Vergleich von Polymer-Lithium-Batterie und Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Vergleich von Polymer-Lithium-Batterie und Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Übersicht über Polymer-Lithium-Batterien

Eine Polymerlithiumbatterie bezieht sich im Allgemeinen auf eine Polymerlithiumionenbatterie.

Lithium-Ionen-Batterien werden in Lithified-Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Polymer-Lithium-Ionen-Batterien (PLB) oder Kunststoff-Lithium-Ionen-Batterien (PlasTIcLithium-Ionen-Batterien) (PLB) unterteilt. Die in der Polymerlithiumionenbatterie verwendeten positiven und negativen Materialien sind die gleichen wie die flüssigen Lithiumionen. Das positive Elektrodenmaterial ist in Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, ternäres Material und Lithiumeisenphosphatmaterial unterteilt, und die negative Elektrode ist Graphit. Das Funktionsprinzip der Batterie ist ebenfalls grundsätzlich konsistent. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Elektrolyt unterschiedlich ist. Die Flüssiglithiumionenbatterie verwendet einen flüssigen Elektrolyten, und die Polymerlithiumionenbatterie wird durch einen Festpolymerelektrolyten ersetzt. Das Polymer kann entweder "trocken" oder "kolloidal" sein. Die meisten der derzeitigen Polymergelelektrolyte werden verwendet.

Klassifizierung von Polymerlithiumbatterien:

Solide:

Der Festpolymerelektrolyt-Lithiumionen-Batterieelektrolyt ist eine Mischung aus einem Polymer und einem Salz. Der Akku hat bei normaler Temperatur eine hohe Ionenleitfähigkeit und kann bei normaler Temperatur verwendet werden.

Gel:

Die Gelpolymerelektrolyt-Lithiumionenbatterie fügt dem festen Polymerelektrolyten ein Additiv wie einen Weichmacher hinzu, um die Ionenleitfähigkeit zu erhöhen und die Verwendung der Batterie bei normaler Temperatur zu ermöglichen.

Polymer:

Da der Festelektrolyt anstelle des flüssigen Elektrolyten verwendet wird, hat die Polymer-Lithium-Ionen-Batterie den Vorteil, dass sie im Vergleich zur Flüssig-Lithium-Ionen-Batterie dünner, willkürlich angeordnet und willkürlich geformt ist, so dass das Batteriegehäuse aus Aluminium hergestellt werden kann. Kunststoff-Verbundfolie, wodurch die spezifische Kapazität der gesamten Batterie verbessert werden kann; Die Polymer-Lithium-Ionen-Batterie kann das Polymer auch als positives Elektrodenmaterial verwenden, und ihre massenspezifische Energie ist mehr als 20% höher als die aktuelle Flüssig-Lithium-Ionen-Batterie. Der Polymer-Lithium-Ionen-Akku (PolymerLithium-IonBattery) zeichnet sich durch Kompaktheit, Dünnheit und Leichtigkeit aus. Daher wird der Marktanteil von Polymerbatterien allmählich zunehmen.

Prinzip der Polymer-Lithium-Batterie:

Lithium-Ionen-Batterien haben derzeit zwei Arten von Flüssig-Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Polymer-Lithium-Ionen-Batterien (PLB). Unter diesen bezieht sich die Flüssiglithiumionenbatterie auf eine Sekundärbatterie, bei der die Li + -Interkalationsverbindung eine positive oder eine negative Elektrode ist. Die positive Elektrode besteht aus der Lithiumverbindung LiCoO2, LiNiO2 oder LiMn2O4, und die negative Elektrode besteht aus der Lithium-Kohlenstoff-Zwischenschichtverbindung LixC6. Das typische Batteriesystem ist:

