Übersicht über den LiFePO4-Akku

Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf die Lithiumionenbatterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Lithium-Eisenphosphat-Akkus gelten aufgrund ihrer Vorteile wie hohe Sicherheit, lange Lebensdauer, Entladungsrate und hohe Temperaturbeständigkeit als Lithium-Ionen-Akkus der neuen Generation.

Large Power bietet Kunden eine Zelle, ein BMS (Power Management System) und eine integrierte Struktur der batterieangepassten Lösungen, um den individuellen Strombedarf des Kunden zu decken.

  • Gute Sicherheitsleistung: Keine Explosion bei Reifenpanne, keine Verbrennung oder Explosion bei Überladung;
  • Gute Lebensdauer: Die Lebensdauer einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie kann mehr als das 2000-fache betragen.
  • Gute Hochtemperaturleistung: Die Arbeitstemperatur reicht von -20 ° C bis 70 ° C;
  • Hohe Abgriffdichte: Unter den gleichen Bedingungen hat es eine höhere Kapazität.
  • Es kann ein schnelles Laden bei 1C-5C realisieren, wodurch die Ladezeit erheblich verkürzt wird.

Energiespeicher, Spezialausrüstung, Roboter, FTF, Schienenverkehr, medizinische Ausrüstung, Notstromversorgung, elektrische Kommunikation usw.

Beste chinesische LiFePO4-Batteriehersteller

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Vorteile der LiFePO4-Batterie

Aufgrund der Stabilität und des zuverlässigen Sicherheitsdesigns der positiven Elektrodenmaterialien wurde der Lithiumeisenphosphat-Akku strengen Sicherheitstests unterzogen und explodiert auch bei heftigen Kollisionen nicht.

Die 1C-Zykluslebensdauer einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie erreicht im Allgemeinen das 2000-fache, sogar mehr als das 3500-fache. Der Energiespeichermarkt benötigt mehr als das 4000-5000-fache, was höher ist als bei anderen Arten von Lithiumbatterien.

Die Spitzenwärme der Lithiumeisenphosphatbatterie kann 350 bis 500 ° C erreichen. Und es hat einen weiten Arbeitstemperaturbereich (-20 ~ + 75 ℃). Selbst bei hohen Temperaturen (60 ° C) kann es eine Kapazität von 100% abgeben.

Der Akku kann nach 40 Minuten Aufladen bei 1,5 ° C von einem speziellen Ladegerät vollständig aufgeladen werden.

Lithiumeisenphosphatbatterien sind umweltfreundlich, ungiftig, umweltfreundlich und billig. Es hat auch eine breite Verfügbarkeit von Rohstoffen.

LiFePO4 Spannung & Kapazität

Die Nennspannung der einzelnen Lithiumeisenphosphatbatterie beträgt 3,2 V, die Ladespannung 3,6 V und die Entladungssperrspannung 2,0 V.

Lithiumeisenphosphat-Batteriepacks erreichen die erforderliche Spannung durch das Gerät über die Reihenschaltung der Batteriezellen. Die Batteriespannung entspricht der Verbindungsnummer der Serie N *. Übliche Lithiumeisenphosphat-Batteriespannungen sind wie folgt:

Die Kapazität des Lithiumeisenphosphat-Batteriepacks wird durch die Kapazität und Anzahl der parallel geschalteten Batteriezellen bestimmt, im Allgemeinen gemäß den spezifischen Anforderungen an elektrische Geräte. Je mehr Lithiumeisenphosphat-Batteriezellen parallel geschaltet sind, desto größer ist die Kapazität.

Die übliche Batteriekapazität für Lithiumeisenphosphat beträgt 10 ah, ah, ah, 40, 50, ah, ah, 100, 200 ah, ah 400 usw.

Struktur und Funktionsprinzip der LiFePO4-Batterie

Wie in der Abbildung gezeigt, ist der linke Teil die Olivinstruktur LiFePO4, die positive Elektrode der Batterie. Die Aluminiumfolie wird mit der positiven Batterieelektrode verbunden und dann trennt der Polymerabscheider die positive und die negative Elektrode, so dass Li + und e - den Abscheider nicht passieren können. Der rechte Teil ist eine Batteriekathode aus Kohlenstoff (Graphit). Die Kupferfolie ist mit der Batteriekathode verbunden.

