Una batteria di fosfato di ferro al litio è un tipo di batteria a ioni di litio che utilizza fosfato di ferro al litio (LifePo₄) come materiale dell'elettrodo positivo e carbonio (di solito grafite) come materiale elettrodo negativo. Quella che segue è un'introduzione dettagliata alla batteria del fosfato di ferro al litio:
I. Definizione e struttura
Definizione: la batteria del fosfato di ferro al litio è una sostanza inorganica, la formula chimica è LifePO4, in cui Li+ rappresenta lo ione al litio metallico, Fe rappresenta ferro, PO4²⁻ rappresenta ioni fosfato.
Struttura. A sinistra della batteria c'è il polo positivo del materiale Lifepo₄ nella struttura di olivina. È collegato al polo positivo della batteria mediante foglio di alluminio. A destra è l'elettrodo negativo della batteria composta da carbonio (grafite), che è collegato all'elettrodo negativo della batteria mediante foglio di rame. Nel mezzo c'è un diaframma polimerico, che separa gli elettrodi positivi e negativi, attraverso i quali gli ioni di litio possono passare ma gli elettroni non possono. La batteria è riempita con elettroliti e chiusa in un contenitore metallico.
Secondo, il principio di lavoro
La reazione di carica e scarica della batteria del fosfato di ferro al litio viene eseguita tra le fasi LifePo₄ e Fepo₄.
Durante il processo di ricarica, parte degli ioni di litio nel fosfato di ferro al litio viene rimossa, trasferite sull'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita e incorporate nel materiale di carbonio negativo; Allo stesso tempo, gli elettroni vengono rilasciati dall'elettrodo positivo e raggiungono l'elettrodo negativo dal circuito esterno per mantenere l'equilibrio della reazione chimica.
Durante il processo di scarico, l'autolettrodo a ioni di litio esce e raggiunge l'elettrodo positivo attraverso l'elettrolita, mentre l'elettrodo negativo rilascia elettroni e raggiunge l'elettrodo positivo dal circuito esterno per fornire energia per il mondo esterno.
3. Caratteristiche e vantaggi
Densità di energia: la batteria del fosfato di ferro al litio ha un'alta densità di energia, la tensione nominale del singolo è batteria LifePO4 da 3,2 V e la tensione di taglio della carica è 3,6 V ~ 3,65 V. Negli ultimi anni, con l'avanzamento della tecnologia, la sua densità di energia continua ad aumentare e alcuni eccellenti produttori di batterie sono stati in grado di raggiungere 175-180W/kg o anche più in alto.
Prestazioni di sicurezza: il materiale catodico della batteria del fosfato di ferro al litio ha prestazioni elettrochimiche stabili, una piattaforma di ricarica e scarico stabile e la struttura della batteria non cambierà durante il processo di ricarica e scarica, quindi le prestazioni di sicurezza sono buone. L'elevata sicurezza può essere mantenuta anche in condizioni speciali come corto circuito, sovraccarico, estrusione e aghi.
Vita ciclo: la durata del ciclo delle batterie del fosfato di ferro al litio è lunga e la durata del ciclo 1C è generalmente 2000 volte o anche più di 3.500 volte. Per il mercato di accumulo di energia, è necessario raggiungere più di 4000-5000 volte e garantire una durata di 8-10 anni.
Altri vantaggi: tensione operativa moderata, grande capacità di potenza per unità di peso, alta potenza di scarico, carico rapido, ampio intervallo di temperatura operativa (compresi prestazioni di scarico a bassa temperatura e stabilità ad alta temperatura).
4. Campo dell'applicazione
A causa delle sue eccellenti prestazioni, le batterie al fosfato di ferro al litio sono ampiamente utilizzate in molti campi, specialmente nel campo di nuovi veicoli energetici, come veicoli elettrici, biciclette elettriche, utensili elettrici e così via. Inoltre, è anche ampiamente utilizzato nei sistemi di accumulo di energia, forniture di stazioni di alimentazione portatili e altri campi.
5. Processo di sintesi
Il processo di sintesi della batteria al litio del fosfato di ferro al litio è stato sostanzialmente migliorato, che è principalmente diviso in metodo di fase solida e metodo di fase liquida. Tra questi, il metodo di reazione di fase solida ad alta temperatura è il più comunemente usato e ci sono ricercatori che combinano il metodo di sintesi a microonde nel metodo della fase solida con il metodo di sintesi idrotermale nel metodo della fase liquida, cioè il metodo idrotermico a microonde. Inoltre, include anche il metodo bionico, il metodo di asciugatura del raffreddamento, il metodo di asciugatura dell'emulsione, il metodo di deposizione laser a impulsi e così via. Scegliendo il metodo di sintesi appropriato, il prodotto con dimensioni di piccole particelle e buone prestazioni di dispersione possono essere sintetizzati, in modo da migliorare efficacemente le prestazioni della batteria.
In sintesi, la batteria del fosfato di ferro al litio è una sorta di batteria agli ioni di litio con prestazioni eccellenti e ampia applicazione. Con il continuo progresso della tecnologia e la continua espansione del mercato, le sue prospettive di sviluppo future sono molto ampie.
