O baterie de fosfat de fier de litiu este un tip de baterie cu ioni de litiu care folosește fosfat de fier de litiu (Lifepo₄) ca material pozitiv al electrodului și carbon (de obicei grafit) ca material de electrod negativ. Următoarea este o introducere detaliată a bateriei fosfatului de fier de litiu:
I. definiție și structură
Definiție: Bateria fosfat de fier de litiu este o substanță anorganică, formula chimică este LIFEPO4, unde Li+ reprezintă ionul de litiu metalic, Fe reprezintă fier, PO4²⁻ reprezintă ion fosfat.
Structura. În stânga bateriei se află polul pozitiv al materialului LifePo₄ în structura olivinei. Este conectat la polul pozitiv al bateriei prin folie de aluminiu. În dreapta este electrodul negativ al bateriei compus din carbon (grafit), care este conectat la electrodul negativ al bateriei prin folie de cupru. În mijloc este o diafragmă polimerică, care separă electrozii pozitivi și negativi, prin care ionii de litiu pot trece, dar electronii nu pot. Bateria este umplută cu electroliți și închisă într -o incintă metalică.
În al doilea rând, principiul de lucru
Reacția de încărcare și descărcare a bateriei de fosfat de fier de litiu se efectuează între fazele LifePo₄ și Fepo₄.
În timpul procesului de încărcare, o parte din ionii de litiu din fosfatul de fier de litiu sunt îndepărtați, transferați la electrodul negativ prin electrolit și încorporate în materialul de carbon negativ; În același timp, electronii sunt eliberați de la electrodul pozitiv și ajung la electrodul negativ din circuitul extern pentru a menține echilibrul reacției chimice.
În timpul procesului de descărcare, autolectrodul ionului de litiu iese și ajunge la electrodul pozitiv prin electrolit, în timp ce electrodul negativ eliberează electroni și ajunge la electrodul pozitiv din circuitul extern pentru a oferi energie pentru lumea exterioară.
3. Caracteristici și avantaje
Densitatea energetică: Bateria fosfatului de fier de litiu are o densitate ridicată a energiei, tensiunea nominală a single-ului este de 3,2V LIFEPO4 BATERIE, iar tensiunea de tăiere de încărcare este de 3,6V ~ 3,65V. În ultimii ani, odată cu progresul tehnologiei, densitatea energetică continuă să crească, iar unii producători de baterii excelente au reușit să obțină 175-180Wh/kg sau chiar mai mari.
Performanță de siguranță: Materialul catod al bateriei de fosfat de fier de litiu are performanțe electrochimice stabile, o platformă de încărcare și descărcare stabilă, iar structura bateriei nu se va schimba în timpul procesului de încărcare și descărcare, astfel încât performanța de siguranță este bună. Siguranța ridicată poate fi menținută chiar și în condiții speciale, cum ar fi scurtcircuit, supraîncărcare, extrudare și ac.
Durata de viață a ciclului: Durata de viață a bateriilor cu fosfat de fier de litiu este lungă, iar durata de viață a ciclului 1C este în general de 2.000 de ori, sau chiar de peste 3.500 de ori. Pentru piața de stocare a energiei, este necesar să ajungă de peste 4000-5000 de ori și să asigure o durată de viață de serviciu de 8-10 ani.
Alte avantaje: tensiune de funcționare moderată, capacitate mare de putere pe greutate unitară, putere de descărcare ridicată, încărcare rapidă, interval de temperatură de funcționare largă (inclusiv performanță bună de descărcare de temperatură scăzută și stabilitate la temperatură ridicată).
4. Câmpul de aplicație
Datorită performanței sale excelente, bateriile cu fosfat de fier de litiu sunt utilizate pe scară largă în multe câmpuri, în special în domeniul noilor vehicule energetice, cum ar fi vehicule electrice, biciclete electrice, unelte electrice și așa mai departe. În plus, este utilizat pe scară largă în sistemele de stocare a energiei, aprovizionarea portabilă a centralelor electrice și alte câmpuri.
5. Procesul de sinteză
Procesul de sinteză al bateriei de litiu cu fosfat de fier de litiu a fost îmbunătățit practic, ceea ce este împărțit în principal în metoda fazei solide și metoda fazei lichide. Printre ele, metoda de reacție în faza solidă la temperatură ridicată este cea mai frecvent utilizată și există cercetători care combină metoda de sinteză a microundelor în metoda fazei solide cu metoda de sinteză hidrotermică în metoda fazei lichide, adică metoda hidrotermică cu microunde. În plus, include și metoda bionică, metoda de uscare a răcirii, metoda de uscare a emulsiei, metoda de depunere a laserului puls și așa mai departe. Alegând metoda de sinteză adecvată, produsul cu dimensiunea mică a particulelor și o performanță bună de dispersie poate fi sintetizat, astfel încât să îmbunătățească eficient performanța bateriei.
În rezumat, bateria cu fosfat de fier de litiu este un fel de baterie cu litiu-ion, cu performanțe excelente și o aplicare largă. Odată cu progresul continuu al tehnologiei și extinderea continuă a pieței, perspectivele sale viitoare de dezvoltare sunt foarte largi.
