Zalety i wady baterii LiFePO4

LiFePO4 battery advantages and disadvantages
⭐LFP nie zawiera ani niklu, ani kobaltu, które są w ograniczonej podaży i drogie. (dla trójki)
⭐ Chemia LFP ma dłuższy cykl życia niż inne metody litowo-jonowe
Akumulatory LiFePO4 mają wolniejsze tempo utraty pojemności (znane również jako dłuższa żywotność kalendarza) w porównaniu do akumulatorów litowo-jonowych, takich jak akumulatory litowo-jonowe (LiPo) lub akumulatory litowo-jonowe ze spinelem manganowym (LiMn2O4). Po roku gęstość energii ogniw LiCoO2 jest zasadniczo taka sama jak w przypadku aLiFePO.
⭐ W porównaniu z innymi zakładami chemicznymi litowo-jonowymi, ważną zaletą jest stabilność termiczna i stabilność chemiczna. Wiązanie P-O w krysztale fosforanu litowo-żelazowego jest stabilne i trudne do rozkładu i nie będzie przypominać kwasu kobaltowego nawet w wysokiej temperaturze lub przeładowaniu. Struktura podobna do litu zapada się i wytwarza ciepło lub tworzy silne substancje utleniające. Temperatura rozkładu fosforanu litowo-żelazowego wynosi około 600 ° C, więc ma dobre bezpieczeństwo.
Skupienie: Niski koszt, minimalna cena baterii 80 USD/kWh (12,5 USD Wh/$)
Wady: żywotność baterii trójskładnikowej jest wysoka, wydajność ładowania jest wysoka, wydajność w niskich temperaturach jest gorsza niż w przypadku litu trójskładnikowego

Badania nad kierunkiem błędu baterii litowo-żelazowo-fosforanowej
1. Zanieczyszczenia w aktywnym materiale elektrody prowadzą do awarii akumulatora.
Podczas syntezy LiFePO4 pojawi się niewielka ilość zanieczyszczeń, takich jak Fe2O3 i Fe. Zanieczyszczenia te ulegną zmniejszeniu na powierzchni elektrody ujemnej i mogą przedostać się do separatora i spowodować wewnętrzne zwarcie. Gdy LiFePO4 jest wystawiony na działanie powietrza przez długi czas, wilgoć może uszkodzić baterię. We wczesnych stadiach starzenia na powierzchni materiału tworzy się amorficzny fosforan żelaza. Jego lokalny skład i struktura są podobne do LiFePO4(OH); po wprowadzeniu OH LiFePO4 jest stale zużywany, wykazując wzrost objętości; później powoli rekrystalizuje, tworząc LiFePO4(OH). Zanieczyszczenie Li3PO4 w LiFePO4 jest elektrochemicznie obojętne. Im wyższa zawartość zanieczyszczeń w anodzie grafitowej, tym większa nieodwracalna utrata pojemności.
2. Bateria ulega awarii z powodu metody formowania
Nieodwracalna utrata aktywnych jonów litu jest najpierw odzwierciedlona w jonach litu zużywanych podczas tworzenia warstwy międzyfazowej ciało stałe-elektrolit. Badania wykazały, że podwyższenie temperatury formacji powoduje nieodwracalną utratę jonów litu. Wraz ze wzrostem temperatury formowania wzrośnie proporcja składników nieorganicznych w folii SEI. Gaz uwolniony podczas przejścia z części organicznej ROCO2Li do składnika nieorganicznego Li2CO3 spowoduje więcej defektów w folii SEI. Duża ilość jonów litu rozpuszczonych przez te defekty będzie interkalować do ujemnej elektrody grafitowej.
(1) Podczas procesu formowania skład i grubość folii SEI utworzonej przez ładowanie niskoprądowe są jednolite, ale czasochłonne; ładowanie wysokim prądem prowadzi do większej liczby reakcji ubocznych, co powoduje zwiększoną nieodwracalną utratę jonów litu i ujemną impedancję interfejsu elektrody. , ale oszczędza czas. Czas; obecnie tryb formowania prądu stałego o małym prądzie - prąd stały o dużym prądzie i stałe napięcie jest częściej używany, więc można rozważyć zalety obu.
Awaria baterii z powodu wilgoci w środowisku produkcyjnym
W praktycznej produkcji akumulatory nieuchronnie wchodzą w kontakt z powietrzem, ponieważ materiały dodatnie i ujemne to w większości cząstki o rozmiarach mikro lub nano, a cząsteczki rozpuszczalnika w elektrolicie mają duże ujemnie naładowane grupy karbonylowe i zmienne podwójne wiązania węgiel-węgiel. Wszystkie te łatwo wchłaniają wilgoć z powietrza.
(2) Cząsteczka wody reaguje z solą litu (zwłaszcza LiPF6) w elektrolicie, sól litu rozkłada się i zużywa elektrolit (rozkłada się z wytworzeniem PF5) i wytwarza kwasowe formy HF. Zarówno PF5, jak i HF zniszczą folię SEI, a HF będzie również sprzyjać korozji aktywnego materiału LiFePO4. Cząsteczki wody również złuszczają anodę grafitową z włożoną litem, tworząc wodorotlenek litu na spodzie folii SEI. Ponadto rozpuszczony w elektrolicie O2 przyspiesza również starzenie się akumulatorów LiFePO4.
W procesie produkcyjnym, oprócz procesu produkcyjnego, który wpływa na wydajność akumulatorów, głównymi czynnikami powodującymi awarię akumulatorów LiFePO4 są surowce (w tym woda) oraz zanieczyszczenia w procesie formowania, a więc czystość materiału, środowisko kontrola wilgotności, metoda formowania itp. czynniki są krytyczne.

Leave a comment

Please note, comments must be approved before they are published