Il-batteriji LFP huma kkaratterizzati minn prestazzjoni tajba taċ-ċiklu, iżda l-prestazzjoni tar-rata tagħhom hija ferm agħar minn dik tal-batteriji tal-litju ternarji. Għalhekk, it-titjib tal-prestazzjoni tar-rata tal-batteriji LFP jista 'jinkiseb billi tiffoka kemm fuq il-materja prima kif ukoll fuq id-disinn tal-formulazzjoni.
I. Bottlenecks fil-Prestazzjoni tar-Rata tal-Lithium Iron Phosphate
Il-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFePO₄, LFP), bħala wieħed mill-materjali tal-katodu l-aktar użati, ibati minn prestazzjoni fqira ta 'rata minħabba żewġ fatturi ewlenin: L-ewwel, in-netwerk FeO₆ mhux kontinwu fl-istruttura tal-olivina jwassal għal konduttività elettronika baxxa (madwar 10⁻⁹~10⁻⁻¹⁰ S/cm); it-tieni, il-kanali ta 'diffużjoni tal-Li⁺ dimensjonali waħda dojoq jirriżultaw f'rata ta' diffużjoni tal-jone tal-litju-bil-mod (madwar 10⁻¹⁴~10⁻¹⁶ ċm²/s). Fi kliem sempliċi, waqt l-iċċarġjar u l-ħatt b'rata għolja-, l-effiċjenza tat-trasport tal-elettroni u tal-jone tal-litju- ma tistax tlaħħaq mad-domanda attwali, li twassal għal polarizzazzjoni akbar u tnaqqis sinifikanti fil-kapaċità.
Dan li ġej jiddeskrivi strateġiji ta 'titjib minn materjali, elettrodi, elettroliti għas-sistema ġenerali tad-disinn.
II. Strateġiji ewlenin ta' Titjib
1. Modifika tal-Materjal tal-Katodu:
(1) Nanostrutturar – Tqassir tad-Distanza tat-Trażmissjoni:
It-tnaqqis tad-daqs tal-partiċelli LFP għan-nanoskala jista 'jqassar b'mod sinifikanti l-mogħdija tad-diffużjoni ta' Li⁺ fil-fażi solida, u jnaqqas il-ħin tal-ħlas u l-iskariku. Mikrosferi LFP porużi (immuntati minn nanopartiċelli) jgħaqqdu prestazzjoni ta 'rata għolja u densità ta' enerġija volumetrika għolja, u jagħmluhom direzzjoni preferuta li tgħaqqad il-prattiċità u l-prestazzjoni. Madankollu, għandu jiġi nnutat li n-nanomaterjali puri għandhom densità ta 'kompattazzjoni baxxa u ġeneralment jeħtieġu li jiġu gradati b'partiċelli akbar biex jibbilanċjaw il-prestazzjoni tar-rata u d-densità volumetrika tal-enerġija.
(2) Kisi tal-Karbonju - Ftuħ ta 'Kanali Elettroniċi
Kisi uniformi tal-wiċċ tal-partiċelli LFP b'saff tal-karbonju konduttiv huwa l-metodu ta 'modifika l-aktar kummerċjalment matur. Is-saff tal-karbonju jista 'jżid l-erja tal-wiċċ speċifika tal-partiċelli, inaqqas id-distanza tal-migrazzjoni Li⁺, u fl-istess ħin jibni netwerk konduttiv. L-introduzzjoni ta 'materjali tal-karbonju avvanzati bħal nanotubi tal-karbonju (CNTs) u graphene tista' tibni netwerk konduttiv effiċjenti ħafna minn perspettiva tridimensjonali ta' "punt-linja-wiċċ", u tkompli ttejjeb il-prestazzjoni tar-rata. L-aħħar privattiva ta 'Wanrun New Energy tnaqqas ir-reżistenza tat-trab u l-lissija tal-ħadid billi tintroduċi karbur tal-ħadid (0.7% ~ 3.1% bil-massa) fis-saff tal-kisi, u tikseb titjib simultanju fil-kapaċità, prestazzjoni taċ-ċikliżmu u prestazzjoni tar-rata.