Internes Strukturdiagramm der LiFePO4-Batterie

Wenn der LiFePO4-Akku geladen wird, wandert Li + in der positiven Elektrode durch den Polymerabscheider zur negativen Elektrode. Während des Entladungsprozesses wandert Li + in der negativen Elektrode durch den Separator zur positiven Elektrode. Lithium-Ionen-Batterien sind nach der Art und Weise benannt, wie sich Lithium-Ionen während des Lade- und Entladevorgangs hin und her bewegen.

LiFePO4 Ladegerät

Die CCCV-Lademethode wird für Lithiumeisenphosphat-Akkus empfohlen, dh zuerst konstanter Strom und dann konstante Spannung. Die Konstantstromempfehlung beträgt 0,3 c, während die Konstantspannungsempfehlung 3,65 V beträgt.

  • Beide Batterielademethoden sind Konstantstrom und Konstantspannung (CCCV), aber der Konstantspannungspunkt ist unterschiedlich.
  • Die Nennspannung der Lithiumeisenphosphatbatterie beträgt 3,2 V und die Lade-Abschaltspannung 3,6 V.
  • Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien haben eine Nennspannung von 3,6 V und eine Abschaltspannung von 4,2 V.

Solarmodule können die Lithiumeisenphosphatbatterie nicht direkt aufladen, da die Spannung des Solarmoduls instabil ist. Es benötigt eine Spannungsregelschaltung und eine entsprechende Lithiumeisenphosphat-Batterieladeschaltung.

Der Generator kann die Lithiumeisenphosphatbatterie nicht direkt aufladen, da der vom Generator erzeugte Strom Wechselstrom oder gepulster Gleichstrom ist. Die Lithiumeisenphosphatbatterie muss mit Gleichstrom und konstanter Spannung aufgeladen werden.

LiFePO4-Akku gegen Lithium-Ionen-Akku

Chemie Voltag (V) Energiedichte (wh / kg) Arbeitstemperatur (℃) Lebensdauer Sicherheit Umwelt Kosten basierend auf der Lebensdauer x wh SLA
LiFePO4 3.2 > 120 -20-60 > 2000 Sicher Gut 0,15-0,25 niedriger als SLA
Bleisäure 2.0 > 35 -20-40 > 200 Sicher Nicht gut 1
NiCd 1.2 > 40 -20-50 > 1000 Sicher Schlecht 0,7
NiMH 1.2 > 80 -20-50 > 500 Sicher Gut 1.2-1.4
LiMnxNiyCoz02 3.7 > 160 -20-50 > 500 besser als LiCo OK 1,5-2,0
LiCoO2 3.7 > 200 -20-50 > 500 Unsicher ohne PCM OK 1,5-2,0

LiFePO4-Batterie und ternäre Batterie

Von der Struktur beeinflusst, haben Lithiumeisenphosphat und ternäre Batterie ihre eigenen Vor- und Nachteile in der Leistung. Ternäre Batterien haben Vorteile in Bezug auf Energiedichte und schnelle Ladegeschwindigkeit, während Lithiumeisenphosphat-Batterien Vorteile in Bezug auf Lebensdauer, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit haben.

Die Kathode, der Elektrolyt und der Separator sind bei beiden Batterietypen ähnlich, aber der größte Unterschied ist das positive Elektrodenmaterial, daher der Name.

Anodenmaterial LiFePO4 LiNixCoyMn1-x-yO2
Kurzschrift LFP NCM
Nennspannung 3,2V 3,65 V.
Kristallform Olivin-Struktur Schichtstruktur
Lithium-Ionen-Extraktionskanal Eine Dimension Zwei Dimensionen

Was die Zelle betrifft, hat die ternäre Batterie eine höhere Energiedichte. Die Nennspannung und die theoretische spezifische Kapazität (mAh / g) von Lithiumeisenphosphat-Anodenmaterialien sind alle niedriger als die von ternären Batterien, und ihre Energiedichte war die beste.

