Litiumrautafosfaattiakun lyhyt esittely

1. Määritelmälitiumrautafosfaattiakku

Litiumrautafosfaattiakku viittaa litiumioniparistoon, jossa käytetään litiumrautafosfaattia positiivisena elektrodimateriaalina.

Litium-ioniparistoille on monenlaisia ​​katodimateriaaleja, lähinnä litiumkobaltaattia, litiummanganaattia, litium-nikelaattia, kolmiosaisia ​​materiaaleja, litiumrautafosfaattia jne. Näiden joukossa litiumkobolttioksidia käytetään nykyään katodimateriaalina suurimmalle osalle litium-ioni-akkuja, kun taas muita katodimateriaaleja ei tällä hetkellä valmisteta markkinoilla massatuotannosta useista syistä. Litiumrautafosfaatti on myös yksi litium-ioniakkuista. Materiaalien periaatteesta litiumrautafosfaatti on myös interkalointi- / interferointiprosessi. Tämä periaate on täsmälleen sama kuin litiumkobolttioksidi ja litiummanganaatti.

Litiumrautafosfaatti on vähitellen tulossa litium-ioni-akkujen markkinoille turvallisuuden, syklin edun ja materiaalikustannusten etujen takia.

2. Litiumrautafosfaattikatodimateriaali

Vuonna 1997 AKPadhi kertoi ensimmäistä kertaa, että litiumrautafosfaatilla (LiFePO4) on litiumin dekallatointi. Tässä materiaalissa on oliviinityyppinen fosfaattipohjainen litium-interkalaatiomateriaali, LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni), ja siitä on tullut erittäin lupaava katodimateriaali litium-ioni-akkuille. Litium-rautafosfaatilla positiivisena elektrodimateriaalina litium-ioni-akkuilla on hyvä sähkökemiallinen suorituskyky, lataus- ja purkausalusta on erittäin vakaa ja rakenne on vakaa lataus- ja purkuprosessin aikana. Samanaikaisesti materiaali ei ole myrkyllistä, epäpuhtautta, sillä on hyvä turvallisuustaso, sitä voidaan käyttää korkeassa lämpötilassa ja sillä on laaja valikoima raaka-ainelähteitä. Se on tällä hetkellä akkuteollisuuden kuuma paikka kehitykseen ja tutkimukseen.

Tällä materiaalilla on yllä olevassa kuvassa esitetty kiderakenne.

Käyttöjännitealue: 2,5 ~ 3,6 V, alusta on noin 3,3 V, mikä on alempi kuin 3,7 V litiumkobolttioksidiparisto.

Materiaalin huonon johtavuuden vuoksi on johdettava hiilimateriaali tai johtavat metallihiukkaset seostettava litiumrautafosfaattipartikkeleihin tai litiumrautafosfaattihiukkasten pinta on päällystettävä johtavalla hiilimateriaalilla materiaalin elektronisen johtavuuden parantamiseksi. materiaali; tai seostamalla metalli-ioneilla johtavuuden parantamiseksi. Materiaalin tiheys on alhainen ja akun tilavuuskohtainen kapasiteetti on pieni, vain 180Wh / L (litiumkobolttioksidi voi olla yli 400Wh / L). Pienten paristojen alalla samankokoinen paristo on vähemmän kuin puolet nykyisestä akun kapasiteetista.

3. Litiumrautafosfaattiakku ja sen edut ja haitat

Litiumrautafosfaatin edut:

1. Turvallisuus. Litiumrautafosfaatin turvallisuustaso on paras kaikista materiaaleista. Sillä on tietysti sama turvallisuustaso kuin muilla fosfaateilla. Jos käytät akkuna litiumrautafosfaattia, sinun ei tulisi koskaan murehtia räjähdysongelmasta.

2. Korkea vakaus. Sisältää korkean lämpötilan latauksen, hyvän kapasiteettivakauden, hyvän varastointitehon jne. Tämä on suurin etu ja se on paras kaikista tunnetuista materiaaleista.

3. Ympäristönsuojelu. Koko tuotantoprosessi on puhdasta ja myrkytöntä. Kaikki raaka-aineet eivät ole myrkyllisiä. Toisin kuin koboltti on myrkyllinen aine.

4. Hinta on halpa. Fosfaatti käyttää materiaaleina fosforihappolähdettä, litiumlähdettä ja rautaa, nämä materiaalit ovat erittäin halpoja, niissä ei ole strategisia resursseja ja harvinaisia ​​resursseja.

