Una batería de fosfato de hierro de litio es un tipo de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro de litio (LifePo₄) como el material de electrodo positivo y el carbono (generalmente grafito) como material de electrodo negativo. La siguiente es una introducción detallada a la batería de fosfato de hierro de litio:
I. Definición y estructura
Definición: la batería de fosfato de hierro de litio es una sustancia inorgánica, la fórmula química es LifepO4, donde Li+ representa el ion de litio metálico, Fe representa el hierro, PO4²⁻ representa el ion fosfato.
Estructura. A la izquierda de la batería se encuentra el polo positivo del material de LifePo₄ en la estructura olivina. Está conectado al polo positivo de la batería por papel de aluminio. A la derecha está el electrodo negativo de la batería compuesta de carbono (grafito), que está conectado al electrodo negativo de la batería mediante lámina de cobre. En el medio hay un diafragma de polímero, que separa los electrodos positivos y negativos, a través de los cuales pueden pasar los iones de litio pero los electrones no pueden. La batería está llena de electrolitos y está encerrada en un recinto de metal.
Segundo, el principio de trabajo
La reacción de carga y descarga de la batería de fosfato de hierro de litio se realiza entre las fases LifePo₄ y Fepo₄.
Durante el proceso de carga, se eliminan parte de los iones de litio en el fosfato de hierro de litio, se transfieren al electrodo negativo a través del electrolito e incrustados en el material de carbono negativo; Al mismo tiempo, los electrones se liberan del electrodo positivo y alcanzan el electrodo negativo desde el circuito externo para mantener el equilibrio de la reacción química.
Durante el proceso de descarga, el autoelectrodo de iones de litio sale y alcanza el electrodo positivo a través del electrolito, mientras que el electrodo negativo libera electrones y alcanza el electrodo positivo del circuito externo para proporcionar energía para el mundo exterior.
3. Características y ventajas
Densidad de energía: la batería de fosfato de hierro de litio tiene una alta densidad de energía, el voltaje nominal del único es de 3.2V Batería LifePO4 y el voltaje de corte de carga es de 3.6V ~ 3.65V. En los últimos años, con el progreso de la tecnología, su densidad de energía continúa aumentando, y algunos excelentes fabricantes de baterías han podido lograr 175-180wh/kg, o incluso más.
Rendimiento de seguridad: el material del cátodo de la batería de fosfato de hierro de litio tiene un rendimiento electroquímico estable, una plataforma de carga y descarga estable, y la estructura de la batería no cambiará durante el proceso de carga y descarga, por lo que el rendimiento de seguridad es bueno. La alta seguridad se puede mantener incluso en condiciones especiales como cortocircuito, sobrecarga, extrusión y punción.
Vida del ciclo: la vida del ciclo de las baterías de fosfato de hierro de litio es larga, y la vida del ciclo 1c es generalmente 2,000 veces, o incluso más de 3,500 veces. Para el mercado de almacenamiento de energía, se requiere alcanzar más de 4000-5000 veces y garantizar una vida útil de 8-10 años.
Otras ventajas: voltaje de funcionamiento moderado, gran capacidad de potencia por unidad de peso, alta potencia de descarga, carga rápida, amplio rango de temperatura de funcionamiento (incluido un buen rendimiento de descarga de baja temperatura y estabilidad de alta temperatura).
4. Campo de aplicación
Debido a su excelente rendimiento, las baterías de fosfato de hierro de litio se usan ampliamente en muchos campos, especialmente en el campo de nuevos vehículos de energía, como vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas, etc. Además, también se usa ampliamente en sistemas de almacenamiento de energía, suministros de la estación de energía portátil y otros campos.
5. Proceso de síntesis
El proceso de síntesis de la batería de litio de fosfato de hierro de litio se ha mejorado básicamente, lo que se divide principalmente en el método de fase sólida y el método de fase líquida. Entre ellos, el método de reacción de fase sólida a alta temperatura es el más utilizado, y hay investigadores que combinan el método de síntesis de microondas en el método de fase sólida con el método de síntesis hidrotérmica en el método de fase líquida, es decir, el método hidrotérmico de microondas. Además, también incluye método biónico, método de secado de enfriamiento, método de secado de emulsión, método de deposición de láser de pulso, etc. Al elegir el método de síntesis apropiado, el producto con un tamaño de partícula pequeño y un buen rendimiento de dispersión se puede sintetizar, a fin de mejorar de manera efectiva el rendimiento de la batería.
En resumen, la batería de fosfato de hierro de litio es un tipo de batería de iones de litio con excelente rendimiento y amplia aplicación. Con el progreso continuo de la tecnología y la expansión continua del mercado, sus futuras perspectivas de desarrollo son muy amplias.
