Detaillierte Erläuterung der Vor- und Nachteile von Lithiumeisenphosphatbatterien

Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien vollständiger Name ist die Lithium-Eisen-Phosphat-Lithium-Ionen-Batterien, der Name war zu lang, als Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien bezeichnet. Aufgrund seiner Leistung eignet er sich besonders für Energieanwendungen, um sich dem Namen "Leistung" anzuschließen. zwei Wörter, nämlich Lithium-Eisen-Phosphat-Power-Batterie. Auch einige Leute nannten es "Lithium-Eisen (LiFe) Power-Batterie.

Das Arbeitsprinzip von

Lithiumeisenphosphatbatterien beziehen sich auf die Verwendung von Lithiumeisenphosphat als Anodenmaterial von Lithiumionenbatterien. Anodenmaterialien für Lithiumionenbatterien bestehen hauptsächlich aus Kobaltsäurelithium, Lithiummangansäurelithium, Nickel, ternärem Material, Lithiumeisenphosphat usw. Kobaltsäurelithium ist derzeit der größte Teil des Lithiumionenbatterie-Kathodenmaterials.

Bedeutung

Der Metallhandelsmarkt, Kobalt (Co), ist am teuersten, und die Speicherkapazität ist nicht viel, Nickel (Ni), Mangan (Mn) billiger und mehr Eisen (Fe). Der Preis der Anodenmaterialien stimmt mit dem überein Daher sollte die Verwendung von LiFePO4-Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien recht billig sein. Ein weiteres Merkmal ist der Umweltschutz, der frei von Umweltverschmutzung ist.

Da die Anforderungen an die wiederaufladbaren Batterien sind: hohe Kapazität, hohe Ausgangsspannung, gute Lade- und Entladezyklusleistung, stabile Ausgangsspannung, Laden und Entladen mit hohem Strom, elektrochemische Stabilität, Verwendung der Sicherheit (nicht geladen, entladen und Kurzschluss verursacht durch unsachgemäßer Betrieb (wie Verbrennung oder Explosion), großer Arbeitstemperaturbereich, ungiftig oder weniger giftig, keine Umweltverschmutzung. Die Verwendung von LiFePO4 als Anode für Lithiumeisenphosphatbatterien erfüllt diese Leistungsanforderungen, insbesondere bei hohen Entladungsraten Entladung (5 ~ 10 c Entladung), stabile Entladespannung, Sicherheit, nicht brennend, keine Explosion und Lebensdauer (Zyklen), umweltfreundlich, es ist die beste, derzeit die beste Batterie mit großer Ausgangsleistung.

Die Struktur und das Arbeitsprinzip

LiFePO4 als positiver Pol der Batterie, der über Aluminiumfolie und Polymer mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden ist, befindet sich in der Membran, die das positive und das negative trennt, aber Lithiumionen Li und elektronisches e - können nicht passieren, rechts besteht aus Kohlenstoff (Graphit) ) Batteriekathode, Kupferfolie und Minusanschluss der Batterie. Zwischen der Ober- und Unterseite befindet sich die Batterieelektrolytbatterie, die Batterie durch die luftdichte Metallgehäuseverpackung.

LiFePO4-Batterie beim Laden, die Anode des Lithium-Ionen-Li durch Polymermembran zur Kathodenmigration, beim Entladungsprozess die Kathode des Lithium-Ionen-Li durch die Membran zum positiven Transfer. Lithium-Ionen-Batterie ist auf die Lithiumionenmigration und zurückzuführen benannt nach dem Hin und Her beim Laden und Entladen.

Die Hauptleistung

Die Nennspannung der LiFePO4-Batterie beträgt 3,2 V, die Beendigung der Ladespannung beträgt 3,6 V, die Abschlussspannung beträgt 2,0 V. Da die verschiedenen Hersteller positive und negative Elektrodenmaterialien verwenden und die Qualität und der Prozess des Elektrolytmaterials unterschiedlich sind, wird die Leistung etwas unterschiedlich sein Beispiel die gleichen Modelle (die gleiche Art der Verpackung Standardzelle), hat die Batteriekapazität einen größeren Unterschied (10% ~ 20%).

Hier, um zu erklären, dass unterschiedliche Fabrikproduktion von Eisenphosphat-Lithium-Power-Batterie in verschiedenen Leistungsparametern einen gewissen Unterschied haben wird. Darüber hinaus wurden einige Batterieleistungen nicht berücksichtigt, wie z. B. Batterie-Innenwiderstand, Selbstentladungsrate, Temperatur der Ladung und Entladung usw.

