Kort introduktion av litiumjärnfosfatbatteri

1. Definition avlitiumjärnfosfatbatteri

Litiumjärnfosfatbatteriet avser ett litiumjonbatteri som använder litiumjärnfosfat som ett positivt elektrodmaterial.

Det finns många typer av katodmaterial för litiumjonbatterier, främst litiumkoboltat, litiummanganat, litiumnikkelat, ternära material, litiumjärnfosfat, etc. Bland dem används litiumkoboltoxid för närvarande som katodmaterial för det stora flertalet av litiumjonbatterier, medan andra katodmaterial för närvarande inte massproduceras på marknaden av olika skäl. Litiumjärnfosfat är också en av litiumjonbatterierna. Från materialprincipen är litiumjärnfosfat också en intercalation / deintercalation process. Denna princip är exakt densamma som litiumkoboltoxid och litiummanganat.

Litiumjärnfosfat kommer gradvis in på marknaden för litiumjonkraftbatterier på grund av fördelarna med säkerhet, livscykelfördel och materialkostnader.

2. Litiumjärnfosfatkatodmaterial

1997 rapporterade AKPadhi för första gången att litiumjärnfosfat (LiFePO4) har funktionen att avbryta litium. Detta material har ett fosfatbaserat litiuminterkaleringsmaterial av olivintyp, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni), och har blivit ett mycket lovande katodmaterial för litiumjonbatterier. Litiumjärnfosfat som ett positivt elektrodmaterial för litiumjonbatterier har god elektrokemisk prestanda, laddnings- och urladdningsplattformen är mycket stabil och strukturen är stabil under laddnings- och urladdningsprocessen. Samtidigt är materialet giftigt, icke-förorenande, har god säkerhetsprestanda, kan användas i en högtemperaturmiljö och har ett brett utbud av råmaterialkällor. Det är för närvarande en hot spot i batteriindustrin för utveckling och forskning.

Detta material har kristallstrukturen som visas i figuren ovan.

Driftspänningsområde: 2,5 ~ 3,6 V, plattformen är cirka 3,3 V, vilket är lägre än 3,7V litiumkoboltoxidbatteri.

På grund av materialets dåliga konduktivitet är det nödvändigt att droppa det ledande kolmaterialet eller ledande metallpartiklar i litiumjärnfosfatpartiklarna, eller belägga ytan på litiumjärnfosfatpartiklarna med ledande kolmaterial för att förbättra den elektroniska ledningsförmågan hos material; eller doping med metalljoner för att förbättra konduktiviteten. Materialets täthet är låg och batteriets volymspecifika kapacitet är låg, bara 180Wh / L (litiumkoboltoxid kan vara mer än 400Wh / L). När det gäller små batterier är samma storlek på batteriet mindre än hälften av den befintliga batterikapaciteten.

3. Litiumjärnfosfatbatteri och dess fördelar och nackdelar

Fördelar med litiumjärnfosfat:

1. Säkerhet. Säkerhetsprestanda för litiumjärnfosfat är den bästa bland alla material för närvarande. Naturligtvis har den samma säkerhetsprestanda som andra fosfater. Om du använder litiumjärnfosfat som batteri bör du aldrig oroa dig för problemet med explosion.

2. Hög stabilitet. Inklusive laddning vid hög temperatur, god kapacitetsstabilitet, bra lagringsegenskaper etc. Detta är den största fördelen och det är det bästa bland alla kända material.

3. Miljöskydd. Hela produktionsprocessen är ren och giftfri. Alla råvaror är giftfria. Till skillnad från kobolt är ett giftigt ämne.

4. Priset är billigt. Fosfat använder fosforsyrakälla, litiumkälla och järnkälla som material, dessa material är mycket billiga, inga strategiska resurser och sällsynta resurser.

