Material catódico para baterias de fosfato de ferro e lítio
O óxido de ferro vermelho (Fe₂O₃) é uma fonte importante de ferro na produção de baterias de fosfato de ferro-lítio. No processo de preparação com óxido de ferro vermelho como fonte central de ferro, o LiFePO₄ pode ser sintetizado através de uma reação de redução carbotérmica. Tem vantagens significativas: o preço da matéria-prima é relativamente baixo, pode melhorar a condutividade do material, a fonte de ferro não é-tóxica e é ecologicamente correta, o custo é menor do que algumas outras fontes de ferro e o produto sintetizado tem bom desempenho em baixas-temperaturas e taxas. Atualmente, muitas fábricas adotam o método vermelho de óxido de ferro para preparar fosfato de ferro-lítio. Na linha de produção com capacidade real de 3.000 toneladas/ano, a capacidade do produto pode chegar a mais de 155mAh/g em condições de 0,2C.
Precursor de materiais anódicos de baterias de-íon de lítio
Os materiais de óxido de ferro para baterias são um dos principais precursores para a preparação de materiais anódicos de baterias de íons de lítio. Seu desempenho tem um impacto significativo na qualidade dos materiais anódicos subsequentes.
Material de eletrodo para supercapacitores
O óxido de ferro vermelho é considerado um material de eletrodo muito promissor para supercapacitores devido às suas vantagens de grande capacidade, reservas abundantes e não{0}}toxicidade. Espera-se que ele desempenhe um papel importante no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia de alta-eficiência.
Desempenho e características
Excelentes propriedades físicas e químicas
O óxido de ferro vermelho possui propriedades superiores, como resistência à luz, resistência a altas temperaturas, resistência a álcalis e resistência às influências atmosféricas. Estas características permitem que os novos materiais energéticos fabricados a partir dele mantenham um desempenho relativamente estável sob diferentes condições ambientais.
Proteção Ambiental e Vantagens de Custo
Do ponto de vista da proteção ambiental, suas matérias-primas são simples e fáceis de obter, podendo aproveitar ao máximo os resíduos-de subprodutos de outras indústrias. Por exemplo, os resíduos vermelhos de óxido de ferro das siderúrgicas podem ser utilizados para preparar fosfato de ferro-lítio após a purificação, o que não só reduz os custos, mas também reduz o impacto potencial dos resíduos no ambiente. Em termos de custo, a quantidade de óxido de ferro vermelho representa mais de 50% do peso total do material catódico das baterias de fosfato de ferro-lítio, e o preço da matéria-prima é baixo, o que tem vantagens óbvias na redução do custo das baterias de energia. A redução do custo da bateria é crucial para melhorar a competitividade do mercado dos novos veículos energéticos.
Impacto positivo no desempenho da bateria
As baterias de fosfato de ferro-lítio preparadas com óxido de ferro vermelho como matéria-prima apresentam excelente desempenho de ciclo, resistência a altas temperaturas e desempenho de segurança. Eles podem manter uma boa estabilidade durante o ciclo de carga-de descarga da bateria, não são propensos a degradação significativa do desempenho em ambientes-de alta temperatura e garantem a segurança durante o uso da bateria.
Padrões para óxido de ferro vermelho usado em baterias de lítio
Requisitos rigorosos sobre conteúdo de íons de impureza
Para o óxido de ferro vermelho usado em materiais catódicos de baterias de lítio, o conteúdo de elementos como cromo, manganês, sódio e potássio é estritamente limitado a menos de 50 ppm. Para materiais anódicos, o conteúdo de elementos como cromo, magnésio e manganês deve ser inferior a 100 ppm. Um menor teor de íons de impureza ajuda a reduzir as reações colaterais dentro da bateria e a melhorar o desempenho e a estabilidade da bateria.
Distribuição Uniforme de Tamanho de Partícula
A distribuição do tamanho das partículas do óxido de ferro vermelho tem um impacto direto no desempenho eletroquímico dos materiais da bateria. Para o óxido de ferro vermelho usado em baterias de lítio, seu d50 (um parâmetro que indica a distribuição do tamanho das partículas, referindo-se ao tamanho das partículas correspondente a 50% da porcentagem cumulativa de distribuição do tamanho das partículas) precisa ser controlado com precisão dentro de 40-60nm. Somente desta forma os materiais da bateria podem apresentar boa consistência e estabilidade durante o processo de carga-descarga.
Viscosidade Aparente Apropriada
Para garantir que o óxido de ferro vermelho possa ser uniformemente disperso na pasta, sua viscosidade aparente também tem uma faixa ideal, geralmente exigida de 80±15pa·s. Sob esta viscosidade aparente, o óxido de ferro vermelho pode ser melhor misturado com outros materiais, garantindo assim a uniformidade e estabilidade durante o processo de produção de materiais de bateria e, em última análise, melhorando o desempenho geral da bateria.
Para uso em baterias de lítio, o óxido de ferro vermelho deve atender a padrões rígidos: íons de impurezas como cromo e manganês são limitados a menos de 50 ppm para materiais catódicos e 100 ppm para materiais anódicos; a distribuição do tamanho de partícula d50 é controlada com precisão dentro de 40 - 60nm; e a viscosidade aparente está na faixa ideal de 80±15pa·s.
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