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Das Prinzip einer Polymer-Lithium-Ionen-Batterie ist das gleiche wie das von flüssigem Lithium. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sich der Elektrolyt von flüssigem Lithium unterscheidet. Die Hauptstruktur der Batterie umfasst drei Elemente: positive Elektrode, negative Elektrode und Elektrolyt. Die sogenannte Polymer-Lithium-Ionen-Batterie bedeutet, dass mindestens eine oder mehrere der drei Hauptstrukturen ein Polymermaterial als Hauptbatteriesystem verwenden. In dem derzeit entwickelten Polymer-Lithium-Ionen-Batteriesystem werden Polymermaterialien hauptsächlich für die positive Elektrode und den Elektrolyten verwendet. Das positive Elektrodenmaterial umfasst ein leitfähiges hochmolekulares Polymer oder eine anorganische Verbindung, die in einer allgemeinen Lithiumionenbatterie verwendet wird, und der Elektrolyt kann einen festen oder kolloidalen Polymerelektrolyten oder einen organischen Elektrolyten verwenden. Im Allgemeinen verwendet eine Lithiumionentechnik eine Flüssigkeit oder einen kolloidalen Elektrolyten, so dass es erforderlich ist, dass die robuste Sekundärverpackung brennbare Wirkstoffe aufnimmt, was das Gewicht erhöht und die Größenflexibilität einschränkt.

Eine neue Generation von Polymer-Lithium-Ionen-Batterien kann in ihrer Form verdünnt werden (ATL-Batterien können im Vergleich zur Dicke einer Karte bis zu 0,5 mm dünn sein), beliebig gelesen und beliebig geformt werden, wodurch das Batteriedesign erheblich verbessert wird. Die Flexibilität, um dem Produkt zu entsprechen Die Anforderungen an eine Batterie jeder Form und Kapazität bieten Geräteentwicklern eine gewisse Designflexibilität und Anpassungsfähigkeit ihrer Stromversorgungslösungen, um die Produktleistung zu maximieren. Gleichzeitig ist die Energieeinheit der Polymer-Lithium-Ionen-Batterie 20% höher als die der aktuellen allgemeinen Lithium-Ionen-Batterie, und ihre Kapazität und Umgebungsleistung sind besser als die der Lithium-Ionen-Batterie.

Vor- und Nachteile einer Polymer-Lithium-Batterie:

Vorteile:

1. Die Betriebsspannung der Einzelzelle beträgt 3,6 V bis 3,8 V, was viel höher ist als die 1,2 V-Spannung von Ni-MH- und Ni-Cd-Batterien.

2. Die Kapazitätsdichte ist groß und die Kapazitätsdichte beträgt das 1,5- bis 2,5-fache oder mehr der Nickel-Wasserstoff-Batterie oder der Nickel-Cadmium-Batterie.

3. Die Selbstentladung ist gering und der Kapazitätsverlust ist nach längerer Platzierung gering.

4. Lange Lebensdauer, normale Nutzung der Zykluslebensdauer kann mehr als das 500-fache erreichen.

5. Es gibt keinen Memory-Effekt. Es ist nicht erforderlich, die verbleibende Energie vor dem Aufladen zu entleeren, was bequem zu bedienen ist.

6. Gute Sicherheitsleistung

Die Polymer-Lithium-Batterie besteht aus einer flexiblen Aluminium-Kunststoff-Verpackung, die sich vom Metallgehäuse der Flüssigkeitsbatterie unterscheidet. Sobald das Sicherheitsrisiko auftritt, kann die Flüssigkeitsbatterie leicht explodieren, und die Polymerbatterie kann höchstens luftgestrahlt werden.

7. Kleine Dicke, kann dünner gemacht werden

Der ultradünne Akku kann zu einer Kreditkarte zusammengebaut werden. Gewöhnliche flüssige Lithiumbatterien verwenden die Methode zum Anpassen des Außengehäuses und zum Verstopfen der positiven und negativen Materialien. Die Dicke beträgt 3,6 mm oder weniger. Es gibt einen technischen Engpass. Der Polymerbatteriekern hat dieses Problem nicht. Die Dicke kann weniger als 1 mm betragen, was der aktuellen Nachfrage nach Mobiltelefonen entspricht.

8. Leichtgewichtler

Eine Batterie, die einen Polymerelektrolyten verwendet, benötigt keine Metallhülle als schützende Außenverpackung. Das Gewicht der Polymerbatterie ist 40% leichter als die Stahlschalen-Lithiumbatterie mit derselben Kapazitätsspezifikation, die 20% leichter ist als die Aluminiumschalenbatterie.

9. Große Kapazität

Die Polymerbatterie hat eine um 10-15% höhere Kapazität als die gleich große Stahlschalenbatterie, die 5-10% höher ist als die der Aluminiumschalenbatterie. Es ist die erste Wahl für Farbbildschirm-Mobiltelefone und MMS-Mobiltelefone. Heutzutage werden hauptsächlich der neue Farbbildschirm und die auf dem Markt befindlichen MMS-Mobiltelefone verwendet. Polymerbatterien.