(3) Ion Doping – Aċċelerazzjoni mill-Intern tal-Kannizzata
Doping Na⁺ f'siti Li jista 'jikkaġuna espansjoni tal-kannizzata u jwessa' l-kanali ta' diffużjoni Li⁺; Doping Ti⁴⁺ f'siti Fe jista 'jtejjeb l-istabbiltà tal-kannizzata u l-kapaċità riversibbli. Il-grupp ta' riċerka ta' Lü Wenyan fl-Università tat-Teknoloġija ta' Chongqing uża doping sinerġiku ta' Na-Ti għal LFPs miksija bil-karbonju-, u kiseb żamma ta' kapaċità ta' 100% u effiċjenza coulombic ta' 99.54% wara 1000 ċiklu b'rata għolja ta' 5C, u wera stabbiltà twila għolja-ter-terrestrem eċċellenti. Il-privattiva reċentement awtorizzata ta' Hunan Yuneng għal "Modifikazzjoni tas-Sors tal-Karbonju ta' Elementi Multi-" tikseb ukoll prestazzjoni mtejba tar-rata u stabbiltà taċ-ċikliżmu permezz ta' tilqim ta' silossan ta' oqfsa organiċi tal-metall-, nitrat tal-kobalt, u modifika sinerġika tan-nitrat tar-ram.
2. Proċess ta 'Sinterizzazzjoni Avvanzat: Tkissir mid-Dilemma tat-Trattament tas-Sħana
Is-sintesi karbotermika ta 'LFP hija tipikament imwettqa f'600-800 grad. F'din it-temperatura, is-saff tal-karbonju li jirriżulta għandu kristallinità baxxa, u l-konduttività tiegħu hija insuffiċjenti għal rekwiżiti ta 'ċċarġjar veloċi. Madankollu, iż-żieda fit-temperatura twassal għal coarsening tal-qamħ, li jaffettwa b'mod negattiv il-prestazzjoni tar-rata. It-tim immexxi minn Zhang Mingjian fl-Università Ċiniża ta 'Hong Kong (Shenzhen) b'kollaborazzjoni ma' Li Auto żviluppa strateġija ta 'sinterizzazzjoni ultraveloċi: jesponu LFP kummerċjali f'1000 grad għal madwar 10 sekondi biss segwiti minn tkessiħ rapidu, fl-istess ħin itejjeb il-kristallinità tas-saff tal-karbonju tal-wiċċ (tnaqqis tal-kapaċità ta' difett ta 'C-diffużjoni} {13} likthium). (jirduppjaw il-kontenut antisit Fe/Li), filwaqt li tippreserva d-daqs tal-qamħ nanoskala. L-LFP modifikat juri titjib fil-prestazzjoni tar-rata ta 'aktar minn 25%, b'tnaqqis tal-kapaċità ta' 9.8% biss wara 5000 ċiklu ta 'ċċarġjar mgħaġġel. Dan il-metodu jeħtieġ biss modifiki sempliċi għal forn tubu standard biex tinkiseb skala ta' kilogramma-skala-'il fuq, li tipprovdi mogħdija ta'-"aġġornament ta' wara l-ipproċessar" bi prezz baxx għal materjali kummerċjali.
3. Ottimizzazzjoni tal-Aġent Konduttiv: Il-Kostruzzjoni ta' Netwerk Konduttiv Tliet-Dimensjonali
Aġenti konduttivi differenti għandhom rwoli differenti fl-elettrodu: karbonju iswed konduttiv (SP) jibni punt-bħal konnessjonijiet ta' medda qasira-, nanotubi tal-karbonju (CNTs) jibnu konnessjonijiet lineari ta' medda medja-, u graphene (GN) jibni konnessjonijiet planari ta' medda twila-. Meta jintużaw flimkien, jiffurmaw netwerk konduttiv sinerġistiku tridimensjonali ta '"punt-linja-planari," inaqqsu b'mod sinifikanti r-reżistenza tal-elettrodu u jtejbu r-rata tal-batterija u l-prestazzjoni taċ-ċiklu. Aġenti konduttivi komposti ternarji (iswed tal-karbonju + CNTs + graphene) ġew ivverifikati li għandhom l-aħjar effett ta 'titjib tal-prestazzjoni kinetika fil-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju.
