LMFP 재료의 전기전도도 및 다짐밀도 분석
새로운 에너지 산업의 발전과 함께 리튬 이온 배터리는 점차 널리 사용되는 전력 저장 장치가되었습니다. 그 중 리튬 인산 철 배터리는 우수한 안전 성능, 긴 수명, 저렴한 가격으로 인해 시장에서 널리 선호됩니다. 풍부한 원료 매장량과 상대적으로 환경 오염이 적습니다. 그러나 낮은 인산 철 리튬 방전 전압 플랫폼 (~ 3.4V)과 낮은 에너지 밀도는 인산 철 리튬의 개발 및 적용을 제한합니다. 인산 철 리튬 (리 FePO 4) 동일한 구조를 갖는 리튬 망간 인산염(LiMnPO )4) 리 기준+/Li의 전극전위는 4.1V로 LiFePO보다 훨씬 높다.4전압 플랫폼.리튬 망간 철 인산염(리 망간 엑스철1-x후에4) LiMnPO에서 수행되었습니다.4변형된 철 도핑 형태를 기초로, 리튬 철 인산염(LiFePO 4) 동일한 올리빈 구조, 안정적인 구조 및 고전압 플랫폼으로 매우 잠재적인 새로운 양극 재료입니다. 리튬 망간 철 인산염(리 망간 )에 대해서는 그림 1을 참조하십시오.엑스철1-x후에4)의 결정 구조의 개략도[1].
그림 1 리튬-망간 인산철(리 망간 엑스철1-x후에4)의 결정 구조의 개략도[1]
전자 에너지 준위의 제1원리 계산을 통해 인산철리튬(LiFePO 4)는 0.3eV로 반도체 특성을 가지면서 리튬망간인산철(리 망간 엑스철1-x후에4)는 2eV로 절연체이다. 리튬망간철인산철(그리다 )의 열악한 전도도를 개선하기 위해엑스철1-x후에4), 리튬 망간 철 인산염(리 망간 엑스철1-x후에4) 물질은 탄소가 입자의 성장을 억제하고 리튬 이온의 확산 거리를 줄이기 때문에 일반적으로 준비됩니다. 한편, 탄소는 전도성이 우수하여 전자 전달에 도움이 되고 물질의 전자 전도성을 향상시킨다.
리튬 망간 철 인산염(리 망간 엑스철1-x후에4) 다양한 압력 조건의 재료, 전도성 및 다짐 밀도. 동시에, 성능 차이를 평가하기 위해 압축 성능 테스트를 위해 전도성이 좋은 두 가지 재료를 선택했습니다.
1 시험방법
1.1 PRCD3100은 5가지 리튬 망간 인산염(LMFP -1, LMFP -2, LMFP -3, LMFP -4, LMFP -5)의 전도성 및 압축 밀도와 LMFP -4 및 LMFP -5의 압축 특성에 사용됩니다. 두 가지 프로브 모드가 그림 2에 표시된 대로 테스트 장비에 사용됩니다. 테스트 매개변수: 압력 범위 10-200MPa, 간격 20MPa 적용, 10초 동안 압력 유지;
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그림 2. (a) PRCD3100 외관 다이어그램; (b) PRCD3100 구조도
2. 테스트 결과 및 분석
리튬 망간 철 인산염의 초기 개발에서는 낮은 전도도 및 승수 성능으로 인해 상업화 과정이 느립니다. 탄소 코팅, 나노 기술 및 리튬 충전 기술과 같은 수정 기술의 진보로 전도도가 어느 정도 향상되었습니다. , 리튬 망간 철 인산염의 전기 화학적 특성은 입자 형태, 나노 화학 및 이온 도핑을 제어하여 향상되었습니다.
재료 전도도 평가는 재료의 물리화학적 특성을 평가하는 효과적인 방법으로 사용할 수 있습니다. 그림 3은 5가지 리튬 망간 철 인산염 재료의 저항 테스트 결과를 보여줍니다. 비저항 테스트 결과에서 L 복합기 -4, L 복합기 -5 전자 전도도 샘플은 L 복합기 -1, L 복합기 -2 및 L 복합기 -3 샘플보다 훨씬 우수합니다. 다른 재료의 결과에서 재료 수정은 리튬 망간 철 인산염 재료의 열악한 전도성을 효과적으로 개선할 수 있습니다. 또한 L MFP의 처음 세 그룹의 저항은 테스트 압력이 증가함에 따라 증가합니다. 변형 및 분쇄로 인한 입자의 열화.
