リン酸鉄リチウム電池の簡単な紹介

1.の定義リン酸鉄リチウム電池

リン酸鉄リチウム電池とは、リン酸鉄リチウムを正極材料として用いたリチウムイオン電池をいう。

リチウムイオン電池の正極材料には多くの種類があり、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料、リン酸鉄リチウムなどがあります。これらのうち、現在、コバルト酸リチウムが大部分の正極材料として使用されています。リチウムイオン電池、他のカソード材料は現在さまざまな理由で市場で大量生産されていません。リン酸鉄リチウムもリチウムイオン電池の一つです。材料の原理から、リン酸鉄リチウムもインターカレーション/デインターカレーションプロセスです。この原理は、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムとまったく同じです。

リン酸鉄リチウムは、安全性、サイクル寿命の利点、および材料コストの利点により、徐々にリチウムイオンパワーバッテリー市場に参入しています。

2.リン酸鉄リチウム正極材料

1997年にAKPadhiは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）にリチウムを挿入する機能があることを初めて報告しました。この材料は、オリビン型リン酸塩ベースのリチウム挿入材料LiMPO4（M：Mn、Fe、Co、Ni）を備えており、リチウムイオンバッテリー用の非常に有望なカソード材料となっています。リチウムイオン電池の正極材料としてのリン酸鉄リチウムは、良好な電気化学的性能を備え、充電および放電プラットフォームは非常に安定しており、構造は充電および放電プロセス中に安定しています。同時に、この素​​材は無毒、無公害、優れた安全性能、高温環境での使用が可能で、幅広い原料源を持っています。現在、バッテリー業界では開発と研究のホットスポットとなっています。

この材料は上の図に示す結晶構造を持っています。

動作電圧範囲：2.5〜3.6V、プラットフォームは約3.3Vで、3.7Vのコバルト酸リチウム電池よりも低いです。

材料の導電性が低いため、導電性炭素材料または導電性金属粒子をリン酸鉄リチウム粒子にドープするか、リン酸鉄リチウム粒子の表面を導電性炭素材料でコーティングして、電子伝導性を向上させる必要があります。素材;または導電率を向上させるために金属イオンでドーピング。材料の密度は低く、バッテリーの体積固有容量はわずか180Wh / Lです（コバルト酸リチウムは400Wh / Lを超える可能性があります）。小型バッテリーの分野では、同じサイズのバッテリーは既存のバッテリー容量の半分未満です。

3.リン酸鉄リチウム電池とその利点と欠点

リン酸鉄リチウムの利点：

1.安全。リン酸鉄リチウムの安全性能は、現在すべての材料の中で最高です。もちろん、他のリン酸塩と同じ安全性能を持っています。バッテリーとしてリン酸鉄リチウムを使用する場合、爆発の問題を心配するべきではありません。

2.高い安定性。高温充電、優れた容量安定性、優れた保管性能などを含みます。これは最大の利点であり、既知のすべての材料の中で最高です。

3.環境保護。製造工程全体がクリーンで無毒です。すべての原材料は無毒です。コバルトとは異なり、有毒物質です。

4.価格が安い。リン酸はリン酸源、リチウム源、鉄源を材料として使用します。これらの材料は非常に安価で、戦略的資源や希少資源はありません。

リン酸鉄リチウムの欠点：

1.導​​電性が悪い。この問題は最も重要な問題です。リン酸鉄リチウムがあまり普及していない理由は大きな問題です。ただし、この問題は完全に解決できるようになりました。Cまたはその他の導電剤を追加することです。研究所のレポートは、160mAh / g以上の特定の容量に達する可能性があります。当社のリン酸鉄リチウム原料は、製造工程で導電剤を添加しており、電池製造時に添加する必要がありません。実際、材料はLiFePO4 / Cのような複合材料でなければなりません。

2.タップ密度が低い。一般的には1.3〜1.5しか到達できず、タップ密度が低いことがリン酸鉄リチウムの最大の欠点であると言えます。この欠点は、携帯電話のバッテリーなどの小さなバッテリーには利点がないと判断します。低コスト、優れた安全性能、優れた安定性、高いサイクルタイムを備えていますが、体積が大きすぎると、少量のコバルト酸リチウムしか交換できません。この欠点は、パワーバッテリーでは目立ちません。そのため、リン酸鉄リチウムは主にパワーバッテリーの製造に使用されます。

3.現在、研究開発は詳細ではありません。カソード材料としてのリン酸鉄リチウムの現在の工業化は楽観的ではない。過去2年間に開発されたため、さまざまな分野の研究を継続する必要があります。

4.その他

パワーバッテリーの分野では、安全性の問題とコバルト酸リチウムの高価格のため、パワーバッテリーのドアの外に浮かんでおり、パワーバッテリーの分野に完全に参入したことはありません。現在の状況では、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムが少量ずつ使用されています。しかしながら、それらの固有の欠陥のために、それらは大量に商品化されていない。製品は少量ロットの試作段階のみです。現在、大規模な商品化まだいくつかの乗り越えられない困難が運営にあります。パワーバッテリーの分野では、リン酸ベースの正極材料は、長いサイクル寿命、優れた安全性能、優れた高温性能、非常に低価格を備えており、低温性能とレート放電はすでにコバルト酸リチウムのレベルに達することができます。それは最も有望なパワー電池材料となり、今後5年間でニッケルカドミウム電池の主な代替品になる可能性があり、今後10年間で鉛蓄電池の強力な競争相手となり、次の20年鉛蓄電池は主な始動電源、UPS電源およびバックアップ電源になり、二次電池のリーダーになりました。

リン酸鉄リチウムの主な問題は、低容量、高い製造コスト、およびバッテリー製造における困難な処理です（パルプ、延伸、圧延などのプロセスは特別な処理を必要とし、多くの企業はそれをうまく処理できません）レート放電不安定（特定のバッテリープロセスが必要）調整は、プロセスによって大きく影響されます）、および電化製品の使用の現在の傾向はコンパクトな開発であるため、バッテリーには高い体積エネルギー密度に対する同じ要件があります。容量の観点から、リン酸鉄リチウムには未来がありません。パワーバッテリーなど、特定のバッテリー分野には利点があります。

リン酸鉄リチウムは、タップ密度が低く、比表面積が大きい。バッテリーの高度な技術を変更する必要があり、バッテリーポールピースの面密度が低いため、同じタイプのバッテリーの容量は低くなります。

電解液も適切な電解液システムを再開発する必要があり、既存の成熟した電解液でその性能を発揮することは困難です。

また、リン酸鉄リチウム電池の動作電圧範囲は2.5〜3.6V、プラットフォームは約3.3Vであるため、バルク保護回路や充電器がなく、既存の電子機器にその特性を発揮することが難しいent、そして必要な全体は業界の統合です。