磷酸鐵鋰是什么?
磷酸鐵鋰材料主要用于各種鋰離子電池,與傳統的鋰離子二次電池正極材料,尖晶石結構的LiMn204和層狀結構的LiCoO2相比,LiMPO4的原物料來源更廣泛、價格更低廉且無環境污染。
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料有很多種,主要有鉆酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鉆酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料,而其它正極材料由于多種原因,目前在市場上還沒有大量生產。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講,磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程,這一原理與鉆酸鋰,錳酸鋰完全相同。
1、磷酸鐵鋰性能特點
(1)高能量密度
磷酸鐵鋰理論比容量為170mAh/g,產品實際比容量可超過140 mAh/g(0.2C,
25℃);
(2)安全性
磷酸鐵鋰是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;
(3)壽命長
在100%DOD條件下,可以充放電2000次以上;(原因:磷酸鐵鋰晶格穩定性好,鋰離子的嵌入和脫出對晶格的影響不大,故而具有良好的可逆性。存在的不足是電子離子傳到率差,不適宜大電流的充放電,在應用方面受阻。解決方法:在電極表面包覆導電材料、摻雜進行電極改性。
(4)無記憶效應
(5)充電性能
用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰電池,可以使用大倍率充電,最快可在1小時內將電池充滿。
2、磷酸鐵鋰物理參數
(1)粒度分布
將粉未試樣按粒度不同分為若干級,每一級粉末(按質量、按數量或按體積)所占的百分率。
表示粒度特性的幾個關鍵指標:
①D50:一個樣品的累計粒度分布百分數達到50%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%,小于它的顆粒也占50%,D50也叫中位徑或中值粒徑。
D50常用來表示粉體的平均粒度。
②D97:一個樣品的累計粒度分布數達到97%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。D97常用來表示粉體粗端的粒度指標。其它如D16、D90等參數的定義與物理意義與D97相似。
(2)振實密度(tap density)
在規定條件下容器中的粉未經振實后所測得的單位容積的質量。
p=m/v 式中:
p一粉未的振實密度,g/cm3
m一粉料的質量,g
v一粉料振實后的體積,cm3
(3)比表面積(specific surface area)
單位體積或單位質量顆粒的總表面積,單位:m2/g
(4)碳含量(C%)
單位體積或單位質量中碳元素的含量,單位:%
(5)水分
單位體積或單位質量中水份的含量
(6)XRD(X-ray diffraction)
X射線衍射,通過對材料進行X射線衍射,分析其衍射圖譜,獲得材料的成分、材料內部原子或分子的結構或形態等信息的研究手段。
(7)克容量
即單位重量的電池或活性物質所能放出的電量,單位mAh/g。