그림 3. 리튬망간철인산철 소재 5종의 비저항 시험 결과
재료 압축 밀도는 리튬 이온 배터리의 비용량, 효율, 내부 저항 및 배터리 사이클 성능과 밀접한 관련이 있습니다. 그림 4는 5가지 리튬 망간 철 인산염 재료의 압축 밀도 테스트 결과를 보여줍니다. L 복합기 -1, L 복합기 -2 및 L 복합기 -3 다짐 밀도, L 복합기 -4 및 L 복합기 -5는 다짐 밀도를 향상시키는 반면 더 나은 전체 성능을 얻으려면 전체 성능이 필요합니다.
그림 4. 5가지 리튬 망간 철 인산염 재료의 압축 밀도 테스트 결과
그림 5(A)의 압력 변화 곡선에 따라 L 복합기 -4 및 LMFP -5의 압력 압력 및 릴리프 테스트, 그림 5(A) 및 (B)의 해당 재료 두께 변화 및 두께 반발 곡선. LMFP 분말은 동일한 샘플링 양으로 테스트되었으며, LMFP -5의 두께 반동 양이 LMFP -4 재료보다 더 컸습니다. 약 150MPa에서 두께 반발량은 점차 안정화되었습니다. 이때 입자와 입자 사이의 기공은 기본적으로 배제되었으며 두께 반발의 차이는 주로 입자 자체의 탄성 변형에 의해 발생합니다. 동시에 그림 5 (D)는 응력 변형률을 얻기 위해 사용됩니다. 표 1과 같이 샘플을 최대 압력으로 유지하기 위해 연속 압력에 의해 그림 5(C)의 곡선, LMFP -5의 압축 변형은 LMFP -4보다 약간 큽니다. 응력 변형 곡선의 기울기에서 LMFP -5는 LMFP -4보다 크며 압축하기가 더 어렵다는 것을 나타내며 이는 5(A) 모드 테스트 결과와 일치합니다. 위의 테스트 결과는 또한 LMFP -4는 LMFP -5 재료에 비해 더 높은 다짐 밀도를 달성할 수 있습니다.
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그림 5. 두 LMFP 재료의 압축 및 언로딩 중 응력 및 변형률 곡선
표 1. 두 LMFP 재료에 대한 형상 변수 데이터 요약
3. 요약
분말 저항 및 다짐 밀도(PRCD3100 ) 장비는 전도성 및 다짐 밀도를 감지하는 데 사용됩니다. 테스트 결과는 재료 구조와 밀접하게 관련된 다른 압축 특성을 가진 전도도 및 압축 밀도가 SEM 및 기타 테스트 방법을 사용하여 더 깊은 메커니즘 분석을 실현할 수 있음을 보여줍니다. 저항률, 압축 밀도 및 압축 성능 감지 방법은 이 논문은 연구원들이 분말 수준에서 물질 간 전도도와 다짐 밀도의 차이를 신속하게 평가하는 데 도움이 되는 효과적인 물질 물리적 성능 감지 방법으로 사용될 수 있습니다.
참조 문서
[1] 트피아크 E, 잉 L, Zf D, 등등 알 .개선 그만큼 사이클링 안정 그리고 비율 능력 ~의 LiMn0 .5Fe0.5PO4/C 나노로드 ~처럼 음극 재료 ~에 의해 LiAlO2 가감 .사이언스다이렉트 [J].신문 ~의 물질학 , 2020, 6 (1):33-44.
[2] 엄마 궈쉬안 , 리우 루이 , 리우 홍취안 등 리튬 망간 철 인산염으로 코팅된 음극 재료에 관한 연구 [J]. 산동 과학 기술 대학 저널: 자연 과학 판, 2020,39 (6): 7 .
[3]동 다 , 음 A, 마크 A, 등등 알 . 고성능 리튬 배터리용 홀리 환원 그래핀 산화물/탄소 나노튜브/LiMn0 .7Fe0.3PO4 복합 음극 .사이언스다이렉트 [J]. 신문 ~의 힘 출처 , 449.