La estructura y propiedades del fosfato de hierro y litio.

Se introduce el fosfato de hierro y litio

baterías de iones de litio como una especie de verde de alto rendimiento dos veces El volumen de la batería, alto voltaje, alta densidad de energía (incluida la relación de energía y masa), baja tasa de autodescarga, uso de un amplio rango de temperatura, ciclo de vida largo, protección del medio ambiente, sin memoria efecto, y pueden las ventajas de una gran carga y descarga de corriente. Para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio, depende en gran medida de mejorar el rendimiento de los materiales de los electrodos, especialmente el material del ánodo. El material de cátodo más ampliamente estudiado en la actualidad es LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, pero como resultado de los recursos limitados y tóxicos del cobalto, la preparación del ácido de níquel y litio es difícil, el rendimiento de circulación deficiente y el rendimiento de alta temperatura de los factores de litio ácido de manganeso, restringen su aplicación y desarrollo. Por lo tanto, el desarrollo del nuevo tipo de alta energía barata es muy importante para el desarrollo de los materiales de ánodo para baterías de iones de litio.

1997, Padhi informó que con una estructura de olivina como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4) se puede incrustar de manera reversible el litio, y tiene una alta capacidad específica y un buen rendimiento de ciclo, el rendimiento electroquímico es estable, el precio es bajo, espere una característica, es la primera opción de una nueva generación de materiales de ánodo verde, especialmente como materiales de baterías de iones de litio de potencia. El descubrimiento del fosfato de hierro y litio provocó en los círculos académicos electroquímicos la atención de muchos investigadores tanto en el país como en el extranjero, en los últimos años, junto con la batería de litio. La aplicación cada vez más amplia, el estudio de LiFePO4 está aumentando.

La estructura del fosfato de hierro y litio.

El fosfato de litio y hierro (LiFePO4) tiene una estructura de olivina, para un empaque cerrado de seis partes ligeramente retorcido, el grupo espacial es de tipo Pmnb, estructura cristalina

LiFePO4 por octaédrico FeO6 y tetraedro PO4 forman el marco espacial, posición tetraedro P, mientras que Fe y Li llenan el espacio octaédrico, el ángulo Fe de la posición octaédrica, el octaedro Li de la posición del borde. Enrede un octaedro de FeO6 con dos octaedros de FeO6 y une un borde tetraédrico de PO4, mientras que el tetraedro de PO4 con un octaedro de octaedro de FeO6 y dos de LiO6 y un borde. Debido a que casi seis partes están estrechamente dispuestas, los átomos de oxígeno de la acumulación de la fabricación de iones de litio solo se pueden incrustar en el plano bidimensional para despegar y, por lo tanto, tiene una densidad teórica relativamente alta (3.6 g / cm3) .En esta estructura, Fe2 + / Fe3 + voltaje de litio relativamente metálico de 3.4 V, la teoría de la capacidad específica del material es 170 ma · h / g. En el material forma un fuerte enlace covalente P - O - M, gran estabilidad de la estructura cristalina de los materiales, dando lugar a materiales con alta estabilidad térmica.

Wang sobre el rendimiento electroquímico de LiFePO4 hizo un análisis detallado, la figura 2.2 es el ciclo de carga voltammo gramos LiFePO4, formado en C - V figura dos pico, en el barrido del ánodo Li + emerge de la estructura LixFePO4 y el pico de oxidación en la formación de 3,52 V; Al escanear en 4.0 ~ 3.0 Li + incrustado en la estructura LixFePO4, el pico de reducción correspondiente a la formación de 3.32 V; Las curvas C - V muestran que el pico REDOX en el electrodo LiFePO4 incrustado con una reacción de iones de litio reversible.

El rendimiento del fosfato de hierro y litio.

1) alta densidad de energía

Su capacidad específica teórica es 170 MAH / g, la capacidad específica real del producto puede ser más de 140 MAH / g (0.2 C, 25 ° C).

2) seguridad

Es la seguridad del material del cátodo de la batería de iones de litio; No contiene metales pesados nocivos;

3) larga vida útil

Bajo la condición de 100% DOD, puede cargar y descargar más de 2000 veces; (razón: la estabilidad de la red de fosfato de hierro y litio es buena, los iones de litio incrustados y la aparición del impacto de la red no es grande, por lo que tiene una buena reversibilidad. Las deficiencias son El electrodo de conductividad iónica es deficiente, no es adecuado para grandes cargas y descargas de corriente, se atasca en las aplicaciones. Solución: los electrodos recubiertos en la superficie del material conductor, dopados con modificación del electrodo.)

Baterías de fosfato de hierro y litio La vida útil y su temperatura es, el uso de una temperatura demasiado baja o demasiado alta en el proceso de carga y descarga y el proceso de uso produce problemas ocultos muy graves. Los automóviles eléctricos se utilizan especialmente en el norte de China, en otoño e invierno, la fuente de alimentación normal de las baterías de fosfato de hierro y litio o la fuente de alimentación es demasiado baja, es necesario ajustar la temperatura del entorno de trabajo para mantener su rendimiento. En la actualidad, la solución doméstica del entorno de trabajo de la temperatura de la batería de fosfato de hierro y litio debe considerarse como limitaciones de espacio, la solución común es utilizar la manta de aerogel como capa de aislamiento térmico.

4) rendimiento de carga

El material de cátodo de fosfato de hierro y litio de la batería de litio, puede usar una gran relación de carga, el más rápido será en 1 hora hasta que la batería esté llena.

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