Подробное объяснение преимуществ и недостатков литий-железо-фосфатных батарей

Литий-железо-фосфатные батареи Полное название - литий-железо-фосфатные литий-ионные батареи, название было слишком длинным, назывались литий-железо-фосфатные батареи. Из-за своей производительности он особенно подходит для приложений питания, чтобы присоединиться к имени «мощность» два слова, а именно литий-железо-фосфатный аккумулятор. Также некоторые люди называли его «литиево-железный (LiFe) аккумулятор».

Принцип работы

Литий-железо-фосфатные батареи относятся к использованию фосфата лития-железа в качестве анодного материала литий-ионных аккумуляторов. В качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов используются литий-кобальтовая кислота, литий-марганцево-литиевая кислота, никель, тройной материал, фосфат лития-железа и т. Д. литий-кобальтовая кислота в настоящее время является большей частью катодного материала литий-ионных аккумуляторов.

имея в виду

Рынок торговли металлами, кобальт (Co) является самым дорогим, а емкость хранения невелика, никель (Ni), марганец (Mn) дешевле, а хранение большего количества железа (Fe). Цена на материалы анода соответствует цене цены на рынке этих металлов. Следовательно, использование катодного материала LiFePO4 в литий-ионных батареях должно быть довольно дешевым. Другой особенностью этого является защита окружающей среды от загрязнения окружающей среды.

Требования к аккумуляторным батареям: высокая емкость, высокое выходное напряжение, хорошая производительность цикла зарядки и разрядки, стабильное выходное напряжение, большой ток заряда и разряда, электрохимическая стабильность, безопасность (отсутствие зарядки, разрядки и короткого замыкания, вызванного неправильная эксплуатация, такая как возгорание или взрыв), широкий диапазон рабочих температур, нетоксичность или меньше ядовитости, отсутствие загрязнения окружающей среды. Использование LiFePO4 в качестве анода литий-железо-фосфатных батарей соответствует этим требованиям к производительности, особенно при большой скорости разряда Разряд (разряд 5 ~ 10 c), стабильное напряжение разряда, безопасность, отсутствие горения, не взрыв и срок службы (циклы), без загрязнения окружающей среды, это лучший, в настоящее время лучший аккумулятор с большой выходной мощностью.

Устройство и принцип работы

LiFePO4 в качестве положительного полюса батареи, соединенного с положительным электродом батареи алюминиевой фольгой и полимером, находится между диафрагмой, которая разделяет положительный и отрицательный, но литий-ионный Li и электронный e - не могут пройти, правый состоит из углерода (графит ) катод батареи, медная фольга и отрицательное соединение батареи. Между верхней и нижней стороной находится батарея электролита батареи, батарея в герметичной металлической упаковке.

Аккумулятор LiFePO4 при зарядке, анод литий-ионного Li с помощью полимерной мембраны к миграции катода; В процессе разряда катод литий-ионного Li через диафрагму к положительному переносу. Литий-ионный аккумулятор происходит из-за миграции иона лития и назван в честь движения вперед и назад во время зарядки и разрядки.

Главный спектакль

Номинальное напряжение аккумулятора LiFePO4 составляет 3,2 В, напряжение окончания зарядки составляет 3,6 В, напряжение завершения составляет 2,0 В. Поскольку различные производители используют материалы положительных и отрицательных электродов, а качество материала электролита и процесс различаются, его характеристики будут немного отличаться. Например, у тех же моделей (такая же упаковка стандартного элемента), емкость батареи имеет большую разницу (10% ~ 20%).

Здесь, чтобы объяснить, что различное заводское производство литиевых батарей с фосфатом железа в различных параметрах производительности будет иметь некоторую разницу; Кроме того, есть некоторые характеристики батареи, которые не были включены, такие как внутреннее сопротивление батареи, скорость саморазряда, температура заряда и разрядка и т. д.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют большую разницу, их можно разделить на три категории: малые нули от нескольких до нескольких мАч, средние от нескольких десятков мАч, большие сотни мАч. Одинаковые параметры разных типов батарей также имеют некоторые различия.

Проверка на перегрузку до нулевого напряжения:

Использование литий-железо-фосфатного аккумулятора STL18650 (1100 мАч) для разряда до нулевого напряжения.Условия тестирования: уровень заряда 0,5 C будет заполнен аккумуляторами STL18650 емкостью 1100 мАч, а затем используется разрядка 1,0 C, чтобы напряжение аккумулятора было 0 C. Аккумулятор до 0 В делится на две группы: группа на семь дней, другая группа на 30 дней; Депозит созревает со скоростью заряда 0,5 ° С, а затем используется разрядка 1,0 С. Наконец, сравнивая два периода хранения при нулевом напряжении, разница между разными .

Результат теста, аккумулятор с нулевым напряжением в течение семи дней без утечки, хорошая производительность, емкость 100%; в течение 30 дней без утечки, производительность хорошая, емкость 98%; в течение 30 дней после аккумулятора необходимо 3 раза зарядить и разрядить цикл, мощность и до 100%.

