リン酸鉄リチウムの構造と性質

リン酸鉄リチウムが導入されました

高性能グリーンの一種であるリチウムイオン電池2回電池容量、高電圧、高エネルギー密度（エネルギーと質量比を含む）、低自己放電率、広い温度範囲の使用、長いサイクル寿命、環境保護、メモリーなし効果があり、大電流の充電と放電の利点があります。リチウムイオン電池の性能を向上させるためには、電極材料、特にアノード材料の性能を向上させることに大きく依存します。今日最も広く研究されているカソード材料であるLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4ですが、コバルトの毒性と限られた資源の結果として、リチウムニッケル酸の調製は困難であり、マンガン酸リチウム因子の循環性能と高温性能が低く、それらの用途と開発が制限されています。したがって、リチウムイオン電池のアノード材料の開発には、新しいタイプの高エネルギー安価な開発が非常に重要です。

1997年、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん石構造で報告されたPadhiは、可逆的にリチウムを埋め込むことができ、高い比容量と優れたサイクル性能を持ち、電気化学的性能は安定しており、価格は特性を待つために低く、最初の選択肢です特にパワーリチウムイオン電池材料としての新世代のグリーンアノード材料。リン酸鉄リチウムの発見により、電気化学の学界は国内外の多くの研究者の注目を集め、近年、リチウム電池とともに、LiFePO4の研究がますます広く行われています。

リン酸鉄リチウムの構造

リン酸鉄リチウム（LiFePO4）はかんらん石構造をしており、わずかにねじれた6パーティの最密充填の場合、空間群はPmnbタイプ、結晶構造です。

LiFePO4 by FeO6八面体とPO4四面体はスペースフレーム、P四面体位置を形成し、FeとLiは八面体ギャップ、Fe八面体位置の角度、Li八面体エッジ位置を埋めます。 2つのFeO6八面体を持つFeO6八面体を格子化し、PO4四面体エッジを結合し、一方、FeO6 2つのLiO6八面体八面体とエッジを持つPO4四面体を結合します。ほぼ6つのパーティが密集しているため、リチウムイオンを生成する蓄積の酸素原子は、離陸するために2次元平面にのみ埋め込まれ、したがって比較的高い理論密度（3.6 g / cm3）を持ちます。 Fe2 + / Fe3 +比較的金属リチウム電圧3.4V、材料固有容量の理論は170 ma・h / gです。材料は強力なP-O-M共有結合を形成し、材料の結晶構造の安定性が非常に高く、熱安定性の高い材料になります。

詳細な分析を行ったLiFePO4の電気化学的性能について、図2.2は、C-V図2のピークで形成されたサイクル負荷ボルタンモグラムLiFePO4であり、アノードスキャンでLi +がLixFePO4構造から出現し、3.52V形成で酸化ピークになります。 LixFePO4構造に埋め込まれた4.0〜3.0 Li +でスキャンすると、3.32Vの形成で対応する還元ピークが発生します。 C-V曲線は、可逆的リチウムイオン反応が埋め込まれたLiFePO4電極のREDOXピークを示しています。

リン酸鉄リチウムの性能

1）高エネルギー密度

その理論上の比容量は170MAH / gであり、製品の実際の比容量は140 MAH / g（0.2 C、25°C）を超える可能性があります。

2）セキュリティ

リチウムイオン電池のカソード材料の安全性です。有害な重金属を含まないでください。

3）長い耐用年数

DOD 100％の条件下で、2000回以上の充電と放電が可能です;（理由：リン酸鉄リチウムの格子安定性が良好で、リチウムイオンが埋め込まれ、格子衝撃の出現が大きくないため、可逆性が良好です。欠点はイオン伝導性電極は貧弱で、大電流の充電と放電には適さず、アプリケーションでスタックします。解決策：導電性材料の表面にコーティングされた電極、電極修飾がドープされています。）

リン酸鉄リチウム電池の耐用年数とその温度は、充電および放電プロセスと使用プロセスでの温度の使用が低すぎたり高すぎたりすると、非常に悪い隠れた問題が発生します。電気自動車は特に中国北部で使用されており、秋冬にはリン酸鉄リチウム電池の通常の電力供給または電力供給が低すぎるため、性能を維持するために作業環境の温度を調整する必要があります。現在、国内の解決策は、リン酸鉄リチウム電池の温度作業環境をスペースの制限と見なす必要があります。一般的な解決策は、エアロゲルブランケットを断熱層として使用することです。

4）充電性能

リチウム電池のリン酸鉄リチウム陰極材料は、大きな充電比を使用することができ、電池がいっぱいになるまで1時間で最速になります。

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