Anodenmaterial Nennspannung (V) Theoretische spezifische Kapazität (mAh / g) Geschätzte tatsächliche spezifische Kapazität (mAh / g) Geschätzte Energiedichte der Betriebszelle (wh / kg)
LiFePO4 ~ 3.2 ~ 170 ~ 145 ~ 170
NCM811 ~ 3,65 ~ 274 ~ 195 ~ 240
NCM523 ~ 170 ~ 210
NCM111 ~ 145 ~ 180

Hinweis: Die Energiedichte der Zelle sollte in Kombination mit dem Zelldesign und -prozess bewertet werden. Der Tabellenwert dient nur als Referenz.

Ternäre Lithiumbatterien haben einen großen Vorteil gegenüber Lithiumeisenphosphatbatterien hinsichtlich der Ladeeffizienz.

Wenn die ternäre Lithiumbatterie und die Lithiumeisenphosphatbatterie unter 10 ° C geladen werden, gibt es keinen signifikanten Unterschied im konstanten Stromverhältnis. Wenn das Ladeverhältnis über 10 ° C liegt, nimmt das Konstantstromverhältnis der Lithiumeisenphosphatbatterie schnell ab und die Ladeeffizienz nimmt schnell ab.

Theoretisch hat Lithiumeisenphosphat Vorteile in der Lebensdauer. Die Olivinstruktur ist stabiler, ist nicht leicht zu quellen und hat eine stabilere elektrochemische Reaktion.

Lithiumeisenphosphatbatterien haben unvergleichliche Sicherheitsvorteile. Die positive Elektrodenspannung ist niedrig und es gibt keine ternäre sauerstofffreisetzende Wärmekettenreaktion. Die Temperatur der thermischen Stabilität kann über 300 ° C liegen, während die der ternären Batterie zwischen 150 und 200 ° C liegt.

Lithiumeisenphosphat LiFePO4 hat derzeit offensichtliche Preisvorteile, die Rohstoffe sind relativ billig und die heimische Industriekette ist relativ ausgereift.

Kobalt ist der Schlüssel zur Senkung des Preises für NCM-Batterien. Kobalt ist hauptsächlich ein assoziiertes Mineral mit geringer Produktion und ungleichmäßiger Verteilung, und sein Preis ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen.

Lebensdauer und Faktor des LiFePO4-Batteriezyklus

  • Kleine Stromladung und -entladung

    Lithiumeisenphosphatbatterien haben in diesem Fall tendenziell mehr als 2000 Zyklen; Kleine Hersteller von Lithiumbatterien mit minderwertiger Batterie haben ebenfalls über 1000 Zyklen.

  • Stabile stabile Ladung und Entladung mit hoher Rate

    Die meisten Anwendungen von Hochgeschwindigkeitsentladungsbatterien sind Lithium-Ionen-Batterien vom Leistungstyp, und die meisten von ihnen werden verwendet, um den Motor mit Strom zu versorgen. Da die meisten Lithiumeisenphosphatbatterien unter hoher Last betrieben werden, wird die Abklingzeit von Batteriematerialien beschleunigt und die Lebensdauer beträgt etwa das 800-fache.

  • Instabile Ladung und Entladung mit hoher Rate

    Die in diesem Fall verwendeten Lithiumeisenphosphatbatterien haben eine kürzere Lebensdauer, die nur etwa das 300-fache beträgt.

Die Hochtemperaturleistung von Lithiumeisenphosphatbatterien ist derzeit nicht sehr ausgereift. Die Betriebstemperatur reicht von -20 ° C bis 125 ° C, was der theoretische Wert ist, und der praktische Anwendungstemperaturbereich ist kleiner.

  • Kleine Stromladung und -entladung

    Lithiumeisenphosphatbatterien haben in diesem Fall tendenziell mehr als 2000 Zyklen; Kleine Hersteller von Lithiumbatterien mit minderwertiger Batterie haben ebenfalls über 1000 Zyklen.