Этот тест показывает, что литий-железо-фосфатная батарея даже видна (или даже до 0 В), и отложить определенное время, утечка батареи, повреждение.Это другие виды литий-ионных аккумуляторов не имеют никаких особенностей.

преимущество

1, улучшение показателей безопасности

Кристаллы фосфата лития-железа в P - твердый ключ O, трудно разлагаются даже при высокой температуре или перезарядке, когда также не нравятся лихорадка разрушения структуры лития кобальтовой кислоты или сильные окисляющие вещества, что обеспечивает хорошую безопасность. акупунктуры или эксперимента по короткому замыканию обнаружил явление возгорания в небольшом количестве образцов, но ни один взрыв не произошел, а эксперименты с избыточным зарядом, в которых использовалось несколько раз значительно превышающее их разрядное напряжение высоковольтной зарядки, обнаружили, что существуют взрывчатые вещества. по сравнению с обычными литиевыми батареями с жидким электролитом, кобальтовыми кислотами, был значительно улучшен.

2, улучшение жизни

Литий-железо-фосфатная батарея относится к использованию литий-фосфата железа в качестве анодного материала литий-ионной батареи.

Длительный срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов - около 300, самый высокий - 500 раз, и литий-железо-фосфатные аккумуляторы, срок службы которых превышает 2000 раз, стандартная скорость зарядки (5 часов) для использования может достигать 2000 раз. С качеством свинцово-кислотных аккумуляторов «новые полгода, полгода, техническое обслуживание, техническое обслуживание и полгода», максимум 1-1,5 года, в то время как литий-железо-фосфатные батареи используются в тех же условиях, теория Срок службы достигнет 7 ~ 8 лет. При всестороннем рассмотрении соотношение цены и производительности теоретически для свинцово-кислотных аккумуляторов более чем в четыре раза. Большой ток разряда может составлять 2 C, быстрая зарядка и ток разряда, под специальным зарядным устройством, 1,5 C. может сделать зарядку аккумулятора 40 минут, пусковой ток может быть до 2 C, свинцово-кислотный аккумулятор - это производительность.

3, высокая температура хорошая

Литий-железо-фосфат может достигать температуры от 350 ℃ до 500 ℃, а электрический пик и кобальтовая кислота, литий, марганец, кислота, литий, только при температуре около 200 ℃. Широкий диапазон рабочих температур (20 c - 75 - c), обладают устойчивостью к высоким температурам, как литий-железо. фосфат может достигать 350-500 ℃, пик нагрева литий-кобальт и литий-марганцевая кислота и кислота только при температуре около 200 ℃.

4, большая емкость

Изучение аккумуляторной батареи, часто заполненной, чтобы не погаснуть в условиях работы, емкость быстро становится ниже номинальных значений емкости, это явление называется эффектом памяти. Память, такая как никель-металлогидридные, никель-кадмиевые батареи и литий-железо-фосфатные батареи. нет этого явления, аккумулятор независимо от того, в каком состоянии, можно использовать увеличивается с увеличением заряда, не нужно сначала ставить подзарядку.

5, легкий вес

Те же характеристики емкости литий-железо-фосфатной батареи составляют две трети размера свинцово-кислотной батареи, вес - 1/3 свинцово-кислотных батарей.

6, охрана окружающей среды

Литий-железо-фосфатные батареи обычно не содержат тяжелых металлов и редких металлов (никель-металлогидридные батареи из редких металлов), нетоксичны (благодаря сертификации SGS), не загрязняют окружающую среду, соответствуют европейскому RoHS, для абсолютного экологического сертификата батареи. Литиевая батарея пользуется популярностью в отрасли, в основном из соображений окружающей среды, поэтому батарея, внесенная в список «863» в ходе десятого пятилетнего национального плана развития высоких технологий, стала ключевой национальной поддержкой и стимулированием развития проекта. присоединение к ВТО, китайский экспорт электрических велосипедов будет быстро расти, и в Европу и Соединенные Штаты электрического велосипеда попросили оборудованные аккумулятором от загрязнения.

Но эксперты говорят, что свинцово-кислотные батареи, вызванные загрязнением окружающей среды, в основном, в нестандартном производственном процессе и переработке. К тому же, литиевая батарея относится к новой энергетической отрасли, это хорошо, но не может избежать проблемы тяжелых металлов. При обработке металлических материалов, таких как свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, хром, вероятно, попадет в пыль и воду. Сама батарея является своего рода химическим веществом, поэтому может вызывать два вида загрязнения: это технологический процесс загрязнения отходов; 2 он списывается после загрязнения аккумулятора.

Литий-железо-фосфатная батарея также имеет свои недостатки: низкотемпературные характеристики плохие, например, плотность отводов мала, анодные материалы, такие как объем литий-железо-фосфатной батареи, емкость, чем кобальто-кислотная литиевая и другие литий-ионные батареи, поэтому не имеют преимущество с точки зрения микроэлементов. А при использовании в аккумуляторных батареях, литий-железо-фосфатных батареях и других батареях необходимо решать проблемы с консистенцией батареи.

