Kurze Einführung der Lithiumeisenphosphatbatterie

1. Definition vonLithium-Eisen-Phosphat-Batterie

Die Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf eine Lithiumionenbatterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet.

Es gibt viele Arten von Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelat, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat usw. Unter diesen wird derzeit Lithiumkobaltoxid als Kathodenmaterial für die überwiegende Mehrheit von verwendet Lithium-Ionen-Batterien, während andere Kathodenmaterialien derzeit aus verschiedenen Gründen nicht in Massenproduktion auf dem Markt hergestellt werden. Lithiumeisenphosphat ist auch eine der Lithium-Ionen-Batterien. Nach dem Prinzip der Materialien ist Lithiumeisenphosphat auch ein Interkalations- / Deinterkalationsprozess. Dieses Prinzip ist genau das gleiche wie Lithiumkobaltoxid und Lithiummanganat.

Lithiumeisenphosphat tritt aufgrund der Vorteile der Sicherheit, des Vorteils der Lebensdauer und der Materialkosten allmählich in den Markt für Lithium-Ionen-Akkus ein.

2. Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterial

1997 berichtete AKPadhi erstmals, dass Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) die Funktion hat, Lithium zu deinterkalieren. Dieses Material hat ein Lithium-Interkalationsmaterial auf Phosphatbasis vom Olivin-Typ, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni), und ist zu einem vielversprechenden Kathodenmaterial für Lithiumionenbatterien geworden. Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial für Lithiumionenbatterien weist eine gute elektrochemische Leistung auf, die Lade- und Entladeplattform ist sehr stabil und die Struktur ist während des Lade- und Entladevorgangs stabil. Gleichzeitig ist das Material ungiftig, umweltfreundlich, weist eine gute Sicherheitsleistung auf, kann in einer Hochtemperaturumgebung verwendet werden und verfügt über eine breite Palette von Rohstoffquellen. Es ist derzeit ein Hot Spot in der Batterieindustrie für Entwicklung und Forschung.

Dieses Material hat die in der obigen Abbildung gezeigte Kristallstruktur.

Betriebsspannungsbereich: 2,5 ~ 3,6 V, die Plattform ist ungefähr 3,3 V, was niedriger ist als die 3,7 V Lithium-Kobaltoxid-Batterie.

Aufgrund der schlechten Leitfähigkeit des Materials ist es notwendig, das leitfähige Kohlenstoffmaterial oder die leitenden Metallpartikel in die Lithiumeisenphosphatpartikel zu dotieren oder die Oberfläche der Lithiumeisenphosphatpartikel mit leitfähigem Kohlenstoffmaterial zu beschichten, um die elektronische Leitfähigkeit des Materials zu verbessern Material; oder Dotieren mit Metallionen, um die Leitfähigkeit zu verbessern. Die Dichte des Materials ist gering und die volumenspezifische Kapazität der Batterie ist gering, nur 180 Wh / l (Lithiumkobaltoxid kann mehr als 400 Wh / l betragen). Im Bereich kleiner Batterien macht die Batterie gleicher Größe weniger als die Hälfte der vorhandenen Batteriekapazität aus.

3. Lithiumeisenphosphatbatterie und ihre Vor- und Nachteile

Vorteile von Lithiumeisenphosphat:

1. Sicherheit. Die Sicherheitsleistung von Lithiumeisenphosphat ist derzeit die beste unter allen Materialien. Natürlich hat es die gleiche Sicherheitsleistung wie andere Phosphate. Wenn Sie Lithiumeisenphosphat als Batterie verwenden, sollten Sie sich niemals über das Explosionsproblem Gedanken machen.

2. Hohe Stabilität. Einschließlich Hochtemperaturladen, guter Kapazitätsstabilität, guter Speicherleistung usw. Dies ist der größte Vorteil und der beste unter allen bekannten Materialien.

3. Umweltschutz. Der gesamte Produktionsprozess ist sauber und ungiftig. Alle Rohstoffe sind ungiftig. Im Gegensatz zu Kobalt ist eine giftige Substanz.

4. Der Preis ist günstig. Phosphat verwendet Phosphorsäurequelle, Lithiumquelle und Eisenquelle als Materialien. Diese Materialien sind sehr billig, keine strategischen Ressourcen und seltene Ressourcen.

Nachteile von Lithiumeisenphosphat:

1. Schlechte Leitfähigkeit. Dieses Problem ist das kritischste. Der Grund, warum Lithiumeisenphosphat so spät nicht weit verbreitet ist, ist ein Hauptproblem. Dieses Problem kann nun jedoch perfekt gelöst werden: Es besteht die Zugabe von C oder anderen leitfähigen Mitteln. Laborberichte können eine spezifische Kapazität von 160 mAh / g oder mehr erreichen. Das von unserer Firma hergestellte Lithiumeisenphosphatmaterial wurde während des Produktionsprozesses mit einem leitfähigen Mittel versetzt und muss bei der Herstellung der Batterie nicht hinzugefügt werden. Tatsächlich sollte das Material sein: LiFePO4 / C, ein solches Verbundmaterial.

