리튬 철 인산 염 배터리의 간략한 소개

1. 정의리튬 인산 철 배터리

리튬 인산 철 전지는 양극 인산염으로 리튬 인산 철을 사용하는 리튬 이온 배터리를 의미한다.

리튬-이온 배터리를위한 많은 종류의 음극 재료, 주로 리튬 코발 테이트, 리튬 망가 네이트, 리튬 니켈 레이트, 삼원 재료, 리튬 철 포스페이트 등이있다. 이들 중에서, 리튬 코발트 산화물은 현재 대부분의 음극 재료로서 사용된다. 리튬-이온 배터리 인 반면, 다른 캐소드 물질은 현재 여러 가지 이유로 시장에서 대량 생산되지 않는다. 리튬 철 인산염은 또한 리튬 이온 배터리 중 하나입니다. 재료의 원리에서, 인산 철 리튬은 또한 층간 삽입 / 삽입 제거 공정이다. 이 원리는 리튬 코발트 산화물 및 리튬 망가 네이트와 정확히 동일합니다.

리튬 인산 철은 안전성, 사이클 수명 이점 및 재료 비용의 이점으로 인해 점차 리튬 이온 전력 배터리 시장에 진입하고있다.

2. 리튬 인산 철 음극 재료

1997 년 AKPadhi는 리튬 인산 철 (LiFePO4)이 리튬을 디 인터 칼 레이션하는 기능을 가지고 있다고 처음으로보고했다. 이 물질은 올리 빈형 포스페이트 기반 리튬 층간 삽입 물질, LiMPO4 (M : Mn, Fe, Co, Ni)를 가지며 리튬 이온 배터리에 매우 유망한 음극 물질이되었다. 리튬 이온 배터리 용 양극 재료 인 리튬 인산 철은 전기 화학 성능이 우수하고, 충 방전 플랫폼이 매우 안정적이며, 충 방전 과정에서 구조가 안정적이다. 동시에,이 물질은 무독성, 비 오염성, 우수한 안전성을 가지며 고온 환경에서 사용될 수 있으며 광범위한 원료 공급원을 가지고 있습니다. 현재 배터리 산업에서 개발 및 연구를위한 핫스팟입니다.

이 재료는 위의 그림에 표시된 결정 구조를 가지고 있습니다.

작동 전압 범위 : 2.5 ~ 3.6V, 플랫폼은 약 3.3V이며 3.7V 리튬 코발트 산화물 배터리보다 낮습니다.

재료의 전도성이 좋지 않기 때문에, 전도성 탄소 재료 또는 전도성 금속 입자를 리튬 철 포스페이트 입자로 도핑하거나, 리튬 철 포스페이트 입자의 표면을 전도성 탄소 재료로 코팅하여 전자 전도성을 향상시킬 필요가있다. 재료; 또는 전도성을 향상시키기 위해 금속 이온으로 도핑. 재료의 밀도가 낮고 배터리의 부피 특정 용량이 낮으며 180Wh / L (리튬 코발트 산화물은 400Wh / L 이상일 수 있음)입니다. 소형 배터리 분야에서 동일한 크기의 배터리는 기존 배터리 용량의 절반 미만입니다.

3. 리튬 인산 철 배터리 및 그 장단점

인산 철 리튬의 장점 :

1. 안전. 인산 철 리튬의 안전 성능은 현재 모든 재료 중에서 최고입니다. 물론 다른 인산염과 동일한 안전성을 가지고 있습니다. 리튬 인산 철을 배터리로 사용하면 폭발 문제에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

2. 높은 안정성. 고온 충전, 우수한 용량 안정성, 우수한 저장 성능 등을 포함합니다. 이는 가장 큰 장점이며 알려진 모든 재료 중에서 가장 좋습니다.

3. 환경 보호. 전체 생산 공정은 깨끗하고 무독성입니다. 모든 원료는 무독성입니다. 코발트와 달리 독성 물질입니다.

4. 가격이 싸다. 인산염은 인산 공급원, 리튬 공급원 및 철 공급원을 재료로 사용하며,이 재료는 매우 저렴하고 전략적 자원이없고 희귀 한 자원이 아닙니다.

