Avantajele și dezavantajele bateriei LiFePO4

LiFePO4 battery advantages and disadvantages
⭐LFP nu conține nici nichel, nici cobalt, ambele fiind în aprovizionare limitată și scumpe. (pentru ternar)
⭐ Chimia LFP are un ciclu de viață mai lung decât alte metode Li-ion
Bateriile LiFePO4 au o rată mai lentă de pierdere a capacității (cunoscută și sub numele de viață calendaristică mai lungă) în comparație cu chimicalele bateriilor cu litiu-ion, cum ar fi bateriile cu cobalt (LiCoO) sau mangan spinel (LiMn2O4), bateriile cu polimer litiu-ion (bateriile LiPo) sau bateriile cu litiu-ion. După un an, densitatea de energie a celulelor LiCoO2 este în general aproximativ aceeași cu cea a aLiFePO.
⭐ În comparație cu alte instalații chimice cu ioni de litiu, un avantaj important este stabilitatea termică și stabilitatea chimică. Legătura P-O din cristalul de fosfat de fier de litiu este stabilă și greu de descompus și nu va fi ca acidul de cobalt chiar și la temperatură ridicată sau supraîncărcare. Structura asemănătoare litiului se prăbușește și generează căldură sau formează substanțe oxidante puternice. Temperatura de descompunere a fosfatului de litiu fier este de aproximativ 600 ° C, deci are o siguranță bună.
Focus: cost redus, preț minim al bateriei de 80 USD/kWh (12,5 USD/$)
Dezavantaje: durata de viață a bateriei ternară este mare, eficiența de încărcare este ridicată, performanța la temperaturi scăzute este mai slabă decât litiul ternar

Cercetări privind direcția defecțiunii bateriei cu litiu fosfat de fier
1. Impuritățile din materialul electrodului activ duc la defectarea bateriei.
În timpul sintezei LiFePO4, va apărea o cantitate mică de impurități, cum ar fi Fe2O3 și Fe. Aceste impurități vor fi reduse pe suprafața electrodului negativ și pot pătrunde în separator și pot provoca un scurtcircuit intern. Când LiFePO4 este expus la aer pentru o perioadă lungă de timp, umiditatea poate deteriora bateria. În primele etape ale îmbătrânirii, pe suprafața materialului se formează fosfat amorf de fier. Compoziția și structura sa locală sunt similare cu cele ale LiFePO4(OH); odată cu introducerea OH, LiFePO4 este consumat continuu, arătând o creștere a volumului; mai târziu, recristalizează încet pentru a forma LiFePO4(OH). Impuritatea Li3PO4 din LiFePO4 este inertă electrochimic. Cu cât este mai mare conținutul de impurități al anodului de grafit, cu atât este mai mare pierderea de capacitate ireversibilă.
2. Bateria se defectează din cauza metodei de formare
Pierderea ireversibilă a ionilor de litiu activi se reflectă mai întâi în ionii de litiu consumați în timpul formării filmului interfacial solid-electrolit. Studiul a constatat că creșterea temperaturii de formare a dus la pierderea ireversibilă a ionilor de litiu. Când temperatura de formare crește, proporția componentelor anorganice din filmul SEI va crește. Gazul eliberat în timpul trecerii de la partea organică ROCO2Li la componenta anorganică Li2CO3 va provoca mai multe defecte în pelicula SEI. O cantitate mare de ioni de litiu dizolvați de aceste defecte se vor intercala în electrodul negativ de grafit.
(1) În timpul procesului de formare, compoziția și grosimea peliculei SEI formată prin încărcare cu curent scăzut sunt uniforme, dar necesită timp; încărcarea cu curent ridicat va duce la mai multe reacții secundare, ducând la creșterea pierderii ireversibile de ioni de litiu și a impedanței negative a interfeței electrodului. , dar economisește timp. Timp; acum, modul de formare a curentului constant de curent mic - curent constant de curent ridicat și tensiune constantă este utilizat mai frecvent, astfel încât avantajele ambelor pot fi luate în considerare.
Defecțiunea bateriei din cauza umidității din mediul de producție
În producția practică, bateriile intră inevitabil în contact cu aerul, deoarece materialele pozitive și negative sunt în mare parte particule de dimensiuni micro sau nano, iar moleculele de solvent din electrolit au grupări carbonil mari încărcate negativ și legături duble carbon-carbon variabile. Toate acestea absorb ușor umezeala din aer.
(2) Molecula de apă reacţionează cu sarea de litiu (în special LiPF6) din electrolit, sarea de litiu se descompune şi consumă electrolitul (se descompune pentru a forma PF5) şi produce specia acidă HF. Atât PF5 cât și HF vor distruge filmul SEI, iar HF va promova, de asemenea, coroziunea materialului activ LiFePO4. Moleculele de apă exfoliază, de asemenea, anodul de grafit introdus cu litiu, formând hidroxid de litiu în partea de jos a peliculei SEI. În plus, O2 dizolvat în electrolit accelerează și îmbătrânirea bateriilor LiFePO4.
În procesul de producție, pe lângă procesul de producție care afectează performanța bateriei, principalii factori care cauzează defectarea bateriilor de putere LiFePO4 includ materiile prime (inclusiv apa) și impuritățile din procesul de formare, astfel încât puritatea materialului, mediul înconjurător controlul umidității, metoda de formare etc. factorii sunt critici.

Leave a comment

Please note, comments must be approved before they are published