鋰電池大致可以分為兩類:鋰金屬電池與鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰,并且是可以充電的。而鋰金屬電池由于其自身有很高的工藝技巧,目前只有為數不多國家的公司有能力生產,市面上應用最廣泛是鋰離子電池。
磷酸鐵鋰電池工作原理:
磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)電池一般是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。而其負極則是由石墨組成,中間為隔膜,隔膜的材質一般為 PP/PE/PP(PE: 聚乙烯,PP:聚丙烯 )。而電解液則可以摻雜多種物質,比如使用磷酸三正丁酯(TBP)等。
磷酸鐵鋰(LiFePO4)動力電池在充電過程中,Li 離子不斷由從正極脫出,然后向負極移動;電量即將達到飽和時,Li 離子幾乎完全嵌到負極,形成過充電保護電壓,因而蓄電池的安全性能和穩定工作能力毋庸置疑。
其主要優點有:
杰出的高溫性能和穩定性:
外部溫度達到 338K時,其內部溫度竟然高達 367K,磷酸鐵鋰電池結構安全可靠;即使電池內部或外部損壞。相比較特斯拉的三元鋰電池安全問題,磷酸鐵鋰電池不燃燒,不爆炸,安全性卓越。
極好的循環壽命和使用體驗:
經 3500 次循環,其放電容量依然能達到驚人 80%;成本低廉;傳統的鎳電池擁有記憶效應(長期不徹底充電、放電,易在電池內留下痕跡,降低電池容量的現象),而磷酸鐵鋰電池充電前無需放電。
便攜性極好:
磷酸鐵鋰電池運用在載具上,能極大地減輕重量,提升續航能力和里程。從上面歸納的特點中,我們很容易發現它的性能極其適于作動力方面的應用,其廣泛的運用于電動車行業,如最近炙手可熱的比亞迪電動汽車以及十分常見的電動車,甚至會用于危險場所的勘測,急救設備中。一顆磷酸鐵鋰材料的核心動力源在提供穩定高效的輸出時,又能保證無可比擬的安全性。
磷酸鐵鋰電池的發展方向
任何事物都有兩面性,擁有良好的高溫性能的同時,由于顆粒粒徑和電解質原料等影響因素,磷酸鐵鋰電池的低溫性能很差,這種情況在零攝氏度以下更為明顯,這就很大程度上限制了其在高緯度高海拔地區的應用。除此之外,磷酸鐵鋰的振實密度與壓實密度低,導致其能量密度也偏低,用納米化和碳包覆解決此問題似乎擁有可行性。作為新興產物,其工藝和性能不如鉛酸電池那么穩定。但伴隨著更多鮮活力量的注入,在日益火熱的新能源領域,磷酸鐵鋰電池擁有很好的發展前景。
環保和回收問題
解決電池的環保及其帶來的回收問題,是綠色發展的要求。傳統的電池,因民眾回收意識淺薄,沒有具體的措施,會造成極大的污染。但磷酸鐵鋰電池對環境無污染,該電池不含任何對環境有危害的重金屬和稀有金屬,由 SGS 認證無毒,無污染,符合歐洲 ROHS 規定,磷酸鐵鋰電池無論在生產及使用過程中,均無污染,是不折不扣的“綠色”電池。關磷酸鐵鋰電池的回收,由其失效機理可知,負極石墨性能的衰退程度大于正極的 LiFePO4材料,而負極石墨材料的價格相對較低,用量相對更少,回收再利用經濟性較差,所以研究較少。因而正極材料的中金屬的回收是重點,目前工業上通過化學沉淀濕法回收是廢舊電池回收的重要方法,獲得最有經濟價值的 Li、Fe 再以化工原料的方式循環利用。除此之外,高溫固相修復和再生技術以及通過氧化亞鐵硫桿菌浸出技術,也是研究的熱門。
疊片工藝在磷酸鐵鋰電池中的應用
由于自動化控制水平的提高,能量密度更大的疊片工藝在零磷酸鐵鋰電池生產中應用越來越廣泛,而電池企業由卷繞轉向疊片后,經常會面臨一個棘手的問題-----鋰電池極片上料重疊。當這些重疊的極片進入加工環節后,會造成整塊鋰電池電芯的報廢,增加企業的運營成本。
如何準確檢測疊片時極片重疊上料問題?
阿童木金屬雙張檢測器,基于電磁感應原理,能準確檢測極耳與極片的單雙張狀況,保障電芯生產安全。
審核編輯 黃昊宇
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