestazioni a basse temperature e scariche di velocità possono già raggiungere il livello di ossido di litio cobalto. Diventa il materiale più promettente per le batterie di alimentazione, potrebbe diventare il principale sostituto delle batterie al nichel-cadmio nei prossimi 5 anni, diventerà un forte concorrente delle batterie al piombo acido nei prossimi 10 anni e potrebbe essere sostituito nel i prossimi 20 anni le batterie al piombo-acido sono diventate il principale alimentatore di avviamento, alimentatore UPS e alimentatore di riserva e diventano il leader delle batterie secondarie.

I principali problemi del fosfato di litio ferro sono la bassa capacità, i costi di produzione elevati e la difficile elaborazione nella produzione della batteria (pasta, disegno, laminazione e altri processi richiedono un trattamento speciale, molte aziende non riescono a gestirlo bene) velocità di scarica instabile (richiede un processo specifico della batteria il coordinamento, che è fortemente influenzato dal processo) e l'attuale tendenza dell'uso di apparecchi elettrici è lo sviluppo compatto, quindi la batteria ha gli stessi requisiti per l'elevata densità di energia del volume. Dal punto di vista della capacità, il litio ferro fosfato non ha futuro. Alcuni campi batteria presentano vantaggi, come le batterie di potenza.

Il fosfato di ferro e litio ha una bassa densità di rubinetto e un'ampia superficie specifica. È necessario modificare la tecnologia avanzata della batteria e la densità superficiale del polo della batteria è bassa, quindi la capacità dello stesso tipo di batteria è inferiore.

L'elettrolita deve anche ri-sviluppare un sistema elettrolitico adatto ed è difficile esercitare le sue prestazioni con l'elettrolita maturo esistente.

Inoltre, poiché la gamma di tensione di funzionamento delle batterie al litio ferro fosfato è compresa tra 2,5 e 3,6 V e la piattaforma è di circa 3,3 V, non vi è alcun circuito di protezione e caricatore di massa, è difficile esercitare le sue caratteristiche sulle apparecchiature elettroniche esistentient, e un intero necessario è l'integrazione del settore.