磷酸铁锂的用途

   2023-03-20 780
核心提示:磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料,主要用于各种锂离子电池。 自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4的橄榄石结构的锂电池正极材料之后, 1997年美国德克萨斯州立大学John. B. Goodenough等研究群,也接着报导了LiFePO4


磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料,主要用于各种锂离子电池。 自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4的橄榄石结构的锂电池正极材料之后, 1997年美国德克萨斯州立大学John. B. Goodenough等研究群,也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性。


美国与日本不约而同地发表橄榄石结构, 使得该材料受到了极大的重视,并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料,尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比,LiMPO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。


磷酸铁锂主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。


锂离子电池作正极材料:涂碳铝箔在锂电池应用中的优势


1.抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;

2.降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;

3.提高一致性,增加电池的循环寿命;

4.提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;

5.保护集流体不被电解液腐蚀;

6.改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。


导电涂层


利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新,覆碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒,均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上。它能提供极佳的静态导电性能,收集活性物质的微电流,从而可以大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻,并能提高两者之间的附着能力,可减少粘结剂的使用量,进而使电池的整体性能产生显著的提升。


涂层分水性(水剂体系)和油性(有机溶剂体系)两种类型。


涂碳铝箔/铜箔的性能优势


1.显著提高电池组使用一致性,大幅降低电池组成本。如:

明显降低电芯动态内阻增幅 ;

提高电池组的压差一致性 ;

延长电池组寿命 ;

大幅降低电池组成本。


2.提高活性材料和集流体的粘接附着力,降低极片制造成本。如:

改善使用水性体系的正极材料和集电极的附着力;

改善纳米级或亚微米级的正极材料和集电极的附着力;

改善钛酸锂或其他高容量负极材料和集电极的附着力;

提高极片制成合格率,降低极片制造成本。

使用涂碳铝箔后极片粘附力由原来10gf提高到60gf(用3M胶带或百格刀法),粘附力显著提高。


3.减小极化,提高倍率和克容量,提升电池性能。如:

部分降低活性材料中粘接剂的比例,提高克容量;

改善活性物质和集流体之间的电接触;

减少极化,提高功率性能。

其中C-AL为涂碳铝箔,E-AL为蚀刻铝箔,U-AL为光铝箔


4.保护集流体,延长电池使用寿命。如:

防止集流极腐蚀、氧化;

提高集流极表面张力,增强集流极的易涂覆性能;

可替代成本较高的蚀刻箔或用更薄的箔材替代原有的标准箔材。


材料缺点


1、导电性差。

这个问题是其最关键的问题。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用,这是一个主要的问题。但是,这个问题已经可以得到的解决:就是添加C或其它导电剂。实验室报道可以达到160mAh/g以上的比容量。我们公司生产的磷酸铁锂材料在生产过程中已经添加了导电剂,不需要制作电池时添加。实际上材料应该为:LiFePO4/C,这样一个复合材料。


2、振实密度较低。

一般只能达到1.3-1.5g/ml,低的振实密度可以说是磷酸铁锂的最大缺点。这一缺点决定了它在小型电池如手机电池等没有优势。即使它的成本低,安全性能好,稳定性好,循环次数高,但如果体积太大,也只能小量的取代钴酸锂。这一缺点在动力电池方面不会突出。因此,磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。


磷酸铁锂产业技术与产品现状分析


各国都把电池产业摆在国家发展战略的重要位置,配套资金和各种政策面支持的力度很大,电动汽车用锂离子动力电池已成为市场和研发的热点。研究的主要正极材料包括锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP) 、镍钴锰(NCM)。

磷酸铁锂电池是一种推广价值极高的新型锂电池,是电池产业未来发展的核心产品之一。相比其他动力电池有无可比拟的优势。磷酸铁锂产品正处于产业的萌芽阶段,产品未来市场巨大,作为一个新兴的、具有战略投资价值的产业,值得产业资本或风险资本去关注和投资。

 
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