Die Kapazität der Lithiumeisenphosphat-Batterie weist einen größeren Unterschied auf und kann in drei Kategorien unterteilt werden: kleine Null, einige bis mehrere mah, mittlere von Dutzenden von mah, große Hunderte von mah. Die gleichen Parameter verschiedener Batterietypen weisen auch einige Unterschiede auf.

Überentladung auf Nullspannungstest:

Verwenden von STL18650 (1100 mah) Lithiumeisenphosphat-Batterieentladung bis Nullspannungstest. Testbedingungen: Die Laderate von 0,5 ° C wird mit STL18650-Batterien von 1100 mah gefüllt, und dann wird die Entladungsrate von 1,0 ° C für die Batteriespannung 0 ° C verwendet bis 0 V Batterie wird in zwei Gruppen unterteilt: eine Gruppe für sieben Tage, eine andere Gruppe von 30 Tagen; Die Ablagerung reift mit einer Laderate von 0,5 ° C ist voll und verwendet dann eine Entladung von 1,0 ° C. Endlich wird die Differenz zwischen zwei Nullspannungsspeicherperioden verglichen .

Testergebnis, Nullspannungsbatterie für sieben Tage ohne Leckage, gute Leistung, die Kapazität ist 100%; für 30 Tage, keine Leckage, die Leistung gut, Kapazität ist 98%; für 30 Tage nach der Batterie dreimal zu laden und zu entladen Zyklus, Kapazität und bis zu 100%.

Dieser Test zeigt, dass die Lithium-Eisenphosphat-Batterie sogar gesehen (oder sogar auf 0 V) entladen wird und eine bestimmte Zeit, Batterieleckage, Beschädigung ablagert. Dies ist eine andere Art von Lithium-Ionen-Batterie, die keine Merkmale aufweist.

Vorteil

1, die Verbesserung der Sicherheitsleistung

Lithiumeisenphosphatkristalle in P-festem O-Schlüssel, schwer zu zersetzen, selbst bei hohen Temperaturen oder Überladung, wenn auch Kobalt-Säure-Lithium-Struktur-Kollapsfieber oder stark oxidierende Substanzen nicht mögen, wodurch eine gute Sicherheit besteht. Ein Bericht wies darauf hin, dass die Praxis Bei Akupunktur- oder Kurzschlussexperimenten wurde bei einer kleinen Anzahl von Proben ein Verbrennungsphänomen festgestellt, es trat jedoch keine Explosion auf, und bei Überladungsexperimenten, bei denen mehrere Male weit über die Entladespannung der Hochspannungsladung hinaus verwendet wurde, wurde festgestellt, dass Explosivstoffe vorhanden sind. Selbst die Überladungssicherheit als gewöhnliche flüssige Elektrolyt-Kobalt-Säure-Lithium-Batterien wurde stark verbessert.

2, die Verbesserung des Lebens

Lithiumeisenphosphatbatterie bezieht sich auf die Verwendung von Lithiumeisenphosphat als Anodenmaterial der Lithiumionenbatterie.

Lange Lebensdauer der Blei-Säure-Batterie in rund 300, die höchste ist 500-mal, und Lithium-Eisen-Phosphat-Power-Batterie, Zyklus-Lebensdauer mehr als 2000-mal erreicht, die Standard-Laderate (5 Stunden) zu verwenden, kann 2000-mal erreichen. Mit der Qualität der Blei-Säure-Batterie ist "neu ein halbes Jahr, ein halbes Jahr, Wartung, Wartung und ein halbes Jahr alt", höchstens 1-1,5 Jahre, während die Lithium-Eisenphosphat-Batterien unter den gleichen Bedingungen verwendet werden, lautet die Theorie Die Lebensdauer wird 7 bis 8 Jahre erreichen. Umfassende Betrachtung, das theoretische Preis-Leistungs-Verhältnis für Blei-Säure-Batterien mehr als viermal. Die Entladung mit großem Strom kann unter dem speziellen Ladegerät 1,5 ° C betragen kann den Akku 40 Minuten lang aufladen, der Startstrom kann bis zu 2 ° C betragen, der Blei-Säure-Akku ist die Leistung.

3, Hochtemperaturleistung ist gut

Lithiumeisenphosphat kann 350 bis 500 ° C erreichen, und der elektrische Peak und das Kobaltsäurelithiummangansäurelithium können nur bei etwa 200 ° C erreicht werden. Ein breiter Bereich der Betriebstemperatur (20 ° C - 75 ° C) weist hochtemperaturbeständige Eigenschaften von Lithiumeisen auf Phosphat kann nur bei etwa 200 ° C einen Heizpeak von 350 ° C bis 500 ° C erreichen.

