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公司新聞
鋰電池常用正負極材料磷酸鐵鋰介紹
2020-04-20IP屬地 火星529

鋰離子電池常用的正極材料有錳酸鋰,鈷酸鋰,磷酸鐵鋰以及三元材料等,常用的負極材料包括碳材料及硅基材料等。

在鋰離子電池材料中,負極材料屬于重要的組成部分,能夠對整體電池的性能產生較大影響。目前,負極材料主要被劃分為兩個類別,一種為商業化應用的碳材料,例如天然石墨、軟碳等,另一類為正處于研發狀態,但是市場前景一片大好的非碳負極材料,例如硅基材料、合金材料、錫金材料等等。

磷酸鐵鋰(LFP):能量密度低,安全性突出

磷酸鐵鋰是目前廣受關注的正極材料之一,理論比容量為170mAh/g,實際比容量可達150mAh/g以上。其主要特點是成本低廉,安全性非常好,循環壽命高,這些特點使得磷酸鐵鋰材料迅速成為研究熱點,磷酸鐵鋰電池也在電動汽車領域有了廣泛的應用。

磷酸鐵鋰的缺點也較為明顯,即能量密度低。原因有兩點:

一是磷酸鐵鋰材料的電壓僅有3.3V左右,低于其他正極材料,這使得磷酸鐵鋰電池儲存能量較低;二是磷酸鐵鋰導電性較差,需要納米化并進行包覆才能獲得良好的電化學性能,這使得材料變得蓬松,壓實密度較低。兩者綜合作用,使得磷酸鐵鋰電池的能量密度低于鈷酸鋰和三元電池。因此磷酸鐵鋰電池主要應用于電動大巴車及少量乘用車中。

磷酸鐵是否近期將被淘汰?近期新能源汽車安全事故頻發,被認為將很快被三元材料取代的磷酸鐵鋰再次進入人們的視野,人們希望通過對磷酸鐵鋰進行改性提高其容量。目前已有學者通過在磷酸鐵鋰中摻入Mn元素使其擁有更高的電壓和更高的能量密度,也有相關研究通過復合技術將磷酸鐵鋰與NCM三元材料進行混合,在保持三元素電池較高能量密度的同時可以有效提升其安全性能。

磷酸鐵鋰的應用領域主要有:

⑴ 儲能設備

太陽能、風力發電系統之儲能設備,不斷電系統UPS,配合太陽能電池使用作為儲能設備(比亞迪已經在生產此類電池);

⑵ 電動工具類

高功率電動工具(無線),電鉆、除草機等;

⑶ 輕型電動車輛

電動機車,?電動自行車,?休閑車,?高爾夫球車,?電動推高機,?清潔車,混合動力汽車(HEV),近期2-3年的目標;

⑷ 小型設備

醫療設備:電動輪椅車,電動代步車),玩具(遙控電動飛機,車,船);

⑸ 其它小型電器

礦燈,植入性的醫療器械(磷酸鐵鋰無毒性,鋰電池僅鐵鋰可滿足要求),替代鉛酸,鎳氫,鎳鎘,鋰鈷,鋰錳類電池在小型電器上的應用。

(6)移動電源

德國新能源公司Deboch經過長期研究,成功研發和量產了復合納米材料的磷酸鐵鋰電池,提高了單位容量比,克服了磷酸鐵鋰單位體積過大,不適用于數碼產品領域的難題。現在單節32650(直徑32mm,長度65mm)規格電池,容量突破6000mAh,通過兩節搭配,就能達到12000mAh。移動電源能量高達38.4Wh,足以給5.3Wh(1432mAh)的iPhone4S充電近6次,適合長途戶外旅行的用戶。

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