1推薦選用磷酸鐵鋰材質(zhì)Goodenough

2019年諾貝爾化學獎授予了JohnBGoodenough、M.StanleyWhittingham和AkiraYoshino,以表彰他們在鋰離子電池發(fā)展上所做的貢獻。尤其JohnGoodenough成為歷史上最高齡的諾獎得主,其一生關(guān)于鋰離子電池的探索尤為令人敬佩,磷酸鐵鋰(LFP)作為他的重要貢獻之一,磷酸鐵鋰也被認為是目前最安全,最環(huán)保的鋰離子電池正極材料。鋰離子電池,尤其是磷酸鐵鋰在數(shù)據(jù)中心和通訊基站的應用,就如同老爺子的名字相同,已經(jīng)Goodenough了。

2為何推薦采用磷酸鐵鋰材質(zhì)?

目前業(yè)界主流的鋰離子電池分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元鋰。鈷酸鋰重要應用與手機電池行業(yè);錳酸鋰重要應用于電動自行車行業(yè);磷酸鐵鋰廣泛應用于大巴車/公交車儲能,儲能電站;三元鋰廣泛應用于家用車/出租車儲能,儲能電站行業(yè)。數(shù)據(jù)中心場合目前普遍采用磷酸鐵鋰和三元鋰兩種電芯,磷酸鐵鋰可靠性更高,三元鋰能量密度有優(yōu)勢。

1、磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定

從分子結(jié)構(gòu)來看,磷酸鐵鋰分子結(jié)構(gòu)為橄欖狀三維結(jié)構(gòu),而鈷酸鋰、三元鋰分子結(jié)構(gòu)都是層狀二維結(jié)構(gòu),2D層狀結(jié)構(gòu)易坍塌,相對而言,磷酸鐵鋰分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定(見圖3)。

2、磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性高、產(chǎn)熱速率慢,產(chǎn)熱少(見圖4)

磷酸鐵鋰高溫穩(wěn)定,高溫下產(chǎn)熱峰值不明顯,峰值產(chǎn)熱功率僅1W左右;

高溫或高壓下,三元易析氧,加劇燃燒,峰值產(chǎn)熱功速率約80W/min,容易觸發(fā)爆炸式燃燒(秒級),系統(tǒng)難以反應控制;

總產(chǎn)熱量方面,磷酸鐵鋰顯著低于三元、錳酸鋰等材料(產(chǎn)熱功率曲線與橫軸的面積代表總產(chǎn)熱量)。

3、磷酸鐵鋰熱失控反應不出現(xiàn)助燃劑

磷酸鐵鋰在熱失控后不會出現(xiàn)氧氣,而錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰在熱失控后都會出現(xiàn)氧氣,因此,更容易起火。而磷酸鐵鋰熱失控所要的溫度更高,相對而言,錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰熱失控要達到的溫度點都遠低于磷酸鐵鋰(見圖5)。