4, große Kapazität

Wenn man die wiederaufladbare Batterie untersucht, die häufig gefüllt ist, um unter den Arbeitsbedingungen nicht gelöscht zu werden, ist die Kapazität schnell niedriger als die Nennkapazitätswerte. Dieses Phänomen wird als Memory-Effekt bezeichnet. Speicher wie Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Cadmium-Batterie- und Lithium-Eisenphosphat-Batterien Haben Sie dieses Phänomen nicht, kann der Akku, egal in welchem Zustand, mit zunehmender Ladung zunehmen, muss nicht erst aufladen.

5, geringes Gewicht

Die gleiche Spezifikation des Kapazitätsvolumens der Lithiumeisenphosphatbatterie beträgt zwei Drittel der Größe der Blei-Säure-Batterie, das Gewicht beträgt 1/3 der Blei-Säure-Batterien.

6, der Umweltschutz

Lithium-Eisenphosphat-Batterien enthalten im Allgemeinen keine Schwermetalle und Seltenmetalle (Nickel-Metallhydrid-Batterie aus Seltenmetallen), ungiftig (durch die SGS-Zertifizierung), keine Verschmutzung, gemäß europäischem RoHS, für ein absolut grünes Batteriezertifikat Lithiumbatterien werden von der Industrie bevorzugt, hauptsächlich aus Umweltgründen. Daher ist die Batterie, die während des zehnten nationalen High-Tech-Entwicklungsplans für fünf Jahre im "863" aufgeführt ist, zur nationalen Schlüsselunterstützung geworden und fördert die Entwicklung des Projekts. Mit Chinas Mit dem Beitritt zur WTO werden die chinesischen Exporte von Elektrofahrrädern rasch zunehmen, und in Europa und den Vereinigten Staaten haben Elektrofahrräder nach einer Batterie gefragt, die vor Verschmutzung geschützt ist.

Experten sagen jedoch, dass Blei-Säure-Batterien durch Umweltverschmutzung verursacht werden, hauptsächlich bei nicht standardmäßigen Produktionsprozessen und beim Recycling. Aus dem gleichen Grund gehört die Lithiumbatterie zur neuen Energiewirtschaft, ist aber gut, kann aber das Problem des Schwermetalls nicht vermeiden Verschmutzung. Bei der Verarbeitung von Metallmaterialien wie Blei, Arsen, Cadmium, Quecksilber wird Chrom wahrscheinlich in den Staub und das Wasser freigesetzt. Die Batterie selbst ist eine Art von Chemikalien und erzeugt daher wahrscheinlich zwei Arten von Verschmutzung: eine ist der produktionstechnische Prozess der Abfallverschmutzung, 2 er wird nach der Batterieverschmutzung verschrottet.

Lithium-Eisenphosphat-Batterie hat auch ihre Nachteile: Niedrigtemperaturleistung ist schlecht, zum Beispiel ist die Klopfdichte gering, die Anodenmaterialien wie das Volumen der Lithium-Eisenphosphat-Batteriekapazität als Kobaltsäure-Lithium und andere Lithium-Ionen-Batterien, also nicht Ein Vorteil in Bezug auf Mikrozellen. Und wenn es für Power-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien und andere Batterien verwendet wird, müssen Probleme mit der Batteriekonsistenz auftreten.

Nachteile

Ist eine Art von Material ein großes Potenzial für die Anwendungsentwicklung, neben der Konzentration auf seine Vorzüge, ist es noch wichtiger, ob das Material grundlegende Mängel aufweist.

Inländische Unternehmen wählen jetzt im Allgemeinen das Lithiumeisenphosphat als Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial vom Leistungstyp. Die Regierung, wissenschaftliche Forschungseinrichtungen, Unternehmen und sogar Märkte wie Wertpapieranalysten sind optimistisch in Bezug auf dieses Material, da die Entwicklungsrichtung für Lithium-Ionen-Batterie vom Leistungstyp ist Die Analyse ihres Grundes hat hauptsächlich die folgenden zwei Punkte: Erstens wird von der amerikanischen Forschungsrichtung beeinflusst, die Valence und das Unternehmen A123 übernehmen frühzeitig die Einführung von Lithiumeisenphosphat-Lithiumionen-Batteriekathodenmaterial lithium-ionen-akkus vom Leistungstyp haben einen guten Hochtemperaturzyklus und eine gute Speicherleistung von Mangansäurelithiummaterialien. Es gibt jedoch auch Hinweise, die es nicht erlauben, die grundlegenden Mängel von Lithiumeisenphosphat zu ignorieren. Dazu gehören hauptsächlich die folgenden:

1, bei der Herstellung von Lithiumeisenphosphat-Sinterverfahren, ist die Reduktion von Eisenoxid unter hoher Temperatur und reduzierende Atmosphäre die Möglichkeit von elementarem Eisen. Elementares Eisen kann Zellmikrokurzschluss verursachen, ist das tabueste im Batteriematerial. Dies ist Japan hat das Material nicht als Hauptgrund für das Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial vom Leistungstyp.