Litiumrautafosfaatin haitat:

1. Huono johtavuus. Tämä on kriittisin aihe. Syy, miksi litiumrautafosfaattia ei ole käytetty niin laajasti niin myöhään, on suuri ongelma. Tämä ongelma voidaan kuitenkin nyt ratkaista täydellisesti: se on lisätä C: tä tai muita johtavia aineita. Laboratorioraportit voivat saavuttaa erityisen kapasiteetin, joka on 160mAh / g tai enemmän. Yrityksemme tuottama litiumrautafosfaattimateriaali on lisätty johtavan aineen kanssa tuotantoprosessin aikana, eikä sitä tarvitse lisätä akkua valmistettaessa. Itse asiassa materiaalin tulisi olla: LiFePO4 / C, sellainen komposiittimateriaali.

2. Hanan tiheys on pieni. Yleensä se voi saavuttaa vain 1,3-1,5, ja alhaisen hanan tiheyden voidaan sanoa olevan litiumrautafosfaatin suurin haitta. Tämä puute osoittaa, että sillä ei ole etua pienissä akkuissa, kuten matkapuhelimen akkuissa. Vaikka sen tilavuus on liian suuri, se voi korvata litiumkobolttioksidin vain pieninä määrinä, vaikka sillä on alhaiset kustannukset, hyvä turvallisuustaso, hyvä stabiilisuus ja korkeat sykliajat. Tämä puute ei tule näkyviin akkuissa. Siksi litiumrautafosfaattia käytetään pääasiassa akkujen valmistukseen.

3. Tutkimus ja kehitys eivät ole tällä hetkellä syvällisiä. Litiumraudan fosfaatin nykyinen teollistuminen katodimateriaalina ei ole optimistinen. Koska sitä on kehitetty kahden viime vuoden aikana, tutkimusta eri aloilla on jatkettava.

4. Muut

Tehoakkujen alalla turvallisuusongelmien ja litiumkobolttioksidin korkeiden hintojen vuoksi se on leijautunut sähköakkujen oven ulkopuolella, eikä se ole koskaan mennyt täysin paristojen kenttään. Nykyisessä tilanteessa litiumkobaltaattia ja litiummanganaattia käytetään pieninä erinä. Niille ominaisten vikojen vuoksi niitä ei kuitenkaan ole kaupallistettu suurina määrinä. Tuotteet ovat vain pienten erien kokeellisessa tuotantovaiheessa. Tällä hetkellä laajamittainen kaupallistaminen Toiminnassa on edelleen ylitsepääsemättömiä vaikeuksia. Tehoakkujen alalla fosforihappopohjaisilla positiivisilla elektrodimateriaaleilla on pitkä syklin käyttöikä, erinomainen turvallisuustaso, hyvä korkean lämpötilan suorituskyky, erittäin alhainen hinta, ja suorituskyky matalassa lämpötilassa ja purkausaste voi jo saavuttaa litiumkobolttioksidin tason. Siitä tulee lupaavin akkumateriaali, siitä voi tulla nikkeli-kadmium-akkujen pääkorvike seuraavien viiden vuoden aikana, siitä tulee vahva kilpailija lyijyakkujen parissa seuraavien 10 vuoden aikana, ja se voidaan korvata seuraavan 20 vuoden aikana lyijyakkuista on tullut tärkein käynnistysvirtalähde, UPS-virtalähde ja varavirtalähde, ja niistä on tullut johtavia paristoja.

Litiumrautafosfaatin pääongelmat ovat pieni kapasiteetti, korkeat valmistuskustannukset ja vaikeat prosessoinnit akkujen valmistuksessa (sellu, veto, valssaus ja muut prosessit vaativat erityiskäsittelyä, monet yritykset eivät pysty käsittelemään sitä hyvin) purkuaste epävakaa (vaatii erityisen akkuprosessin) koordinointiin, johon prosessi vaikuttaa suuresti) ja nykyinen suuntaus sähkölaitteiden käyttöön on kompakti kehitys, joten akulla on samat vaatimukset myös suurelle energian tiheydelle. Kapasiteetin kannalta litiumrautafosfaatilla ei ole tulevaisuutta. Tietyillä akkukentöillä on etuja, kuten tehoakut.

Litiumrautafosfaatilla on alhainen hanan tiheys ja suuri ominaispinta-ala. Akun edistynyttä tekniikkaa on muutettava, ja akun napaosan pintatiheys on pieni, joten samantyyppisen akun kapasiteetti on pienempi.

Elektrolyytin on myös kehitettävä sopiva elektrolyyttijärjestelmä, ja on vaikeaa suorittaa sen suorituskykyä olemassa olevan kypsän elektrolyytin kanssa.

Lisäksi koska litiumrautafosfaattiakkujen käyttöjännitealue on 2,5-3,6 V ja alusta on noin 3,3 V, siinä ei ole irtotavarana olevaa suojapiiriä ja laturia, sen ominaisuuksien käyttäminen olemassa oleviin elektronisiin laitteisiin on vaikeaaEntistä enemmän tarvitaan teollisuuden yhdentymistä.