Строение и свойства фосфата лития-железа

Представлен фосфат лития и железа.

Литий-ионные аккумуляторы как своего рода высокоэффективные экологичные в два раза больше Объем аккумулятора, высокое напряжение, высокая плотность энергии (включая соотношение энергии и массы), низкая скорость саморазряда, использование широкого диапазона температур, длительный срок службы, защита окружающей среды, отсутствие памяти Эффект, и преимущества большого тока заряда и разряда. Улучшение характеристик ионно-литиевых батарей в значительной степени зависит от улучшения характеристик электродных материалов, особенно материала анода. Наиболее широко изучаемый в настоящее время катодный материал LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, но из-за токсичности кобальта и ограниченных ресурсов получение литий-никелевой кислоты затруднено, плохая циркуляция и высокие температурные характеристики марганцево-кислых литиевых факторов ограничивают их применение и развитие. Поэтому разработка нового типа высокоэнергетической дешевой батареи очень важна для разработки анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов.

1997, Padhi сообщил о структуре оливина, такой как фосфат лития-железа (LiFePO4), который может быть обратимо встроен в литий, и имеет высокую удельную емкость и хорошие циклические характеристики, электрохимические характеристики стабильны, низкая цена, подождите, пока не появится характеристика, является первым выбором новое поколение экологически чистых анодных материалов, особенно в качестве материалов для литий-ионных аккумуляторов. Открытие фосфата лития-железа вызвало электрохимические академические круги внимание многих исследователей как дома, так и за рубежом, в последние годы, наряду с литиевой батареей, все более и более широкое применение, изучение LiFePO4 увеличивается.

Строение фосфата железа лития

Литий-фосфат железа (LiFePO4) имеет структуру оливина, для слегка закрученной шестисторонней плотной упаковки, пространственная группа типа Pmnb, кристаллическая структура

LiFePO4 на октаэдре FeO6 и тетраэдр PO4 образуют пространственную рамку, положение тетраэдра P, в то время как Fe и Li заполняют октаэдрический промежуток, угол октаэдра Fe, октаэдр Li положения ребра. Решетка октаэдра FeO6 с двумя октаэдрами FeO6 и ребро тетраэдра PO4, а тетраэдр PO4 с октаэдром и ребром двух октаэдров LiO6 FeO6. Поскольку почти шесть сторон расположены близко друг к другу, атомы кислорода из скопления, образующего ион лития, могут быть внедрены только в двумерной плоскости для взлета, и поэтому имеет относительно высокую теоретическую плотность (3,6 г / см3). В этой структуре, Fe2 + / Fe3 + относительно металлического лития, напряжение 3,4 В, теоретическая удельная емкость материала составляет 170 мА · ч / г. В материале образуются прочная ковалентная связь P - O - M, большая стабильность кристаллической структуры материалов, что приводит к материалам с высокой термической стабильностью.

Ван на электрохимических характеристиках LiFePO4 провел подробный анализ, рисунок 2.2 представляет собой вольтамперограммы циклической нагрузки LiFePO4, сформированные в виде пика C - V на рисунке два, при сканировании анода Li + выходит из структуры LixFePO4 и пик окисления при образовании 3,52 В; При сканировании в 4,0 ~ 3,0 Li +, внедренном в структуру LixFePO4, соответствующий пик восстановления при 3,32 В формируется; Кривые C - V показывают, что пик REDOX в электроде LiFePO4 заделан с обратимой реакцией иона лития.

Производительность фосфата лития-железа

1) высокая плотность энергии

Его теоретическая удельная емкость составляет 170 мАч / г, фактическая удельная емкость продукта может быть более 140 мАч / г (0,2 C, 25 ° C).

2) безопасность

Безопасность материала катода литий-ионного аккумулятора; Не содержат вредных тяжелых металлов;

3) долгий срок службы

При условии 100% DOD, может заряжаться и разряжаться более 2000 раз; (Причина: стабильность решетки фосфата лития и железа хорошая, внедренные ионы лития и возникновение удара решетки невелико, поэтому он имеет хорошую обратимость. Электрод с ионной проводимостью плохой, не подходит для сильноточного заряда и разряда, застревает в приложениях. Решение: электроды, покрытые на поверхности проводящим материалом, легированы модификацией электродов.)

Литий-железо-фосфатные батареи. Срок службы и ее температура: использование слишком низкой или слишком высокой температуры в процессе зарядки и разрядки, а также в процессе эксплуатации создают серьезные скрытые проблемы. Электромобили используются, особенно в северном Китае, осенью и зимой нормальное питание от литий-железо-фосфатных батарей или источника питания слишком мало, необходимо отрегулировать температуру рабочей среды для поддержания его производительности. В настоящее время внутреннее решение температуры рабочей среды литий-железо-фосфатной батареи следует рассматривать с учетом пространственных ограничений, обычным решением является использование аэрогелевого одеяла в качестве теплоизоляционного слоя.

4) производительность зарядки

Литий-железо-фосфатный катодный материал литиевой батареи, может использовать большой коэффициент заряда, самый быстрый будет через 1 час до полной зарядки аккумулятора.

Страница содержит содержимое машинного перевода.