2. Die Abgriffsdichte ist niedrig. Im Allgemeinen kann es nur 1,3-1,5 erreichen, und die niedrige Klopfdichte kann als der größte Nachteil von Lithiumeisenphosphat bezeichnet werden. Dieses Manko stellt fest, dass es bei kleinen Batterien wie Handybatterien keinen Vorteil hat. Obwohl es niedrige Kosten, gute Sicherheitsleistung, gute Stabilität und hohe Zykluszeiten aufweist, kann es bei zu großem Volumen Lithiumkobaltoxid nur in geringen Mengen ersetzen. Dieses Manko wird bei Power-Batterien nicht auffallen. Daher wird Lithiumeisenphosphat hauptsächlich zur Herstellung von Leistungsbatterien verwendet.

3. Forschung und Entwicklung sind derzeit nicht eingehend. Die derzeitige Industrialisierung von Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial ist nicht optimistisch. Da es in den letzten zwei Jahren entwickelt wurde, muss die Forschung in verschiedenen Bereichen fortgesetzt werden.

4. Andere

Auf dem Gebiet der Strombatterien schwebte es aufgrund der Sicherheitsprobleme und der hohen Preise für Lithiumkobaltoxid vor der Tür von Strombatterien und ist nie vollständig in das Gebiet der Strombatterien eingetreten. Die gegenwärtige Situation ist, dass Lithiumcobaltat und Lithiummanganat in kleinen Chargen verwendet werden. Aufgrund ihrer inhärenten Mängel wurden sie jedoch nicht in großen Mengen kommerzialisiert. Die Produkte befinden sich nur in der Testproduktion von Kleinserien. Derzeit groß angelegte Kommerzialisierung Es gibt immer noch einige unüberwindbare Betriebsschwierigkeiten. Auf dem Gebiet der Leistungsbatterien haben positive Elektrodenmaterialien auf Phosphorsäurebasis eine lange Lebensdauer, eine ausgezeichnete Sicherheitsleistung, eine gute Hochtemperaturleistung, einen extrem niedrigen Preis und eine Niedertemperaturleistung, und die Entladungsrate kann bereits das Niveau von Lithiumkobaltoxid erreichen. Es wird zum vielversprechendsten Power-Batteriematerial, wird möglicherweise in den nächsten 5 Jahren zum Hauptersatz für Nickel-Cadmium-Batterien, wird in den nächsten 10 Jahren zu einem starken Konkurrenten von Blei-Säure-Batterien und wird möglicherweise in den USA ersetzt In den nächsten 20 Jahren haben sich Blei-Säure-Batterien zur Hauptstartversorgung, USV-Stromversorgung und Notstromversorgung entwickelt und sind führend bei Sekundärbatterien.

Die Hauptprobleme von Lithiumeisenphosphat sind geringe Kapazität, hohe Herstellungskosten und schwierige Verarbeitung bei der Batterieherstellung (Zellstoff, Ziehen, Walzen und andere Prozesse erfordern eine spezielle Behandlung, viele Unternehmen können damit nicht gut umgehen). Entladungsrate Instabil (erfordert einen bestimmten Batterieprozess Koordination, die stark vom Prozess beeinflusst wird) und der aktuelle Trend beim Einsatz von Elektrogeräten ist die kompakte Entwicklung, so dass die Batterie auch die gleichen Anforderungen an eine hohe Volumenenergiedichte hat. Aus Kapazitätssicht hat Lithiumeisenphosphat keine Zukunft. Bestimmte Batteriefelder haben Vorteile, wie z. B. Leistungsbatterien.

Lithiumeisenphosphat hat eine geringe Klopfdichte und eine große spezifische Oberfläche. Es ist notwendig, die fortschrittliche Technologie der Batterie zu ändern, und die Oberflächendichte des Batteriepolstücks ist gering, so dass die Kapazität des gleichen Batterietyps geringer ist.

Der Elektrolyt muss auch ein geeignetes Elektrolytsystem neu entwickeln, und es ist schwierig, seine Leistung mit dem vorhandenen reifen Elektrolyten auszuüben.

Da der Betriebsspannungsbereich von Lithiumeisenphosphatbatterien 2,5 bis 3,6 V beträgt und die Plattform etwa 3,3 V beträgt, gibt es keine Bulk-Schutzschaltung und kein Ladegerät. Daher ist es schwierig, seine Eigenschaften auf vorhandene elektronische Geräte auszuübenund ein Ganzes ist die Integration der Industrie erforderlich.