Was sind die gängigen Klassifizierungen von Lithium-Ionen-Akkus?

Batterien sind seit über 100 Jahren ein Teil unseres Lebens. Sie wurden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von einfachen wissenschaftlichen Taschenrechnern bis hin zu Elektrofahrzeugen, Robotern und Satelliten. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Arten von Batterien hergestellt, um ihre Leistung zu verbessern.?

Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, ihrer hohen Energieeffizienz und ihrer langen Lebensdauer werden derzeit immer häufiger Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt.?

Diese Arbeit präsentiert eine Zusammenfassung relevanter Aspekte von Lithium-Ionen-Batterien. Der entwickelte Artikel führt in die Terminologie im Zusammenhang mit der Welt der Batterien ein. Darüber hinaus werden die Eigenschaften und Werkzeuge untersucht, die Lithium-Ionen-Batterien zu einer der heute am häufigsten verwendeten Batterien machen.?

Im Folgenden sind die gängigen Klassifizierungen von Lithium-Ionen-Akkus aufgeführt:

-Lithiumkobaltoxid

-lithiummanganoxid

-Lithiumeisenphosphat (LFP)

-Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC)

-Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid

-Lithiumtitanat

-Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC)

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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Lithium-Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Akku:

Obwohl alle Batterien auf ähnliche Weise funktionieren, gibt es große Unterschiede in den chemischen Komponenten, die sie zur Erzeugung elektrischen Stroms verwenden.

Im Allgemeinen sind Elemente wie Lithium, Nickel oder Mangan am häufigsten. Doch in jüngster Zeit hat der Einsatz von Alternativen wie Eisenphosphaten an Bedeutung gewonnen. Heute werden wir über LFP-Batterien sprechen.

Unterschiede zu herkömmlichen Batterien:

Die LFP-Batterie und die herkömmliche Lithium-Kobalt-Batterie haben das gleiche Funktionsprinzip. Bei Letzterem besteht die Kathode jedoch vollständig aus einer Lithium-Kobalt-Legierung (LiCoO?). Diese Legierung ist bei der Stromerzeugung effizienter, weist jedoch zwei große Mängel auf.

Der erste Grund sind die hohen Materialkosten, insbesondere für Lithium, dessen Preis im Jahr 2021 durchschnittlich um 437 % gestiegen ist. Andererseits sind Eisen und Phosphate viel billiger, weil sie häufiger vorkommen.

Ebenso ist die Kombination von Lithium und Kobalt für Lebewesen und die Umwelt hochgiftig, was das Recycling dieser Batterien erschwert. Dagegen sind Pyrophosphate völlig ungefährlich.

Die LFP-Batterie (Lithium-Eisen-Phosphat) ist eine Variante der herkömmlichen Lithium-Batterie, bei der dieses Material größtenteils durch Schichten aus Eisenphosphaten ersetzt wird. Diese Bleche konzentrieren sich auf den Pluspol bzw. die Kathode.

Gegenüber bildet eine Reihe von Kohlenstoffkristallen den Minuspol oder die Anode, unter denen sich kleine Lithiumpartikel befinden. Beim Eintauchen in eine Elektrolytflüssigkeit erhalten diese Partikel eine elektrische Ladung, verlassen die Kohlenstoffkristalle und wandern zur Kathode.

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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Bei diesem Prozess entsteht elektrischer Strom, der erschöpft ist, wenn das gesamte Lithium in der Kathode (in diesem Fall zwischen den Eisenphosphatschichten) untergebracht und entladen ist. In diesem Fall kann Strom von außen zugeführt werden, um die Batterie wieder aufzuladen, und die Partikel kehren an ihren Platz auf der Anode zurück.

Vor- und Nachteile der LFP-Technologie

Aus Sicht der Industrie liegt der große Vorteil von LFP-Batterien in ihren geringen Produktionskosten, da ihre Rohstoffe im Vergleich zu anderen Ersatzstoffen für Lithium wie Nickel, Mangan oder Aluminium günstiger sind.

Der eigentliche Schlüssel zu dieser Technologie ist jedoch ihre chemische Stabilität, die auf lange Sicht zu einer sehr geringen Zersetzung führt. Beispielsweise verfügt eine LFP-Batterie nach 3.000 Lade- und Entladezyklen immer noch über 80 % ihrer Nennladung.

