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1、高能量密度,其理论比容量为170mAh/g,产品实际比容量已超过150 mAh/g(0.2C, 25°C);
2、安全性,是目前最安全的锂离子电池正极材料;而且不含任何对人体有害的重金属元素。
3、寿命长。在100%DOD条件下,可以充放电2000次以上,这是原因磷酸铁锂晶格稳定性好,锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大,故而具有良好的可逆性。存在的不足是电子离子传到率差,不适宜大电流的充放电。为了将其应用到电动车和电动工具上,人们在材料的表面包覆导电材料(主要是碳)、掺杂其他金属氧化物取代部分Fe的晶格位置,已经使磷酸亚铁锂的导电性提高了100万倍以上。现在,该材料制成的锂离子电池,可以进行10--20C甚至30C的大电流放电和充电,而且放电性能优良。)
4、无记忆效应;
5.、电性能,磷酸亚铁锂正极材料的锂电池,可以使用大倍率充电,现在最快可在30分钟内将电池充满。
具体的物理参数:
松装密度:0.8g/cm
振实密度:1.1--1.4g/cm
中位粒径:2.0--5.0um
比表面积<15m/g
涂片参数:
LiFePo4:C:PVDF=90:3:7
极片压实密度:2.1-2.4g/cm
电化性能:
克容量>150mAh/g ,测试条件:半电池:0.2C,4--2.0V,大于154mAh;根据实际电池0.2C放电,放电电压:3.65V--2.5V,温度25℃,放电容量大于150mAh。
循环次数2000次
磷酸亚铁锂电极材料主要用于动力锂离子电池。
自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属,M为CoFe两者之组合:LiFeCOPO4)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等研究人员,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(LiMPO4), 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。
磷酸亚铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。目前全球已经有很多厂家开始了工业化生产,国内国际磷酸铁锂材料生产商有:
国内:天津斯特兰 北大先行 湖南瑞翔 苏州恒正。其中天津斯特兰现在材料稳定批量产业化生产,北大先行小批量生产,台湾立凯电能,也实现了批量生产。
国际:加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、日本sony。 其中A123规模最大且得到美国政府的大力资助。
磷酸亚铁锂放电容量大,价格相对低廉,无毒性,不造成环境污染。世界各国正竞相研究,实现产业化生产。
但是磷酸亚铁锂材料的振实密度低,影响了其制成电池后电容量的发挥。
目前主要的生产方法为活法,产品指标不稳定。
锂离子电池的性能主要取决于正负极材料,磷酸亚铁锂作为锂离子电池的正极材料是近几年才出现的事,国内开发出大容量磷酸亚铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的,这些也正是动力电池最重要的技术指标。1CDOD充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧,穿刺不爆炸。磷酸亚铁锂正极材料可以做成更大容量锂离子电池,更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。其无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜,寿命长等优点,是新一代锂离子电池的理想正极材料。
磷酸铁 一、中文化学名:磷酸铁,正磷酸铁磷酸铁产品图片二、英文化学名:Ferrous Phosphate 三、FePO4·2H2O,分子量186.82,CAS号:13463-10-0 四、物...
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...
网络信息比较混乱,总结一下每吨价格10—15万元不等。