4. Ottimizzazzjoni tal-Elettrolite: Likwidu Sinerġiku-Aċċelerazzjoni tal-Fażi
L-elettrolit huwa l-{0}}medju tal-fażi likwida li minnu Li⁺ jemigra bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi. L-ottimizzazzjoni tal-elettrolit hija parti indispensabbli għat-titjib tal-prestazzjoni tar-rata. Id-direzzjonijiet tal-ottimizzazzjoni jinkludu:
Lithium Salt Selection: LiFSI (lithium bisfluorosulfonylimide) has good thermal stability (>200 grad) u konduttività jonika għolja. Li tgħaqqadha ma 'LiPF₆ (eż., fi proporzjon 3:1) tista' tibbilanċja l-ispiża u l-prestazzjoni tar-rata. Sistema tas-Solvent: Is-solventi ta' viskożità -baxxa (bħal DME, MA) jistgħu jaċċelleraw it-trasport Li⁺, iżda għandha titqies is-sikurezza; iż-żieda ta 'FEC (5% ~ 10%) tista' ttejjeb it-toughness tal-film SEI u irażżan il-formazzjoni ta 'dendrite tal-litju.
Addittivi Funzjonali: VC (ethylene carbonate, 1% ~ 2%) jista 'jifforma film SEI dens u jnaqqas l-impedenza interfacial; il-kombinazzjoni ta 'LiNO₃ u LiFSI tista' tifforma saff SEI stabbli ta' Li₃N-f'elettrodu negattiv. Bl-użu ta 'elettrolit ottimizzat (ethylene carbonate + dimethyl carbonate + ethyl methyl carbonate bħala solventi, VC, 1,3-PS, FEC, u acetonitrile bħala addittivi), ir-rata ta' żamma tal-kapaċità tilħaq 95.6% wara 900 ċiklu ta 'charge-discharge 3C u 87% wara 1060C cyclsly titjib sinifikanti rata ta' prestazzjoni.
5. Disinn tal-Istruttura tal-Elettrodu: Trasport tal-Ion tad-Diżakkoppjament tal-Porożità tal-Gradjent
Fl-elettrodi tradizzjonali ta '-saff wieħed oħxon, il-materjal attiv ħdejn il-kollettur tal-kurrent huwa diffiċli biex jipparteċipa fir-reazzjoni minħabba l-mogħdija tat-trasport tal-jone eċċessivament twila. Bl-użu ta 'teknika ta' kisi ta 'saff doppju-, aġent li jifforma pori- (bħal bikarbonat ta' l-ammonju) jiġi introdott fil-kisja ta 'l-elettrodu li tinsab 'il bogħod mill-kollettur kurrenti, u tibni struttura ta' pori gradjent b'porożità li tiżdied gradwalment mill-kollettur tal-kurrent sal-wiċċ ta 'l-elettrodu. L-esperimenti juru li l-elettrodu ta 'saff doppju tal-gradjent tal-pori -oħxon (77.3 μm) għadu jżomm kapaċità speċifika ta' kwittanza ta '40 mAh/g b'rata ta' 5C f'temperatura tal-kamra, filwaqt li l-elettrodu -saff wieħed bl-istess densità taż-żona għandu kapaċità speċifika ta 'discharge ta' 5C ta '0. densità għolja ta 'kompattazzjoni (Akbar minn jew ugwali għal 2.6 g/cm³) tgħin biex tnaqqas ir-reżistenza interna u ttejjeb aktar il-prestazzjoni tar-rata.
Dwarna
Acey Intelliġentitispeċjalizza fl-R&D u l-manifattura ta' tagħmir ta' batterija tal-litju-high-end-jone. Noffru soluzzjonijiet integrati ta' one-stop kemm għal linji ta' produzzjoni taċ-ċelluli tal-batteriji (ċelluli ċilindriċi, muniti, u pouch) kif ukoll linji tal-assemblaġġ tal-pakketti tal-batteriji. Għal dawk ġodda fl-industrija tal-batteriji tal-litju-jone li qed ifittxu li jistabbilixxu l-linji tal-assemblaġġ taċ-ċelluli jew tal-pakketti tagħhom stess, aħna nipprovdu appoġġ u gwida teknika professjonali. Nitolbok li tħossok liberu li tikkuntattjana.