In 2 weist Lithiumeisenphosphat einige Leistungsmängel auf, wie beispielsweise eine geringe Klopfdichte und Verdichtungsdichte, was zu einer geringeren Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien führt. Die Leistung bei niedrigen Temperaturen ist schlechter, selbst wenn die Nano- und Kohlenstoffbeschichtung dieses Problem löst Das nationale Labor von Argonne, Dr. DonHillebrand, Direktor des Zentrums für Energiespeichersysteme, wenn es um die Leistung von Lithiumeisenphosphatbatterien bei niedrigen Temperaturen geht, ist schrecklich zu beschreiben Die Lithiumeisenphosphatbatterie bei niedriger Temperatur (unter 0 ° C) konnte das Elektroauto nicht herstellen. Obwohl es auch einen Hersteller gibt, der behauptet, dass die Kapazität der Lithiumeisenphosphatbatterie bei niedriger Temperaturretention gut ist, ist es jedoch ein kleiner Entladestrom und ein geringer Entladungsschnitt Die Ausschaltspannung ist sehr niedrig. Unter dieser Bedingung kann das Gerät den Job nicht starten.

Die Herstellung von 3, die Materialkosten und die Batterieherstellungskosten sind höher, die Batterie geringe Ausbeute, schlechte Konsistenz. Lithiumeisenphosphat-Nano- und Kohlenstoffbeschichtung trotz der elektrochemischen Eigenschaften des Materials, brachte aber auch andere Probleme mit sich, wie geringere Energiedichte und die Steigende Synthesekosten, Elektrodenverarbeitungsleistung sind schlecht und anspruchsvoll für die Umwelt und andere Probleme. Obwohl die chemischen Elemente von Lithiumeisenphosphat in Li, Fe und P sehr reich sind und geringe Kosten verursachen, ist die Herstellung von Lithiumeisenphosphatprodukt Die Kosten sind nicht niedrig, selbst bei früheren Forschungs- und Entwicklungskosten, dem Prozess der Materialkosten und den hohen Kosten für Batterien werden die endgültigen Stückkosten für Energiespeicherbatterien höher sein.

4, schlechte Produktkonsistenz. Gegenwärtig war eine Fabrik für Lithiumeisenphosphatmaterial nicht in der Lage, dieses Problem zu lösen. Aus dem Winkel der Materialherstellung ist die Synthesereaktion des Lithiumeisenphosphats eine komplexe Mehrphasenreaktion, hat ein festes Phosphat, Eisen Oxid- und Lithiumsalz sowie die Vorläufer- und Kohlenstoffreduktionsaerosole. Bei der komplexen Reaktion ist es schwierig, die Konsistenz der Reaktion sicherzustellen.

5, Rechte an geistigem Eigentum. Ist die Grundlage des Lithiumeisenphosphats alle Patente der Vereinigten Staaten an der Universität von Texas und Kohlenstoff beschichtet durch kanadische Patentanmeldung. Die beiden Grundpatente sind nicht in der Vergangenheit, wenn Lizenzgebühren auf die Kosten von Berechnung werden die Produktkosten weiter verbessert.

Darüber hinaus ist Japan aus der Perspektive der Entwicklung und Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien das Land der ersten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien, und High-End-Lithium-Ionen-Batterien haben den Markt dominiert Führende und die Vereinigten Staaten, aber bisher kein einziges großes Unternehmen zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Infolgedessen wählt Japan modifizierte Lithium-Mangansäure als leistungsfähiges Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial. Auch in den Vereinigten Staaten verwenden und Lithium-Mangan-Säure-Lithium-Eisen-Phosphat als Hersteller von Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial vom Leistungstyp ist ebenfalls eine Hälfte, die Bundesregierung unterstützt auch die Entwicklung der beiden Systeme. Angesichts der Probleme, die beim Lithium-Eisen-Phosphat bestehen, schwierig wie Leistungsart Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial im Bereich neuer Energiefahrzeuge für eine breite Palette von Anwendungen. Wenn Sie den Mangansäure-Lithium-Speicher hoch te lösen können Der Temperaturzyklus und schwierige Probleme mit schlechter Leistung mit dem Vorteil niedriger Kosten und eines hohen Leistungsverhältnisses bei der Anwendung von lithium-ionen-akkus vom Leistungstyp haben ein großes Potenzial.

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