Lithiumeisenphosphat Vs. Lithium-Ionen: Unterschiede und Vorteile

Einführung

Die heutigen tragbaren Geräte verwenden zwei verschiedene Arten von Batterien: Lithium-Ionen und Lithium-Eisen-Phosphat. Trotz gewisser Parallelen gibt es erhebliche Unterschiede in Bezug auf hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und Sicherheit. Da die meisten Menschen ein Telefon, Tablet oder einen Computer besitzen, sind sie sicherlich mit der Lithium-Ionen-Technologie vertraut. Aufgrund ihrer kostengünstigen Komponenten und ihrer Widerstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien eine neuere Batterieform, die in der Fertigungsindustrie immer beliebter wird.

Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?

Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus einem oder mehreren stromerzeugenden Fächern, die als Zellen bezeichnet werden, ähnlich wie jede andere Batterie. Jede Zelle besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: einem Elektrolyten, der zwischen der positiven Elektrode und dem Plus- oder +-Pol der Batterie sitzt, und zwei Elektroden, von denen eine mit dem Minuspol und die andere mit dem Pluspol verbunden ist. In älteren Batterien wird anstelle der gebräuchlicheren chemischen Kombination Lithium-Kobaltoxid (LiCoO2) (LiFePO4) Lithiumeisenphosphat als positive Elektrode verwendet. Der Elektrolyt ändert sich von einem Batterietyp zum anderen und die negative Elektrode besteht typischerweise aus Kohlenstoff (Graphit) – aber diese Unterschiede sind nicht entscheidend, um die Grundlagen der Funktionsweise der Batterie zu verstehen.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Die meisten Lithium-Ionen-Batterien funktionieren auf ähnliche Weise. Die positive Elektrode aus Lithium-Kobalt-Oxid gibt beim Laden der Batterie einen Teil ihrer Lithium-Ionen ab. Diese Lithium-Ionen fließen durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode aus Graphit, wo sie verbleiben. Während dieses Vorgangs nimmt die Batterie Energie auf und speichert sie. Die Energie, die die Batterie antreibt, wird erzeugt, wenn die Lithiumionen in der Batterie während der Entladung durch den Elektrolyten zurück zur positiven Elektrode wandern. In jedem Fall bewegen sich Elektronen um den äußeren Stromkreis herum in die Richtung, in die sich die Ionen bewegen. Da der Elektrolyt als wirksame isolierende Barriere für Elektronen dient, können sie ihn nicht passieren.

Ein Prozess – der Durchgang von Ionen durch den Elektrolyten und ein anderer – die Bewegung von Elektronen durch den äußeren Stromkreis, in die entgegengesetzte Richtung sind voneinander abhängige Prozesse, und wenn einer stoppt, stoppt auch der andere. Eine vollständig entladene Batterie verhindert, dass Elektronen den äußeren Stromkreis passieren, daher verlieren Sie Energie, wenn die Ionen aus diesem Grund nicht mehr durch den Elektrolyten wandern. Ähnlich wie der Fluss von Ionen und Elektronen aufhört, wenn das Gerät, das die Batterie mit Strom versorgt, ausgeschaltet wird. Die hohe Entladungsrate der Batterie hört praktisch auf.

Lithium-Ionen-Batterien haben im Gegensatz zu anderen Batterietypen elektronische Steuerungen integriert, die steuern, wie sie geladen und entladen werden. In einigen Fällen kann das Überladen und Überhitzen von Lithium-Ionen-Batterien zu Explosionen führen, aber sie verhindern dies.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Was sind die Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Batterien?

Im Vergleich zu früheren Blei-Säure-Batterien (LA) und anderen Lithium-Ionen-Batterietechnologien hat LiFePO4 erhebliche Vorteile. Eine der wertvollsten Optionen für den Elektroantrieb ist die Verwendung von Batterien, da sie leichter sind, keine Wartung erfordern, bessere Lade- und Entladeeigenschaften aufweisen und eine deutlich längere Lebensdauer haben.

LiFePO4 hat auch eine hohe Nennstromstärke, eine lange Lebensdauer, kein Leck- oder Brandrisiko und eine Toleranz gegenüber nicht idealen Lade- und Entladezyklen.

Hohe Effizienz

LiFePO4-Batterien sind ziemlich effektiv, warum also? Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4) bietet im Vergleich zu Systemen, die alternative Lithium-Ionen- oder Blei-Säure-Batterien verwenden, eine überlegene Mischung an Qualitäten, insbesondere für den Antrieb von Freizeitfahrzeugen und kleinen Handelsschiffen.

