Por ejemplo, es casi un principio bien conocido evitar la introducción de "cobre, hierro y zinc" en la ingeniería de baterías de litio, pero ¿cuál es el mecanismo de impacto de las impurezas metálicas y cuál es? ¿Más dañino? Mucha gente no pudo responder por un tiempo.
Me gustaría utilizar algunos artículos para responder las preguntas que encontré. Quizás de vez en cuando pueda resolver la confusión de mis colegas ingenieros.
Este es el primero.
Ahora trabajo en una gran fábrica de material catódico de fosfato de litio y hierro.
Las baterías ternarias de litio y las baterías de fosfato de hierro y litio son las dos baterías de iones de litio más utilizadas para vehículos eléctricos y representan más del 95% de toda la capacidad instalada. El primero tiene una alta densidad de energía y una gran duración de la batería; el segundo tiene buena seguridad y bajo costo.
El nombre químico exacto del fosfato de litio y hierro debería ser fosfato de litio y hierro, porque la valencia del hierro es generalmente +2 y +3. La valencia +2 es ion ferroso y la valencia +3 es ion férrico. El hierro del LiFePO4 tiene una valencia de +2, por lo que deberíamos leer fosfato de hierro y litio, comúnmente conocido como fosfato de hierro y litio.
Si desea instalarlo la próxima vez, puede comenzar desde "Nuestra línea de producción de fosfato de hierro y litio..."
La tendencia en los últimos años es que la cuota de mercado del ternario Las baterías han ido aumentando y la cuota de mercado del fosfato de hierro y litio disminuyó en consecuencia. Sin embargo, en apenas unos meses, la industria ha experimentado cambios tremendos y la opinión pública ha gritado: ¿se pueden condenar a muerte las baterías ternarias de litio?
Seleccioné los siguientes nodos clave para ver qué empresas o instituciones de peso pesado están llevando el sedán del fosfato ferroso de litio.
Tesla: En febrero de 2019, Tesla anunció su investigación y desarrollo independiente de baterías sin cobalto. Con grandes expectativas para Tesla, todos especularon con entusiasmo sobre qué tipo de tecnología negra era esta. Como resultado, la gente empezó a hablar del fosfato de hierro y litio. Se informa que la versión de fosfato de hierro y litio con un precio de 230.000 RMB se lanzará dentro de tres años. ¿Quieres uno? Esto encendió el mercado del fosfato de hierro y litio.
BYD: El 29 de marzo, BYD lanzó la "Batería Blade", que sigue siendo esencialmente fosfato de hierro y litio, pero adopta la idea CTP (Cell to PACK, omitiendo el enlace del módulo intermedio) para mejorar la duración de la batería. Mejora la eficiencia del grupo y aumenta la densidad energética post-grupo. La importancia de este asunto es mayor que coser máscaras para personas de todo el mundo. Nadie antes había utilizado un embalaje tan inteligente para resolver los problemas de duración, coste y seguridad de la batería de los vehículos eléctricos.
Ministerio de Industria y Tecnología de la Información: En mayo de 2012, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió tres normas nacionales obligatorias. Cada norma estipula que una vez que la batería del vehículo eléctrico se calienta fuera de control, no debe incendiarse. o explotar en 5 minutos, dejando tiempo de seguridad para los pasajeros. Se implementará a partir del 1 de enero de 2021. El fosfato ferroso de litio gritó: El emperador es sabio, la batería ternaria sólo puede ser perjudicada: no puedo hacerlo.
La densidad energética de la energía solar es baja y sudarás más cuando tomes el sol. La densidad energética de la energía nuclear es tan alta que una pequeña explosión provocaría el colapso del cielo. Hemos vivido la experiencia de sentir este contraste en la densidad energética.
Pero ¿qué hace que la densidad energética del fosfato de hierro y litio sea menor que la de los materiales ternarios? Si aún confía en la experiencia de la vida, inevitablemente sentirá que Dios es justo y que el fosfato de hierro y litio es más barato, por lo que puede obtener lo que paga.
Hay un dicho que dice que la estructura cristalina del fosfato de hierro y litio es una estructura de olivino estable, pero esta también es una estructura de falla, lo que también dificultará el movimiento de los iones de litio durante el proceso de carga y descarga. (Puede entenderse como una habitación llena de rocas de formas extrañas, con iones de litio entrando y saliendo). La manifestación más intuitiva es que la capacidad de la batería es baja. Pero este juicio cualitativo todavía no me satisface.
Intenté empezar con la fórmula de la densidad de energía masiva y deducirla para ver quién juega el papel decisivo.
