1 磷酸铁锂电池的工作原理
磷酸铁锂电池的内部结构中正极材料是具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4 )在电池内部的左边构成,右边是由石墨组成的负极材料,中间是允许锂离子(Li +)通过,却阻止电子通过的聚合物隔膜。
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在充电的时候,磷酸铁锂电池中正极LiFePO4 失去电子使其Li +从正极中迁出从而形成FePO4 ,然后,由于电场和浓度差的相互作用,它通过聚合物膜转移到负极。
以下是磷酸铁锂电池的充放电机理:
![充放电机理 充放电机理](//ziboxinyan.com/FileUpload/ueditor_s/upload/2021-9/27/6376834903335550972310525.png)
2 常用的磷酸铁锂生产工艺及其优缺点
(1)草酸亚铁工艺:工艺简单、
配料容易控制;缺点是需要多次烧结,而且在预烧过程中有大量氨气排出,污染环境,腐蚀设备,需要对废气进行处理,环保压力较大;性能优异的草酸亚铁前驱体的制备十分重要,由于草酸亚铁制备成本较高,草酸亚铁工艺制备磷酸铁锂正极材料的成本较高。
(2)铁红工艺:优点是工艺环保、氧化铁成本较低;缺点是综合性能差。
(3)全湿法工艺:优点是原料溶于水中,可以达到离子、分子水平的混合,制备出的材料一致性较好,这种工艺制备出的正极材料具有较好的低温性能和倍率性能。缺点是这种工艺制备出的磷酸铁锂还需要在高温下煅烧进行碳包覆,水热过程中需加入过量的氢氧化锂,成本较高,水热反应还需在高温高压下进行,对设备要求很高,操作比较危险,不利于工业化生产。
(4)磷酸铁工艺:优点是磷酸铁可以同时提供铁源和磷源,配料过程中只需要加入锂盐和碳源即可;缺点是磷酸铁前驱体的化学成份、结构、物理化学性质、
反应活性很大程度上决定了制得的磷酸铁锂正极材料的综合性能。
3 磷酸铁锂与三元锂电池的比较
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(1)循环寿命:磷酸铁锂寿命超长,循环寿命长达2000次以上;三元锂一般在800次左右,比磷酸铁锂寿命短很多
(2)安全性:磷酸铁锂经过测试即使在最恶劣的交通事故中也不会爆炸;三元锂在强烈的碰撞下会有出现爆炸的危险,对消费者的生命安全构成威胁
(3)耐高温:耐高温,磷酸铁锂电热峰值可达350C~500C;在耐高温性能方面,三元锂电耐温峰值只在200C左右,比磷酸铁锂差很多
(4)耐低温:普通磷酸铁锂比其他普通三元锂离子电池相比要差些,零下20度以下容量大打折扣;
(5)充电速度:可以实现快速充电,磷酸铁锂可以实现3C至5C倍率充电;三元锂相比磷酸铁锂充电速度较低。
(6)电子导电率:磷酸铁锂电子电导率低,相对其他三元锂离子电池正极材料的导电率低
(7)振实密度:与其他三元锂电池比,在振实密度上磷酸铁锂略低
4国内主要磷酸铁锂产业链及其主要公司
国内主要磷酸铁锂主要供应商有:湖南雅城、湖南裕能、川恒股份、中核钛白、正太新材料、宁夏百川、湖北云翔、安达科技、宁夏百川、天赐材料、广东光华.
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