Im Vergleich zu LA-Chemikalien und anderen Arten von Lithiumbatterien haben LiFePO4-Batterien eine verbesserte Entlade- und Ladeeffizienz und die Fähigkeit, tief zu laden, während die Leistung erhalten bleibt.

Bessere Leistung vom Keel Up

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) sind aufgrund ihrer verlängerten Lebensdauer, niedrigen Selbstentladungsraten, ihres geringen Gewichts und ihrer großen Batteriekapazität der beste Ausgangspunkt für die Entwicklung von Elektroautobatterien.

Längere Lebensspanne

Bei Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselantrieb rechnen Besitzer nicht damit, alle zwei bis drei Jahre ihren Motor austauschen zu müssen. Daher erscheint es ein wenig unaufrichtig, von Besitzern von Elektrofahrzeugen zu verlangen, dass sie regelmäßig ihre gesamte Batterie austauschen, wie dies bei Autos mit Blei-Säure-Installationen wahrscheinlich der Fall ist.

Wenn LA-Batterien verwendet würden, wäre es aufgrund dieses strengen Wartungsplans äußerst schwierig, eine elektrische Antriebsoption zu verteidigen. Batteriesysteme aus Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4) können jetzt solche mit fossilen Brennstoffen übertreffen.

Schneller Ladevorgang

LiFePO4-Batterien laden schneller als Blei-Säure- oder andere Lithium-Batterien, da sie eine viermal höhere Energiedichte haben und fünfmal schneller geladen werden können als Blei-Säure-Batterien.

Die Zyklenlebensdauer eines LiFePO4-Akkus kann bis zu fünfmal länger sein als die einiger Lithium-Ionen-Akkus und überschreitet häufig 5000 Zyklen, ohne merklich an Leistung zu verlieren. LiFePO4-Akkupacks können vollständig entladen werden, ohne Schaden oder Leistungsverlust zu erleiden.

Leicht

Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien bieten Lithium-Eisenphosphat-Chemikalien (LiFePO4 oder LFP) etwa 50 % mehr nutzbare elektrische Kapazität bei bis zu 70 % weniger Gewicht. Außerdem wiegen LiFePO4-Akkus etwa halb so viel wie Lithium-Mangan-Oxid (LMO)-Akkus, die leichter sind als manche Lithium-Ionen-Akkus.

Kleinere Akkupacks, weniger ungenutzter Platz und leichtere Antriebssysteme sind alles Vorteile des höheren Leistungsgewichts von LiFePO4, das auch die Optionen für die Innenausstattung erweitert und die Bootsleistung und den elektrischen Wirkungsgrad verbessert.

Null Wartung

Eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie muss im Gegensatz zu einer Blei-Säure-Batterie nicht gewartet werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Eine unvollständige Entladung vor dem Wiederaufladen führt bei LiFePO4-Akkus nicht zu einem Memory-Effekt.

Ist Lithiumeisenphosphat sicherer als Lithium-Ionen?

Batterien aus Phosphat haben hervorragende chemische und mechanische Eigenschaften und überhitzen nicht gefährlich. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien, die mit anderen Kathodenmaterialien aufgebaut sind, erhöht dies folglich die Sicherheit. Dies liegt an den physikalisch identischen und extrem robusten geladenen und ungeladenen Zuständen von LiFePO4, die es den Ionen ermöglichen, während des Sauerstoffflusses, der zusammen mit Ladezyklen oder möglichen Ausfällen auftritt, konstant zu bleiben. Die Eisen-Phosphat-Oxid-Bindung ist strukturell stabiler, wenn die Batterie überladen oder beschädigt wird, als die Kobalt-Oxid-Bindung, weil sie im Allgemeinen stärker ist. Im Gegensatz dazu beginnen die Bindungen in anderen Lithiumchemien aufzubrechen und geben zu viel Wärme ab, was schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt.

Die Unbrennbarkeit von Lithiumphosphatzellen ist eine entscheidende Eigenschaft bei unsachgemäßer Handhabung beim Laden oder Entladen. Sie können auch extremem Wetter wie bitterer Kälte, brütender Hitze oder unwegsamem Gelände standhalten. Sie werden nicht explodieren oder Feuer fangen, wenn sie riskanten Situationen wie Kollisionen oder Kurzschlüssen ausgesetzt sind, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Verletzungen verringert wird. LiFePO4 ist wahrscheinlich die beste Option, wenn Sie sich für eine Lithiumbatterie entscheiden und diese unter gefährlichen oder instabilen Bedingungen verwenden möchten. Es ist auch wichtig zu beachten, dass LiFePO4-Batterien eine umweltfreundliche Option sind, da sie ungiftig und nicht kontaminierend sind und keine Seltenerdmetalle enthalten.