10. Kleiner Innenwiderstand

Der Innenwiderstand des Polymerbatteriekerns ist kleiner als der der allgemeinen Flüssigkeitsbatterie. Gegenwärtig kann der Innenwiderstand des inländischen Polymerbatteriekerns sogar weniger als 35 mΩ betragen, was den Eigenverbrauch des Akkus erheblich verringert und die Standby-Zeit des Mobiltelefons verlängert. Der Grad der Integration mit der internationalen. Diese Polymer-Lithium-Batterie, die große Entladeströme unterstützt, ist eine ideale Wahl für ferngesteuerte Modelle und die vielversprechendste Alternative zu Nickel-Metallhydrid-Batterien.

11. Form kann angepasst werden

Hersteller sind nicht auf Standardformen beschränkt und können wirtschaftlich auf die richtige Größe gebracht werden. Polymerbatterien können die Dicke der Batterien je nach Kundenwunsch erhöhen oder verringern. Entwickeln Sie neue Batteriemodelle, die billig sind. Der offene Zyklus ist kurz und einige können sogar an die Form von Mobiltelefonen angepasst werden, um den Platz im Batteriegehäuse voll auszunutzen und die Batterien aufzurüsten. Kapazität.

12. Gute Entladungseigenschaften

Die Polymerbatterie verwendet einen kolloidalen Elektrolyten, der eine glatte Entladungscharakteristik und eine höhere Entladungsplattform als ein flüssiger Elektrolyt aufweist.

13. Die Schutzplatine ist einfach aufgebaut

Aufgrund der Verwendung von Polymermaterialien entzündet oder explodiert der Batteriekern nicht und der Batteriekern selbst bietet genügend Sicherheit. Daher kann das Schutzschaltungsdesign der Polymerbatterie weggelassen werden, indem der PTC und die Sicherung weggelassen werden, wodurch Batteriekosten gespart werden.

Nachteile:

1. Die Batteriekosten sind hoch und das Elektrolytsystem ist schwer zu reinigen.

2. Es ist notwendig, die Leitungssteuerung zu schützen. Überladung oder Überentladung zerstören die Reversibilität der internen chemischen Substanzen der Batterie und beeinträchtigen somit die Lebensdauer der Batterie erheblich.

Zweitens Übersicht über Lithiumeisenphosphat-Batterien

Die Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf eine Lithiumionenbatterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Die positiven Elektrodenmaterialien von Lithiumionenbatterien umfassen hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelat, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat und dergleichen. Unter diesen ist Lithiumcobaltat das positive Elektrodenmaterial, das in den meisten Lithiumionenbatterien verwendet wird.

Die Raumstruktur der Lithium-Eisenphosphat-Batterie:

Für das positive Elektrodenmaterial von LiFePO4 ist die Rohstoffquelle breiter, die Lebensdauer ist länger, der Sicherheitsindex ist ebenfalls hoch und die Umweltverschmutzung ist gering. Es hat eine sehr starke umfassende Leistung in vielen positiven Elektrodenmaterialien und war die Herstellung der positiven Elektrode einer Lithiumionenbatterie. Heißes Material, in der Entwicklung der letzten Jahre hat LiFePO4-Kathodenmaterial ein praktisches Niveau erreicht und sogar eine formale kommerzielle Anwendung begonnen. LiFePO4 ist eine Olivinstruktur. Die räumliche Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt. Die theoretische spezifische Kapazität beträgt 170 mAhh Die Lithiumionenbatterie wird aufgeladen, es tritt eine Oxidationsreaktion auf, und die Lithiumionen-FeO6-Schicht wird freigesetzt, fließt in den Elektrolyten und erreicht schließlich die negative Elektrode. Im externen Stromkreis erreicht das Elektron gleichzeitig die negative Elektrode und das Eisen wechselt vom zweiwertigen Eisenion zum Eisen (III) -Ion. Es findet eine Oxidationsreaktion statt. Der Entladevorgang wird vom Ladevorgang umgekehrt und es tritt eine Reduktionsreaktion auf.

Lithium-Eisenphosphat-Batterie funktioniert:

Die Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf eine Lithiumionenbatterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Die positiven Elektrodenmaterialien von Lithiumionenbatterien umfassen hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelat, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat und dergleichen. Unter diesen ist Lithiumcobaltat das positive Elektrodenmaterial, das in den meisten Lithiumionenbatterien verwendet wird.