正交橄榄石结构的LiFePO4 正极材料已逐渐成为国内外新的研究热点。该新型正极材料集中了LiCoO2、LiCoxNiyMnzO2(x y z=1)、LiMn2O4 这3种目前在锂离子电池上大量使用的正极材料的优点:不含贵重元素,原料廉价,资源极大丰富;工作电压适中(3.2V);平台特性好,电压极平稳(可与稳压电源媲美);理论容量大(170mAh/g);结构稳定,安全性能极佳(O 与P 以强共价键牢固结合,使材料很难析氧分解);高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料;循环性能好;充电时体积缩小,与碳负极材料配合时的体积效应好;与大多数电解液系统兼容性好,储存性能好;无毒,为真正的绿色材料。
与LiCoO2、LiCoxNiyMnzO2(x y z=1)、LiMn2O4 等正极材料相比,LiFePO4 正极材料在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势,可望成为中大容量、中高功率锂离子电池首选的正极材料。
该材料的产业化和普及应用对降低锂离子电池成本,提高电池安全性,扩大锂离子电池产业,促进锂离子电池大型化、高功率化具有十分重大的意义,将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中的应用成为现实。
然而,磷酸铁锂堆积密度低的缺点一直难以找到有效的解决方法,这阻碍了材料的实际应用。钴酸锂的理论密度为5.1g/cm3,商品钴酸锂的振实密度一般为2.2-2.4g/cm3;而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm3,本身就比钴酸锂要低得多。
为提高导电性,人们掺入导电碳材料,又显著降低了材料的堆积密度,使得一般掺碳磷酸亚铁锂的振实密度只有1.0-1.3g/cm3。如此低的堆积密度使得磷酸亚铁锂的体积比容量比钴酸锂低很多,制成的电池体积大,成本相对较高,影响了实际应用。
因此,提高磷酸亚铁锂的堆积密度和体积比容量对磷酸亚铁锂的实用化具有决定意义。粉体材料的颗粒形貌、粒径及其分布直接影响材料的堆积密度,为此,人们对磷酸亚铁锂材料向球形方向进行研究。研究和实际应用表明,球形产品不仅具有堆积密度高、体积比容量大等突出优点,而且还具有优异的流动性、分散性和可加工性能,十分有利于制作正极材料浆料和电极片的涂覆,提高极片品质;此外,相对于无规则的颗粒,规则的球形颗粒表面比较容易包覆完整、均匀、牢固的修饰层,因此球形产品更有希望通过表面修饰进一步改善综合性能。
人们进行湿法前驱体预处理、2次烧结的研究。在此基础上,添加含碳的材料和过渡元素氧化物、稀土元素氧化物等方式,采用二价铁盐或三价铁盐、磷酸或磷酸盐、氨水为原料,通过控制结晶技术合成高密度球形磷酸亚铁前驱体,再与锂源、碳源共混热处理,通过碳热还原法合成掺碳的高密度近球形磷酸亚铁锂。该磷酸亚铁锂粉体材料由单分散球形颗粒组成、粒径可达到4.5-10μm、振实密度可达1.4-1.8g/cm3、可逆容量超过了150mAh/g,导电性提高了100万倍的LiFePO4 正极材料,这对磷酸亚铁锂材料应用到大容量、高功率的锂离子电池上成为可能,极大地促进该材料的产业化。 2100433B
正极材料纳米磷酸铁锂成都完成中试
2010年8月初,作为高品质蓄电池重要的正极材料纳米磷酸铁锂,在成都市高新区顺利完成中试,并形成600t/a的生产能力。
磷酸铁锂电池应用于通信基站
目前磷酸铁锂电池,在通信领域已经开始应用,由于通信基站众多,未来 的前途不可限量。 通信用磷酸铁锂电池的节能减排应用 2011-06-09 14:04 出处:中国通信网作者:李志华 唐志雄 [导读 ] 磷酸铁锂电池(简称:铁锂电池、铁电池,本文称“铁电池”),是一种正极材料为 磷酸亚铁锂( LiFePO4)的新型蓄电池,由于铁电池具有循环寿命长、耐高温、体积小、重 量轻、无污染等优点,移动通信、电动汽车、国家电网等行业都在对其进行研究和使用。其 中通信行业在各研究院所技术专家的初步论证下建立了多种铁电池的试验站点, 探究铁电池 的节能减排效益。 通信用磷酸铁锂电池的 节能减排应用 磷酸铁锂 电池(简称:铁锂电池、 铁电池 ,本文称“铁电池”),是一种正极材料为 磷酸亚铁锂( LiFePO4)的新型蓄电池,由于铁电池具有循环寿命长、耐高温、体积小、重 量轻、无污染等优点, 移动通信 、电动汽
编者按
对于磷酸铁锂正极材料而言,其性能优劣关键指标包括:粒径、振实密度、压实密度、比表面积、加工性能及电化学性能。
【文/ 锂想生活(ID:LIB-Life),作者:格开自厚】本文主要介绍磷酸铁锂正极材料,内容包括:
一、磷酸铁锂的结构及其特性
二、磷酸铁锂的充放电原理
三、磷酸铁锂的改性
四、磷酸铁锂的制备
五、磷酸铁锂的应用
六、磷酸铁锂与其他正极材料的性能比较
一、磷酸铁锂的结构及其特性
磷酸铁锂是一种无机化合物,属于正交晶系橄榄石型结构,其主要应用于锂离子电池正极材料。理论比容量为170mAh/g,全电池实际可超过140mAh/g。准确的名称是:磷酸亚铁锂,业界习惯性称为:磷酸铁锂。
其晶体结构为橄榄石结构,如图所示,其中,FeO6八面体,PO4四面体。在充放电过程中,Li+ 的可逆嵌脱,对应于Fe3+ /Fe2+的互相转换,电压平台在3.45 V(vs.Li+/Li),且平台较长。
由于P-O键键能非常大,所以PO4四面体很稳定,在充放电过程中起到结构支撑作用,因此LiFePO4有很好的抗高温和抗过充电性能,同时由于LiFePO4和完全脱锂状态下的FePO4的结构很相近,所以LiFePO4的循环性能也很好。
Li+完全脱出时,体积减小6.81%,而密度增加了2.59%;经过多次充放电后,橄榄石结构依然稳定,铁原子仍处于八面体位置。
但是,LiFePO4 的导电性非常差,主要原因为:
(1)在LiFePO4 结构中,相邻的FeO6 八面体通过共顶点连接(共顶点的八面体电子导电率较低),故其电子导电率低;
(2)PO4 四面体位于FeO6 八面体之间,这在一定程度上阻碍了Li+ 的扩散运动,同时由于稳定的PO4四面体使得Li+移动的自由体积小,使脱嵌运动受到影响;
(3)在充放电过程中,脱嵌锂到一定程度时,锂离子在LiFePO4 /FePO4 两相界面的扩散受扩散控制。
磷酸铁锂充放电过程是在LiFePO4与FePO4两相之间进行的。充电时,Li+从LiFePO4中脱离出来,Fe2+变成Fe3+,形成FePO4相;放电时,Li+嵌入FePO4中,Fe3+变成Fe2+,形成LiFePO4相。
磷酸铁锂改性的主要方向包括:纳米化、包覆和掺杂。
由于磷酸铁锂材料锂离子的扩散系数小,非纳米LiFePO4的粒子大,限制了其大电流性能,因此必须进行纳米化。纳米化后性能显著提高:
➀因纳米粒子的小尺寸效应,减小了锂离子嵌入脱出深度和行程,保证大电流放电时容量不衰减。
➁纳米粒子高的比表面积,增大了反应界面。
➂纳米粒子更多的晶粒边界,提供了快速的离子扩散通道。
➃大的比表面积和孔隙的形成能够提供更多的扩散通道,保证电解液的充分浸泡和足够的锂离子。
➄聚集的纳米粒子的间隙,缓解锂离子在嵌入和脱出时的应力,提高循环寿命。
➅随LiFePO4颗粒的减小LiFePO4 /FePO4两相的不相混溶区也会变小,放电容量增大。
磷酸铁锂的合成工艺路线主要有:⑴草酸亚铁工艺;⑵磷酸铁工艺;⑶氧化铁工艺。
对于磷酸铁锂正极材料而言,其性能优劣关键指标包括:粒径、振实密度、压实密度、比表面积、加工性能及电化学性能。单纯关注某一指标意义不大,只有从物理和化学性能两方面结合起来看才有意义。
磷酸铁锂材料主要性能指标及其意义如下:
(1)粒度分布(um):影响倍率性能等;越小越好;
(2)振实密度(g/cm3):单位体积具有的能力,越大越好;
(3)比表面积(m2/g):越大反应界面越大;
(4)粒型:颗粒外貌影响电池放电容量,球形为宜;
(5)XRD:检测材料的纯度及结构是否完善;
(6)水份含量(%):合浆时是否造成PVDF结团;
(7)杂质含量:影响电池安全性、自放电性能;
(8)电化学性能:容量、不可逆容量、能量密度等。
一、中文化学名:磷酸亚铁
二、英文化学名:Ferrous(II) Phosphate
三、化学式:Fe3(PO4)2·8H2O,分子量501.61。
四、物性:白蓝色单斜晶体。比重2.58。溶于稀酸,不溶于水、醋酸、醇。在自然界中以蓝铁矿形式存在。多由亚铁盐溶液与磷酸钠作用而得。
五、技术规格:
电池级磷亚铁技术标准
Fe2+≥32.5%
Ca2+≤50ppm
Mg2+≤50ppm
Na+≤50ppm
K+≤50ppm
Cu2+≤10ppm
Cr3+≤10ppm
Pb2+≤15ppm
以上为生产磷酸铁锂电池材料专用规格。也可用作催化剂及制造陶瓷等。
六、包装:25KG/袋。 外袋为纸塑复合袋,内衬高压聚乙烯薄膜。
七、用途:主要用于制造磷酸铁锂电池材料。
前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 分类与型号
4.1 分类
4.2 型号
4.3 磷酸亚铁锂蓄电池模块的组成
5 技术要求
5.1 外观
5.2 极性
5.3 外形尺寸及质量
5.4 技术要求
5.5 安全性
5.6 环境要求