недостатки

Этот вид материала имеет большой потенциал для развития приложений, помимо сосредоточения внимания на его достоинствах, еще более важным является то, имеет ли материал фундаментальные недостатки.

Отечественные в настоящее время обычно выбирают литий-железо-фосфат в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов, от правительства, научно-исследовательских институтов, предприятий и даже рынков, таких как аналитики ценных бумаг, оптимистично относятся к этому материалу, поскольку направление развития литий-ионных аккумуляторов силового типа . Анализ его причины, в основном, состоит из следующих двух пунктов: во-первых, под влиянием американского направления исследований, Valence и компания A123 делают раннее внедрение материала катода литий-железо-фосфатных литий-ионных батарей. Литий-ионный аккумулятор силового типа имеет хороший высокотемпературный цикл и характеристики хранения марганцево-кислых литиевых материалов. Но есть также недостатки, позволяющие игнорировать фундаментальные недостатки литий-фосфата железа, в основном это следующие:

1, при подготовке процесса спекания фосфата лития-железа восстановление оксида железа при высокой температуре и в восстановительной атмосфере является возможностью элементарного железа. Элементарное железо может вызвать микрокороткое замыкание элемента, что является самым табу в материале аккумулятора. Япония не имеет материала в качестве основной причины катодного материала литий-ионного аккумулятора силового типа.

2, фосфат лития-железа имеет некоторые дефекты производительности, такие как низкая плотность утряски и плотность уплотнения, что приводит к более низкой плотности энергии литий-ионных батарей. Низкотемпературные характеристики хуже, даже если нано- и углеродное покрытие решают эту проблему Аргонская национальная лаборатория, доктор Дон Хиллебранд, директор центра систем хранения энергии, когда дело доходит до работы литий-железо-фосфатных батарей при низких температурах с ужасными характеристиками, их тип литий-железо-фосфатных литий-ионных аккумуляторов показывает, что литий-железо-фосфатная батарея при низкой температуре (ниже 0 ℃) не может сделать электромобиль. Хотя есть также производитель заявляет, что емкость литий-железо-фосфатной батареи при низкотемпературном сохранении хороша, но это небольшой ток разряда и сокращение разряда напряжение отключения очень низкое. В этом состоянии оборудование не может начать работу.

Изготовление 3, стоимость материала и стоимость производства батареи выше, низкий ресурс батареи, плохая консистенция. Нанофосфат лития-железа и углеродное покрытие, несмотря на электрохимические свойства материала, но также принесли другие проблемы, такие как более низкая плотность энергии и рост стоимости синтеза, производительность обработки электродов низкая и требовательна к окружающей среде и другим проблемам.Хотя химические элементы фосфата лития-железа в Li, Fe и P очень богаты, и низкая стоимость, но получение продукта фосфата лития-железа Стоимость не низкая, даже с предыдущими затратами на исследования и разработки, процесс материальной стоимости и высокой стоимости аккумуляторов сделает окончательную удельную стоимость аккумуляторной батареи выше.

4, плохая консистенция продукта.В настоящее время отечественный завод по производству фосфата лития-железа может решить эту проблему.С точки зрения подготовки материала, синтетическая реакция фосфата лития-железа является сложной многофазной реакцией, имеет твердый фосфат, железо оксид и соль лития, а также аэрозоли прекурсора и восстановления углерода. В процессе сложной реакции трудно обеспечить постоянство реакции.

5, права на интеллектуальную собственность.Это основа фосфата лития-железа все патенты Соединенных Штатов в Техасском университете и углеродное покрытие по заявке на патент Канады. Два основных патента не в прошлом, если роялти на стоимость Расчет, стоимость продукта будет дополнительно улучшена.

Кроме того, с точки зрения опыта разработки и производства литий-ионных аккумуляторов Япония является страной первых коммерческих литий-ионных аккумуляторов, и на рынке доминировали литий-ионные аккумуляторы высокого класса. ведущие и Соединенные Штаты, но до сих пор ни одно крупное предприятие по производству литий-ионных аккумуляторов. В результате Япония выбирает модифицированную литий-марганцевую кислоту в качестве материала катода литий-ионных аккумуляторов силового типа более целесообразно. Даже в Соединенных Штатах использование и литий-марганцево-кислотный литий-фосфат железа в качестве производителя катодного материала литий-ионных аккумуляторов также составляет половину, федеральное правительство также поддерживает разработку двух систем. Материал катода литий-ионного аккумулятора силового типа в области транспортных средств новой энергии для широкого спектра применений.Если вы можете решить проблему хранения лития марганцевой кислоты, высокая температура Температурный цикл и сложные проблемы плохой производительности, с его преимуществом низкой стоимости и высокого отношения производительности при применении литий-ионных батарей силового типа будут иметь большой потенциал.

Страница содержит содержимое машинного перевода.