Une batterie de phosphate de fer au lithium est un type de batterie au lithium ion qui utilise du phosphate de fer au lithium (LifePo₄) comme matériau d'électrode positif et le carbone (généralement du graphite) comme matériau d'électrode négatif. Ce qui suit est une introduction détaillée à la batterie de phosphate de fer au lithium:
I. Définition et structure
Définition: La batterie de phosphate de fer au lithium est une substance inorganique, la formule chimique est LifePO4, où Li + représente l'ion lithium métallique, Fe représente le fer, PO4²⁻ représente l'ion phosphate.
Structure. À gauche de la batterie se trouve le pôle positif du matériau LifePo₄ dans la structure Olivine. Il est connecté au pôle positif de la batterie par du papier d'aluminium. À droite, l'électrode négative de la batterie composée de carbone (graphite), qui est connectée à l'électrode négative de la batterie par du papier d'aluminium. Au milieu se trouve un diaphragme polymère, qui sépare les électrodes positives et négatives, à travers lesquelles les ions lithium peuvent passer mais les électrons ne le peuvent pas. La batterie est remplie d'électrolytes et enfermée dans une enceinte métallique.
Deuxièmement, le principe de travail
La réaction de charge et de décharge de la batterie de phosphate de fer au lithium est effectuée entre les phases LifePo₄ et Fepo₄.
Pendant le processus de charge, une partie des ions lithium dans le phosphate de fer au lithium est retirée, transférée à l'électrode négative à travers l'électrolyte et intégrées dans le matériau carbone négatif; Dans le même temps, les électrons sont libérés de l'électrode positive et atteignent l'électrode négative du circuit externe pour maintenir l'équilibre de la réaction chimique.
Pendant le processus de décharge, l'auto-électrode de lithium ion sort et atteint l'électrode positive à travers l'électrolyte, tandis que l'électrode négative libère des électrons et atteint l'électrode positive du circuit externe pour fournir de l'énergie au monde extérieur.
3. Caractéristiques et avantages
Densité d'énergie: la batterie de phosphate de fer au lithium a une densité d'énergie élevée, la tension nominale du simple est de 3,2 V LifePO4 et la tension de coupure de charge est de 3,6 V ~ 3,65 V. Ces dernières années, avec les progrès de la technologie, sa densité énergétique continue d'augmenter, et certains excellents fabricants de batteries ont pu atteindre 175-180Wh / kg, voire plus.
Performances de sécurité: Le matériau cathode de la batterie de phosphate de fer au lithium a des performances électrochimiques stables, une plate-forme de charge et de décharge stable, et la structure de la batterie ne changera pas pendant le processus de charge et de décharge, donc les performances de sécurité sont bonnes. Une sécurité élevée peut être maintenue même dans des conditions spéciales telles que le court-circuit, la surcharge, l'extrusion et l'aiguilletage.
Life de cycle: La durée de vie du cycle des batteries au phosphate de fer au lithium est longue, et la durée de vie du cycle du 1C est généralement 2 000 fois, voire plus de 3 500 fois. Pour le marché du stockage d'énergie, il est nécessaire d'atteindre plus de 4000 à 5000 fois et d'assurer une durée de vie de 8 à 10 ans.
Autres avantages: tension de fonctionnement modérée, grande capacité électrique par poids unitaire, puissance de décharge élevée, charge rapide, large plage de température de fonctionnement (y compris de bonnes performances de décharge à basse température et une stabilité à haute température).
4. Champ de demande
En raison de ses excellentes performances, les batteries de phosphate de fer au lithium sont largement utilisées dans de nombreux domaines, en particulier dans le domaine de nouveaux véhicules énergétiques, tels que les véhicules électriques, les vélos électriques, les outils électriques, etc. De plus, il est également largement utilisé dans les systèmes de stockage d'énergie, les alimentations portables et autres champs.
5. Processus de synthèse
Le processus de synthèse de la batterie de lithium au phosphate de fer au lithium a été essentiellement amélioré, ce qui est principalement divisé en méthode de phase solide et méthode de phase liquide. Parmi eux, la méthode de réaction de phase solide à haute température est la plus couramment utilisée, et il existe des chercheurs qui combinent la méthode de synthèse micro-ondes dans la méthode de phase solide avec la méthode de synthèse hydrothermale dans la méthode de phase liquide, c'est-à-dire la méthode hydrothermale micro-ondes. De plus, il comprend également la méthode bionique, la méthode de séchage de refroidissement, la méthode de séchage d'émulsion, la méthode de dépôt au laser d'impulsion, etc. En choisissant la méthode de synthèse appropriée, le produit avec une petite taille de particules et de bonnes performances de dispersion peuvent être synthétisées, afin d'améliorer efficacement les performances de la batterie.
En résumé, la batterie de phosphate de fer au lithium est une sorte de batterie lithium-ion avec d'excellentes performances et une application large. Avec les progrès continus de la technologie et l'expansion continue du marché, ses perspectives de développement futures sont très larges.