Bedeutung

Auf dem Metallhandelsmarkt ist Kobalt (Co) am teuersten und die Lagermenge gering. Nickel (Ni) und Mangan (Mn) sind relativ billig, während Eisen (Fe) in großer Menge gespeichert wird. Der Preis des Kathodenmaterials stimmt auch mit dem Preis dieser Metalle überein. Daher sollte eine Lithium-Ionen-Batterie aus einem positiven LiFePO4-Elektrodenmaterial relativ kostengünstig sein. Ein weiteres Merkmal ist, dass es umweltfreundlich und umweltfreundlich ist.

Die Anforderungen an wiederaufladbare Batterien sind: hohe Kapazität, hohe Ausgangsspannung, gute Lade- und Entladezyklusleistung, stabile Ausgangsspannung, Laden und Entladen mit hohem Strom, elektrochemische Stabilität und Sicherheit während des Gebrauchs (keine Überladung, Überladung und Kurzschluss) wie z unsachgemäßer Betrieb durch Verbrennung oder Explosion), großer Betriebstemperaturbereich, ungiftig oder weniger giftig, keine Umweltverschmutzung. Eine Lithiumeisenphosphatbatterie, die LiFePO4 als positive Elektrode verwendet, stellt gute Leistungsanforderungen, insbesondere bei Entladungen mit hoher Entladungsrate (5 ~ 10C Entladung), stabiler Entladungsspannung, Sicherheit (keine Verbrennung, keine Explosion) und Lebensdauer (Zyklusnummer) Das Beste für die Umwelt, es ist die beste Hochleistungsbatterie.

Struktur und Arbeitsprinzip

LiFePO4 wird als positive Elektrode der Batterie verwendet. Es ist über Aluminiumfolie mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden. Die Mitte ist ein Polymerabscheider. Es trennt die positive Elektrode von der negativen Elektrode, aber das Lithiumion Li kann passieren und das Elektron e- kann nicht passieren. Die rechte Seite besteht aus Kohlenstoff (Graphit). Die negative Elektrode der Batterie ist durch eine Kupferfolie mit der negativen Elektrode der Batterie verbunden. Zwischen dem oberen und unteren Ende der Batterie befindet sich der Elektrolyt der Batterie, und die Batterie ist durch ein Metallgehäuse hermetisch abgedichtet.

Wenn die LiFePO4-Batterie geladen ist, wandert das Lithiumion Li in der positiven Elektrode durch den Polymerabscheider zur negativen Elektrode; Während der Entladung wandert das Lithiumion Li in der negativen Elektrode durch den Separator zur positiven Elektrode. Lithium-Ionen-Batterien sind nach den Lithium-Ionen benannt, die beim Laden und Entladen hin und her wandern.

LiFePO4 interne Struktur

Hauptleistung

Die Nennspannung der LiFePO4-Batterie beträgt 3,2 V, die Abschlussladespannung beträgt 3,6 V und die Abschlussentladespannung beträgt 2,0 V. Aufgrund der Qualität und des Prozesses der von verschiedenen Herstellern verwendeten positiven und negativen Materialien und Elektrolytmaterialien wird es einige Unterschiede in ihrer Leistung geben. Beispielsweise weist dasselbe Modell (Standardbatterie desselben Pakets) einen großen Unterschied in der Batteriekapazität auf (10% bis 20%).

Hierbei ist zu beachten, dass Lithiumeisenphosphat-Leistungsbatterien, die von verschiedenen Fabriken hergestellt werden, einige Unterschiede in verschiedenen Leistungsparametern aufweisen. Darüber hinaus sind einige Batterieleistungen nicht enthalten, wie z. B. der Innenwiderstand der Batterie, die Selbstentladungsrate, die Lade- und Entladungstemperatur und dergleichen.

Lithiumeisenphosphat-Leistungsbatterien weisen große Kapazitätsunterschiede auf und können in drei Kategorien unterteilt werden: kleine Fraktionen bis zu einigen Milliampere, mittlere zehn Milliampere-Stunden und große Hunderte von Milliampere-Stunden. Es gibt einige Unterschiede bei den gleichen Parametern für verschiedene Batterietypen.