  • Stabile stabile Ladung und Entladung mit hoher Rate

    Die meisten Anwendungen von Hochgeschwindigkeitsentladungsbatterien sind Lithium-Ionen-Batterien vom Leistungstyp, und die meisten von ihnen werden verwendet, um den Motor mit Strom zu versorgen. Da die meisten Lithiumeisenphosphatbatterien unter hoher Last betrieben werden, wird die Abklingzeit von Batteriematerialien beschleunigt und die Lebensdauer beträgt etwa das 800-fache.

  • Instabile Ladung und Entladung mit hoher Rate

    Die in diesem Fall verwendeten Lithiumeisenphosphatbatterien haben eine kürzere Lebensdauer, die nur etwa das 300-fache beträgt.

Niedrige Temperaturen haben einen größeren Einfluss auf die Leistung von Lithiumeisenphosphatbatterien. Entsprechend der aktuellen Marktsituation ist die Lebensdauer von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die unter -20 ° C bis -40 ° C betrieben werden, erheblich reduziert und beträgt etwa das 300-fache.

  • Laden und Entladen
  • Bei der Auswahl eines Ladegeräts ist es besser, ein Ladegerät mit dem richtigen Gerät zum Abschalten zu verwenden, um die Lebensdauer von Lithiumeisenphosphat-Batterien aufgrund von Überladung nicht zu verkürzen. Im Allgemeinen verlängert eine langsame Aufladung die Batterielebensdauer, was besser ist als eine schnelle Aufladung.

  • Entladungstiefe
  • Die Entladungstiefe ist der Hauptfaktor, der die Lebensdauer von Lithiumeisenphosphatbatterien beeinflusst. Je höher die Entladungstiefe ist, desto kürzer ist die Lebensdauer von Lithiumeisenphosphatbatterien. Mit anderen Worten kann durch Verringern der Entladungstiefe die Lebensdauer von Lithiumeisenphosphatbatterien erheblich verlängert werden. Daher sollten wir eine Überentladung der Lithiumbatterie-USV auf extrem niedrige Spannung vermeiden.

  • Betriebsumgebung
  • Wenn eine Lithiumeisenphosphatbatterie längere Zeit bei hohen Temperaturen verwendet wird, nimmt ihre Elektrodenaktivität ab und ihre Lebensdauer wird verkürzt. Daher ist es eine gute Möglichkeit, die Lebensdauer der Lithiumeisenphosphatbatterie zu verlängern, indem die Betriebstemperatur so angemessen wie möglich gehalten wird.

    LiFePO4 Batterie Recycling

    Außer Betrieb genommene Lithiumeisenphosphatbatterien, die nicht den Wert der Kaskadennutzung haben, und die Batterien nach der Kaskadennutzung werden schließlich in die Phase der Demontage und des Recyclings eintreten. Im Gegensatz zu Batterien mit ternärem Material enthalten Lithiumeisenphosphatbatterien keine Schwermetalle, und die Rückgewinnungsprodukte sind hauptsächlich Li, P und Fe. Der zusätzliche Wert der Rückgewinnungsprodukte ist gering, daher sind kostengünstige Rückgewinnungsmethoden wichtig. Es gibt hauptsächlich brandmetallurgische und hydrometallurgische technische Prozesse.

  • Feuermetallurgie
  • Die konventionelle Brandmetallurgierückgewinnung ist im Allgemeinen eine Hochtemperaturverbrennung der Elektrode, bei der Kohlenstoff und organische Stoffe in den Elektrodenfragmenten verbrannt werden und die verbleibende Asche, die nicht verbrannt werden kann, schließlich filtriert wird, um Feinstoffe zu erhalten, die Metalle und Metalloxide enthalten.

  • Hydrometallurgie
  • Das Hydrometallurgie-Rückgewinnungsverfahren besteht hauptsächlich darin, die Metallionen in der Lithiumeisenphosphatbatterie durch Säure-Base-Lösungen zu lösen und die gelösten Metallionen in Form von Oxiden und Salzen durch Ausfällen und Adsorption zu extrahieren. Im Reaktionsprozess werden häufig H2SO4, NaOH, H2O2 und andere Reagenzien verwendet.

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