Кратак увод литијум-гвожђе-фосфатне батерије

1. Дефиницијалитијум-гвожђа фосфатна батерија

Литијум-гвожђе-фосфатна батерија се односи на литијум-јонску батерију која користи литијум-гвожђе-фосфат као материјал позитивне електроде.

Постоји много врста катодних материјала за литијум-јонске батерије, углавном литијум-кобалтат, литијум-манганат, литијум-никелат, тернарни материјали, литијум-гвожђе-фосфат итд. Међу њима је литијум-кобалтов оксид тренутно коришћен као катодни материјал за велику већину литијум-јонске батерије, док се други катодни материјали из различитих разлога тренутно не производе на тржишту. Литијум-гвожђе-фосфат је такође једна од литијум-јонских батерија. Према принципу материјала, литијум-гвожђе-фосфат је такође процес интеркализације / деинтеркалације. Овај принцип је потпуно исти као литијум-кобалтов оксид и литијум-манганат.

Литијум-гвожђе-фосфат постепено улази на тржиште литијум јонских акумулатора због предности сигурности, предности животног циклуса и трошкова материјала.

2. Литијум-гвожђе-фосфатни материјал катоде

Године 1997. АКПадхи је први пут известио да литијум-железов фосфат (ЛиФеПО4) има функцију деинтеркалације литијума. Овај материјал има литијумски материјал за интеркалирање на бази фосфата на бази оливина, ЛиМПО4 (М: Мн, Фе, Цо, Ни), и постао је веома перспективан катодни материјал за литијум-јонске батерије. Литијум-гвожђе-фосфат као материјал позитивне електроде за литијум-јонске батерије има добре електрохемијске перформансе, платформа за пуњење и пражњење је врло стабилна, а структура је стабилна током процеса пуњења и пражњења. Истовремено, материјал је нетоксичан, не загађује, има добре сигурносне перформансе, може се користити у окружењу са високим температурама и има широк спектар извора сировина. Тренутно је вруће место у индустрији батерија за развој и истраживање.

Овај материјал има кристалну структуру приказану на горњој слици.

Опсег радног напона: 2,5 ~ 3,6 В, платформа је приближно 3,3 В, што је ниже од литијум-оксидне батерије од 3,7 В.

Због слабе проводљивости материјала, потребно је доводити проводљиви материјал угљеника или проводљиве металне честице у честице литијум-гвожђе-фосфата или премазати површину честица литијум-фосфата гвожђем како би се побољшала електронска проводљивост материјал; или допинг металним јонима за побољшање проводљивости. Густина материјала је мала, а специфични волумен батерије је низак, само 180Вх / Л (литијум-кобалтов оксид може бити и више од 400Вх / Л). На пољу малих батерија, батерија исте величине мања је од половине постојећег капацитета батерије.

3. Литијум-гвожђе-фосфатна батерија и њене предности и недостаци

Предности литијум-железовог фосфата:

1. Безбедност. Безбедносне перформансе литијум-железовог фосфата су најбоље међу свим материјалима тренутно. Наравно, има исте безбедносне перформансе као и други фосфати. Ако као батерију користите литијум-гвожђе-фосфат, никад не бисте требали бринути због проблема са експлозијом.

2. Висока стабилност. Укључујући пуњење на високој температури, добру стабилност капацитета, добре перформансе складиштења итд. То је највећа предност и најбољи је од свих познатих материјала.

3. Заштита животне средине. Цео процес производње је чист и нетоксичан. Све сировине су нетоксичне. За разлику од кобалта је токсична супстанца.

4. Цена је јефтина. Фосфат користи извор фосфорне киселине, литијумски извор и извор гвожђа као материјале, ови материјали су веома јефтини, без стратешких ресурса и ретких ресурса.

Недостаци литијум-железовог фосфата:

1. Лоша проводљивост. Ово је најважније питање. Разлог зашто се литијум-гвожђе-фосфат толико касно не користи, главни је проблем. Међутим, овај проблем се сада може решити савршено: то је додавање Ц или других проводљивих средстава. Извештаји лабораторија могу достићи специфични капацитет од 160мАх / г или више. Литијум-гвожђе-фосфатни материјал који производи наша компанија додат је проводљивим средством током производног процеса и не треба га додавати приликом прављења акумулатора. У ствари, материјал би требао бити: ЛиФеПО4 / Ц, такав композитни материјал.

2. Густина славине је мала. Опћенито, може достићи само 1,3-1,5, а ниска густина славине може се рећи да је највећи недостатак литијум-жељезовог фосфата. Овај недостатак одређује да нема предности код малих батерија као што су батерије мобилних телефона. Иако има ниску цену, добре сигурносне перформансе, добру стабилност и велика времена циклуса, ако је запремина превелика, он може заменити литијум-кобалт оксид у малим количинама. Тај недостатак неће бити изражен у батеријама за напајање. Због тога се литијум-гвожђе-фосфат углавном користи за прављење батерија.

3. Тренутно, истраживање и развој нису дубински. Тренутна индустријализација литијум-железовог фосфата као катодног материјала није оптимистична. Пошто је развијено у последње две године, потребно је наставити са истраживањима на разним пољима.

4. Остало

На пољу енергетских батерија, због безбедносних проблема и високих цена литијум-кобалтовог оксида, лебдио је испред врата енергетских батерија и никада није у потпуности ушао у поље напајања. Тренутна ситуација је да се литијум-кобалтат и литијум-манганат користе у малим партијама. Међутим, због својих урођених недостатака, они нису комерцијализовани у великим количинама. Производи се налазе у фази пробне производње малих серија. Тренутно велика комерцијализација Још увек постоје неке непремостиве потешкоће у раду. На пољу енергетских батерија, материјали са позитивним електродама на бази фосфорне киселине имају дуг радни век, одличне безбедносне перформансе, добре перформансе на високој температури, изузетно ниску цену, а ниске температуре и брзина пражњења могу већ достићи ниво литијум-кобалт оксида. Постаје најперспективнији материјал за напајање батеријама, можда ће постати главна замена за никл-кадмијумске батерије у наредних 5 година, постаће јак конкурент оловним батеријама у наредних 10 година и можда ће бити замењен у следећих 20 година Батерије са оловним киселинама постале су главно стартно напајање, УПС напајање и резервно напајање и постају лидер секундарних батерија.

Главни проблеми литијум-железовог фосфата су мали капацитет, високи трошкови производње и тешка обрада у производњи акумулатора (целулоза, извлачење, ваљање и други процеси захтевају посебан третман; многе компаније то не могу добро поднијети) брзина пражњења Нестабилно (захтева посебан процес акумулатора координација, на коју у великој мери утиче процес) и тренутни тренд употребе електричних уређаја је компактан развој, тако да батерија такође има исте захтеве за великом запреминском енергетском густином. Са становишта капацитета, литијум-железов фосфат нема будућност. Одређена поља батерија имају предности, као што су батерије.

Литијум-жељезни фосфат има ниску густину славине и велику специфичну површину. Неопходно је променити напредну технологију батерије, а површинска густина дела батерије је мала, тако да је капацитет исте врсте батерија нижи.

Електролит такође мора поново да развије погодан систем електролита, и тешко је испољити своје перформансе постојећим зрелим електролитом.

Поред тога, с обзиром да је опсег радног напона литијум-гвожђе-фосфатних батерија од 2,5 до 3,6 В, а платформа око 3,3 В, нема заштитног круга и пуњача, тешко је испољити своје карактеристике на постојећим електронским уређајимаент, и све што је потребно је интеграција индустрије.