Überentladung auf Nullspannungstest:

Die Lithiumeisenphosphat-Leistungsbatterie STL18650 (1100 mAh) wurde zur Überentladung auf Nullspannungstest verwendet. Testbedingungen: Eine 1100 mAh STL 18650-Batterie wurde mit einer Laderate von 0,5 ° C geladen und dann mit einer Entladerate von 1,0 ° C entladen, bis die Batteriespannung 0 ° C betrug. Die in 0 V eingelegten Batterien werden in zwei Gruppen unterteilt: eine Gruppe wird 7 Tage und die andere Gruppe 30 Tage gelagert; Nach Ablauf des Speichers wird er mit einer Laderate von 0,5 ° C gefüllt und dann mit 1,0 ° C entladen. Vergleichen Sie abschließend die Unterschiede zwischen den beiden Nullspannungsspeicherperioden.

Das Ergebnis des Tests ist, dass die Batterie nach 7 Tagen Nullspannungsspeicherung keine Leckage aufweist und die Leistung gut ist, die Kapazität 100% beträgt; Nach 30 Tagen Lagerung tritt keine Leckage auf, die Leistung ist gut, die Kapazität beträgt 98%. Nach 30 Tagen Lagerung wird der Akku dreimal aufgeladen und entladen. Die Kapazität wird auf 100% wiederhergestellt.

Dieser Test zeigt, dass selbst wenn die Lithiumeisenphosphatbatterie überladen (sogar auf 0 V) ist und für einen bestimmten Zeitraum gelagert wird, die Batterie nicht ausläuft oder beschädigt wird. Dies ist eine Eigenschaft, die andere Arten von Lithium-Ionen-Batterien nicht haben.

Drittens Polymer-Lithium-Batterie und Lithium-Eisenphosphat-Batterie

lithium-polymer-batterien (Li-Polymer) werden hergestellt, indem ein herkömmlicher flüssiger organischer Elektrolyt durch einen Polymerelektrolyten auf der Basis einer Lithium-Ionen-Batterie ersetzt wird. Der Polymerelektrolyt kann als Medium zum Leiten von Ionen und auch als Separator verwendet werden, und die Reaktivität mit Lithiummetall ist extrem gering, wodurch das Phänomen, dass die Lithiumionenbatterie leicht verbrannt wird und leicht ausläuft, wirksam vermieden wird. Und da die Lithiumionenpolymerbatterie den flüssigen organischen Elektrolyten auf einer Polymermatrix adsorbiert, wird sie als kolloidaler Elektrolyt bezeichnet, und der Elektrolyt ist weder ein freier Elektrolyt noch ein Festelektrolyt, so dass die Lithiumpolymerbatterie nicht nur die hervorragende Leistung von aufweist Der flüssige Lithium-Ionen-Akku kann auch in jede Form und Größe gebracht werden. Das ultradünne Produkt eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen und gute Entwicklungsaussichten. Darüber hinaus ist die Sicherheit besser als bei einem Lithium-Ionen-Akku. Wenn es während des Gebrauchs erhitzt wird, quillt oder brennt es nur, ohne zu explodieren.

Die Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf eine Lithiumionenbatterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Die langlebige Blei-Säure-Batterie hat eine etwa 300-fache Lebensdauer und die höchste ist die 500-fache Lithium-Eisenphosphat-Batterie, während die Lithium-Eisenphosphat-Power-Batterie eine mehr als 2.000-fache Lebensdauer hat. Die Standardgebühr (5-Stunden-Tarif) kann bis zu 2000 Mal verwendet werden. Die Blei-Säure-Batterie gleicher Qualität ist "neues halbes Jahr, altes halbes Jahr, Wartung und Instandhaltung für ein halbes Jahr", bis zu 1 ~ 1,5 Jahre, und Lithium-Eisenphosphat-Batterie wird unter den gleichen Bedingungen verwendet, sie wird 7 erreichen ~ 8 Jahre. Umfassende Betrachtung: Das Leistungspreisverhältnis wird mehr als das Vierfache des Wertes von Blei-Säure-Batterien betragen.

Darüber hinaus ist die Polymer-Lithium-Batterie (3,7 V) leicht und spannungsreicher als Lithium-Eisenphosphat (3,2 V). Der Temperaturbeständigkeitskoeffizient ist niedriger als bei Lithiumeisenphosphat.

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