Ebenso ist diese chemische Stabilität auch thermisch. LFP-Batterien sind deutlich unempfindlicher gegenüber hohen Temperaturen. Diese Qualität verringert das Risiko von Überhitzungsproblemen oder sogar einem Brand oder einer Explosion der Zellen.

Lithium-Kobaltoxid-Lithium-Ionen-Batterie:

Lithium-Ionen-Batterien sind für die moderne Technologie unverzichtbar und versorgen Mobiltelefone, Laptops, medizinische Geräte und sogar Elektrofahrzeuge mit Strom.

Hersteller verwenden in diesen Batterien häufig Lithiumcarbonat oder Lithiumhydroxid anstelle von Lithiummetall. Obwohl Lithium ein wichtiger Bestandteil von Lithiumbatterien ist, enthalten sie auch andere Metalle wie Kobalt, Graphit und Nickel.

Lithium-Kobaltoxid-Batterien, auch Lithium-Kobalt- oder Lithium-Kobalt-Ionen-Batterien genannt, werden aus Lithium-Kobaltcarbonat hergestellt. Aufgrund ihrer sehr hohen spezifischen Energie werden diese Batterien in Mobiltelefonen, Laptops und elektronischen Kameras verwendet. Sie verfügen über eine Kobaltoxid-Kathode und verwenden Kohlenstoffgraphit als Anodenmaterial. Beim Entladen bewegen sich Lithiumionen von einer Anode zur anderen und kehren den Fluss um, wenn die Batterie geladen wird.

Dieser Batterietyp weist einige Nachteile auf, darunter eine relativ kurze Lebensdauer und eine begrenzte spezifische Leistung. Diese Batterien sind nicht so sicher wie andere Typen. Dennoch sind sie aufgrund ihrer Eigenschaften eine beliebte Wahl für Mobiltelefone und andere tragbare elektronische Geräte.

Ternäre Lithium-Ionen-Batterie:

Die Kerntechnologie von New-Energy-Fahrzeugen ist die Batterie, die Strom liefert. Batterielebensdauer und Ladegeschwindigkeit sind die Engpässe bei der Entwicklung der Batterietechnologie. Nach mehr als 30 Jahren Entwicklungszeit stammt der Großteil der Energie für Elektrofahrzeuge aus verschiedenen Lithium-Batteriepaketen. Immer, aber die Lithiumbatterie ist noch nicht ganz ausgereift und befindet sich noch in ständiger Erforschung.

Derzeit umfassen die Arten von Lithiumbatterien Lithiummanganat, Lithiumeisenphosphat, Lithiumtitanat, Lithiumkobalt und ternäre Materialien. Lithiummanganat-, Lithiumtitanat- und Lithiumkobaltoxidbatterien werden aufgrund der Energieeffizienz und der außergewöhnlichen Metallpreise immer teurer. Es wurde zu einer Nischenoption, während Lithium-Eisenphosphat- und Lithium-Ternärbatterien immer häufiger eingesetzt wurden.

Eine ternäre Lithiumbatterie wird als „Batterie mit ternärem Material“ bezeichnet, was sich im Allgemeinen auf eine Lithiumbatterie bezieht, die ternäres Kathodenmaterial aus Nickel-Kobalt-Manganat oder Nickel-Kobalt-Lithium (NCA) verwendet. Salz, Kobaltsalz und Mangansalz werden je nach Verhältnis der drei verschiedenen Komponenten unterschiedlich eingestellt, daher wird es als „ternäre“ Batterie bezeichnet und enthält viele verschiedene Arten von Batterien.

Im Gegensatz zur Form kann es in Softpack-Batterien, zylindrische Batterien und quadratische Hartschalenbatterien unterteilt werden. Seine Nennspannung kann 3,6–3,8 V erreichen, hohe Leistungsdichte, Hochspannungsplattform, hohe Shunt-Dichte, große Reichweite, große Leistungsabgabe und schlechte Hochtemperaturstabilität, aber hervorragende Leistung bei niedrigen Temperaturen und hohe Kosten.