La densidad energética se refiere a la energía que una batería puede proporcionar por unidad de masa o volumen, también llamada energía específica.
Aquí utilizamos la densidad de energía por unidad de masa, que es la fórmula de cálculo de la densidad de energía de masa.
Entre ellos, el voltaje de funcionamiento promedio de la batería no es muy diferente entre los dos. El fosfato de hierro y litio es de 3,4 V y el ternario es de 3,6 V. En aras de la simplicidad, se supone que es el mismo. . La densidad de energía de la masa es aproximadamente proporcional al volumen específico de la masa.
La capacidad teórica de masa específica es la capacidad que se puede proporcionar suponiendo que todos los iones de litio en una unidad de masa de material participan en reacciones electroquímicas.
Entre ellos, el número de electrones ganados y perdidos durante la reacción del electrodo es 1. Por tanto, el volumen específico de masa teórica es inversamente proporcional a la masa molar de la sustancia. Aproximadamente, la densidad de energía másica es inversamente proporcional a la masa molar de una sustancia.
La masa molar se refiere a la masa de 1 mol de partículas, que es numéricamente igual a la masa molecular relativa de la sustancia. Para una sustancia con una fórmula molecular definida, la masa molar es un valor constante.
La masa molar del fosfato de hierro y litio es de 157,76 g/mol y la capacidad de masa específica teórica es de 170 mah/g. La masa molar de los materiales ternarios es ligeramente diferente dependiendo de la proporción de níquel y cobalto. y manganeso. Por ejemplo, la masa molar de NCM (1:1) (lini 1/3co 1/3mn 1/3 O2) es 96,465438.
La fórmula molecular de un material determina el límite superior teórico de densidad de energía. La masa molar del fosfato de litio y hierro es mayor que la de los materiales ternarios. Esta es una característica química inmutable, que determina que la densidad energética del fosfato de litio y hierro nunca puede exceder a la de los materiales ternarios.
En definitiva, la estructura de la pala es una innovación estructural y una de las tecnologías CTP (Cell to PACK) mencionadas anteriormente.
Aquí explicaremos en detalle que el paquete de baterías montado en vehículos eléctricos generales se ensambla a partir de celdas en módulos, y luego los módulos se instalan en el paquete de baterías para formar un sistema de tres niveles de "celdas- módulo-batería" Modo ensamblaje. CTP integra las celdas directamente en el paquete de baterías, eliminando así la necesidad de módulos intermedios.
Algunos expertos de la industria utilizaron una vívida metáfora para explicar: poner zapatos de cuero en una caja de zapatos y poner la caja de zapatos en un zapatero. Los zapatos de cuero equivalen a baterías, los zapateros son módulos y. Los zapateros son paquetes de baterías. El propósito de la caja de zapatos es mantener ordenados los zapatos en el zapatero. La tecnología modular (como la estructura de cuchillas) elimina la "caja de zapatos" y aún así organiza los "zapatos" ordenadamente en el "gabinete de zapatos".
Así que, naturalmente, nos hacemos una pregunta: ¿se puede utilizar la estructura de la hoja en otros materiales de batería?
La respuesta es sí. La innovación estructural de las baterías de palas no sólo es aplicable a materiales de hierro-litio, sino también a otros materiales, por lo que en teoría es posible tener palas ternarias. Es solo que el material ternario de litio en sí no es tan seguro como el material de fosfato de hierro y litio. Especialmente la fluctuación de energía de las baterías grandes sin módulos será mayor que la de las baterías pequeñas actuales. Una vez que falle, las consecuencias serán más graves.
Siempre que los problemas de seguridad puedan resolverse sistemáticamente, las palas ternarias y las palas fabricadas con otros materiales también tienen un amplio espacio de aplicación, lo que puede ofrecer a los conductores experimentados más opciones, como los SUV con una autonomía de 1.000 kilómetros.
No lo creo.
Al igual que hace unos años, Sanyuan estaba ganando impulso, pero nunca tuvo la oportunidad de empujar el hierro de litio contra la pared. Esta vez es al revés.
En primer lugar, cada uno tiene sus propios escenarios de aplicación. En el peor de los casos, las herramientas eléctricas y digitales 3C siguen siendo la primera opción para materiales ternarios.
En segundo lugar, la tecnología es un proceso de progreso dinámico. Nadie se detuvo para abordar cuestiones de seguridad.
En el análisis final, el este no es brillante y el oeste sí, lo que está lejos de ser una situación en la que el viento del este abruma al viento del oeste. Para las empresas, caminar sobre dos piernas es peor que caminar sobre una pierna.
Zhu Ke
2 de junio de 2020