Nackdelar med litiumjärnfosfat:

1. Dålig konduktivitet. Den här frågan är dess mest kritiska fråga. Anledningen till att litiumjärnfosfat inte har använts i stor utsträckning så sent är ett stort problem. Men problemet kan nu lösas perfekt: det är att lägga till C eller andra ledande medel. Laboratorierapporterna kan nå en specifik kapacitet på 160 mAh / g eller mer. Litiumjärnfosfatmaterialet som produceras av vårt företag har lagts till med ett ledande medel under produktionsprocessen och behöver inte läggas till när batteriet tillverkas. I själva verket borde materialet vara: LiFePO4 / C, ett sådant kompositmaterial.

2. Kranens täthet är låg. I allmänhet kan den bara nå 1,3-1,5, och den låga kranstätheten kan sägas vara den största nackdelen med litiumjärnfosfat. Denna brist avgör att den inte har någon fördel i små batterier som mobiltelefonbatterier. Trots att det har låga kostnader, god säkerhetsprestanda, god stabilitet och höga cykeltider, om volymen är för stor, kan den bara ersätta litiumkoboltoxid i små mängder. Denna brist kommer inte att vara framträdande i kraftbatterier. Därför används litiumjärnfosfat främst för att producera kraftbatterier.

3. För närvarande är forskning och utveckling inte ingående. Den nuvarande industrialiseringen av litiumjärnfosfat som katodmaterial är inte optimistisk. Eftersom den har utvecklats under de senaste två åren måste forskningen inom olika områden fortsätta.

4. Övrigt

När det gäller kraftbatterier har det på grund av säkerhetsproblemen och de höga priserna på litiumkoboltoxid svävat utanför dörren till kraftbatterier och har aldrig helt gått in i kraftbatterierna. Den nuvarande situationen är att litiumkoboltat och litiummanganat används i små partier. På grund av deras inneboende defekter har de emellertid inte kommersialiserats i stora mängder. Produkterna är bara i testproduktionsstadiet för små partier. För närvarande storskalig kommersialisering Det finns fortfarande några oöverstigliga svårigheter i drift. Inom kraftbatterier har fosforsyrabaserade positiva elektrodmaterial lång livslängd, utmärkt säkerhetsprestanda, bra högtemperaturprestanda, extremt lågt pris och låg temperaturprestanda och hastighetsutladdning kan redan nå nivån av litiumkoboltoxid. Det blir det mest lovande kraftbatteri-materialet, det kan bli den huvudsakliga ersättningen för nickel-kadmiumbatterier under de kommande 5 åren, det kommer att bli en stark konkurrent för blybatterier under de kommande tio åren, och det kan ersättas i nästa 20 år Bly-syrabatterier har blivit den huvudsakliga strömförsörjningen, UPS-strömförsörjning och backup-strömförsörjning och blivit ledare för sekundära batterier.

De viktigaste problemen med litiumjärnfosfat är låg kapacitet, hög tillverkningskostnad och svår bearbetning i batteriproduktion (massa, ritning, valsning och andra processer kräver specialbehandling. Många företag kan inte hantera det bra) koordination, vilket påverkas starkt av processen) och den aktuella trenden med användning av elektriska apparater är den kompakta utvecklingen, så batteriet har också samma krav för hög volym energitäthet. Ur kapacitetssynpunkt har litiumjärnfosfat ingen framtid. Vissa batterifält har fördelar, till exempel kraftbatterier.

Litiumjärnfosfat har låg kranstäthet och en stor specifik ytarea. Det är nödvändigt att ändra batteriets avancerade teknik, och yttätheten på batteripolstycket är låg, så kapaciteten för samma typ av batteri är lägre.

Elektrolyten behöver också återutveckla ett lämpligt elektrolytsystem, och det är svårt att utöva sin prestanda med den befintliga mogna elektrolyten.

Eftersom driftspänningsområdet för litiumjärnfosfatbatterier är 2,5 till 3,6 V, och plattformen är cirka 3,3 V, finns det ingen bulkskyddskrets och laddare, det är svårt att utöva sina egenskaper på befintlig elektronisk utrustningent, och en helhet som behövs är branschintegration.