리튬 인산 철의 단점 :

1. 열악한 전도성. 이 문제는 가장 중요한 문제입니다. 인산 철 리튬이 늦게 널리 사용되지 않은 이유는 중요한 문제입니다. 그러나 이제는이 문제를 완벽하게 해결할 수 있습니다. C 또는 기타 전도성 물질을 추가하는 것입니다. 실험실 보고서는 160mAh / g 이상의 특정 용량에 도달 할 수 있습니다. 당사에서 생산하는 리튬 인산 철 재료는 생산 공정 중에 도전 제를 첨가하여 제조 할 때 배터리를 첨가 할 필요가 없습니다. 실제로, 재료는 LiFePO4 / C와 같은 복합 재료 여야합니다.

2. 탭 밀도가 낮습니다. 일반적으로 1.3-1.5에 도달 할 수 있으며 낮은 탭 밀도는 리튬 인산 철의 가장 큰 단점이라고 할 수 있습니다. 이 단점은 휴대폰 배터리와 같은 소형 배터리에서는 이점이 없다는 것을 결정합니다. 비록 비용이 저렴하고, 안전 성능이 우수하고, 안정성이 높으며 사이클 시간이 길지만 부피가 너무 크면 소량의 리튬 코발트 산화물 만 대체 할 수 있습니다. 이 단점은 전원 배터리에서 두드러지지 않습니다. 따라서 리튬 인산 철은 주로 전원 배터리를 만드는 데 사용됩니다.

3. 현재 연구 개발은 심층적이지 않다. 캐소드 물질로서 리튬 인산 철의 현재 산업화는 낙관적이지 않다. 지난 2 년간 개발되었으므로 다양한 분야의 연구가 계속되어야합니다.

4. 기타

전력 배터리 분야에서, 리튬 코발트 산화물의 안전 문제 및 높은 가격으로 인해, 전력 배터리의 문 외부에 떠오르고 있으며, 전력 배터리 분야에 완전히 들어간 적이 없다. 현재 상황은 리튬 코발 테이트 및 리튬 망가 네이트가 작은 배치로 사용되는 것이다. 그러나 고유 한 결함으로 인해 대량으로 상용화되지 않았습니다. 제품은 소규모 배치의 시험 생산 단계에만 있습니다. 현재 대규모 상용화 운영에는 여전히 어려움이 있습니다. 전력 배터리 분야에서, 인산 계 양극 재료는 긴 사이클 수명, 우수한 안전 성능, 우수한 고온 성능, 매우 저렴한 가격, 및 저온 성능 및 속도 방전이 이미 리튬 코발트 산화물 수준에 도달 할 수있다. 가장 유망한 전원 배터리 재료가되고, 향후 5 년 내에 니켈-카드뮴 배터리의 주요 대체물이 될 수 있으며, 향후 10 년 내에 납 축전지의 강력한 경쟁자가 될 것이며, 향후 20 년 납산 배터리는 주요 시작 전원 공급 장치, UPS 전원 공급 장치 및 백업 전원 공급 장치가되었으며 2 차 배터리의 리더가되었습니다.

리튬 인산 철의 주요 문제는 용량이 낮고 제조 비용이 높으며 배터리 생산 (펄프, 인발, 압연 및 기타 프로세스는 특별한 처리가 필요하고 많은 회사가 잘 처리 할 수 ​​없음) 속도 방전 불안정한 (특정 배터리 프로세스가 필요함) 어려운 처리입니다 프로세스에 의해 크게 영향을받는 조정) 및 전기 기기의 현재 사용 추세는 소형 개발이므로, 배터리는 또한 높은 에너지 밀도에 대한 동일한 요구 사항을 갖는다. 용량 관점에서 리튬 인산 철은 미래가 없습니다. 특정 배터리 분야에는 전원 배터리와 같은 장점이 있습니다.

리튬 인산 철은 탭 밀도가 낮고 비 표면적이 크다. 배터리의 첨단 기술을 변경해야하며 배터리 극 조각의 표면 밀도가 낮으므로 동일한 유형의 배터리 용량이 낮습니다.

전해질은 또한 적절한 전해질 시스템을 재개발 할 필요가 있으며, 기존의 성숙한 전해질로 그 성능을 발휘하기 어렵다.

또한, 인산 철 리튬 배터리의 작동 전압 범위는 2.5 ~ 3.6V이고 플랫폼은 약 3.3V이므로 벌크 보호 회로 및 충전기가 없으므로 기존 전자 장비에 특성을 발휘하기가 어렵습니다.산업 통합이 필요합니다.