В чем разница между свинцово-кислотными батареями и силовыми литиевыми батареями?

Литий-железо-фосфатная батарея относится к литиево-ионной батарее, в которой в качестве материала положительного электрода используется фосфат лития-железа. Материалы положительного электрода литий-ионных батарей в основном включают кобальтат лития, манганат лития, никелат лития, тройные материалы, фосфат лития-железа и т.п. Среди них кобальтат лития является материалом положительного электрода, используемым в большинстве литий-ионных батарей.

Наличие у материала потенциала для развития применения, помимо сосредоточения внимания на его преимуществах, более важно, имеет ли материал фундаментальные дефекты.

Литий-фосфат железа широко используется в качестве материала положительного электрода для литий-ионных аккумуляторов в Китае. Аналитики рынка, такие как правительство, научно-исследовательские институты, предприятия и даже компании, работающие с ценными бумагами, с оптимизмом смотрят на этот материал как на направление развития литий-ионных батарей. Анализ причин, в основном, имеют следующие два момента: во-первых, влияние американского направления исследований и разработок, Валенсия Соединенных Штатов и компания A123 впервые использовали фосфат лития-железа в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов. Во-вторых, не было подготовки материалов манганата лития с хорошими высокотемпературными циклами и свойствами хранения для использования в литий-ионных батареях силового типа. Однако фосфат лития-железа также имеет фундаментальные недостатки, которые нельзя игнорировать. Это сводится к следующим моментам:

1. Во время процесса спекания при получении фосфата лития-железа оксид железа, вероятно, будет восстановлен до элементарного железа в высокотемпературной восстановительной атмосфере. Элементарное железо может вызвать микрокороткое замыкание батареи, что является самым табуированным веществом в батарее. Это также основная причина, по которой Япония не использовала этот материал в качестве материала положительного электрода для литий-ионной батареи.

2. У литий-фосфата железа есть некоторые эксплуатационные дефекты, такие как низкая плотность утряски и плотность уплотнения, что приводит к низкой плотности энергии ионно-литиевых батарей. Низкие характеристики при низких температурах, даже если он наноразмерный и имеет углеродное покрытие, это не решает эту проблему. Доктор Дон Хиллебранд, директор Центра систем хранения энергии в Аргоннской национальной лаборатории, рассказал о низкотемпературных характеристиках литий-железо-фосфатных батарей. Он использовал ужасно, чтобы описать их результаты испытаний литий-железо-фосфатных батарей, указывающие на то, что литий-железо-фосфатные батареи имеют низкую температуру. (Ниже 0 ° C) Невозможно управлять электромобилем. Хотя некоторые производители заявляют, что литий-железо-фосфатная батарея имеет хорошую степень сохранения емкости при низких температурах, это происходит в случае небольшого тока разряда и низкого напряжения отсечки разряда. В этой ситуации устройство просто не может заработать.

3. Стоимость подготовки материала и стоимость изготовления батареи высоки, ресурс батареи низкий, а консистенция оставляет желать лучшего. Нанокристаллизация и углеродное покрытие фосфата лития-железа, улучшая электрохимические характеристики материала, также порождает другие проблемы, такие как снижение плотности энергии, увеличение стоимости синтеза, плохие характеристики обработки электродов и проблемы, связанные с экологией. Хотя химических элементов Li, Fe и P в фосфате лития-железа много, а стоимость невысока, стоимость полученного продукта фосфата лития-железа не является низкой, даже если исключить предыдущие затраты на исследования и разработки, стоимость процесса материал выше. Стоимость подготовки батареи повысит стоимость последней единицы накопленной энергии.

4. Плохая консистенция продукта. В настоящее время не существует отечественного завода по производству литий-железо-фосфатных материалов, который мог бы решить эту проблему. С точки зрения приготовления материала реакция синтеза фосфата лития-железа представляет собой сложную гетерогенную реакцию, в которой присутствуют твердофазный фосфат, оксид железа и соль лития, предшественник углерода и фаза восстановительного газа. В этом сложном процессе реакции трудно обеспечить постоянство реакции.

5. Вопросы интеллектуальной собственности. Самая ранняя заявка на патент на фосфат лития-железа была получена 25 июня 1993 г. компанией FXMITTERMAIER & SOEHNEOHG (DE), и результаты заявки были опубликованы 19 августа того же года. Основной патент на фосфат лития-железа принадлежит Техасскому университету, а патент с углеродным покрытием подан канадцами. Эти два основных патента невозможно обойти. Если стоимость патента будет рассчитана, стоимость продукта будет еще больше увеличена.

Кроме того, исходя из опыта исследований, разработки и производства литий-ионных аккумуляторов, Япония является первой страной, коммерциализировавшей литий-ионные аккумуляторы, и всегда занимала рынок литий-ионных аккумуляторов высокого класса. Хотя Соединенные Штаты лидируют в некоторых фундаментальных исследованиях, до сих пор нет крупного производителя литий-ионных аккумуляторов. Поэтому Япония выбрала модифицированный манганат лития в качестве материала положительного электрода для литий-ионных батарей. Даже в Соединенных Штатах фосфат лития, железа и манганат лития используются в качестве катодных материалов для литий-ионных аккумуляторных батарей, и федеральное правительство также поддерживает разработку этих двух систем. Ввиду вышеупомянутых проблем, связанных с фосфатом лития-железа, его трудно широко использовать в качестве материала положительного электрода для литий-ионной аккумуляторной батареи в таких областях, как транспортные средства новой энергии. Если он сможет решить проблему высокотемпературного цикла и плохих характеристик хранения манганата лития, с его преимуществами низкой стоимости и высокой производительности, он будет иметь большой потенциал в применении силовых литий-ионных батарей.

1: Номинальное напряжение отличается. Номинальное напряжение свинцово-кислотного аккумулятора: 2,0 В, литиевая батарея, одно номинальное напряжение: 3,6 В

2: Внутренние материалы разные. Положительный и отрицательный электроды свинцово-кислотных аккумуляторов - это оксид свинца, металлический свинец, электролит - концентрированный сульфат лития. Положительный и отрицательный электроды представляют собой оксид лития-кобальта / фосфат лития-железа / манганат лития, графит, органический электролит.

3: Энергетическая различная свинцово-кислотная батарея 30 Вт / кг, литиевая батарея 150 Вт / кг

4: Различные свинцово-кислотные аккумуляторы для использования: автомобильный стартер, литиевая батарея электромобиля: мобильный телефон, компьютер, электроинструмент, теперь также используется для аккумулятора электромобиля.

5: Различные электрические характеристики: свинцово-кислотный аккумулятор не может разряжаться при большом токе, а аккумулятор с коротким сроком службы может разряжаться при большом токе и имеет хороший срок службы.

Другое отличие заключается в следующем:

1. Долговечность: свинцово-кислотные аккумуляторы обычно глубоко заряжаются, глубокий разряд в течение 300 раз, срок службы памяти составляет около двух лет. А в свинцово-кислотном аккумуляторе есть жидкость. Если после периода потребления батарея нагревается или время зарядки короткое, необходимо долить жидкость; Литиевая батарея обладает высокой прочностью, медленным потреблением, более 500 раз зарядки и разрядки и без памяти, как правило, срок службы составляет 4-5 лет.

2. Объем, качество: общий вес свинцово-кислотных аккумуляторов 16-30 кг, объем побольше; Литиевая батарея обычно составляет 2,5-3 кг, объем относительно небольшой, поэтому поездка легкая, удобная для переноски.

3. Цена, гарантийный срок: текущий основной аккумулятор на рынке составляет 48 вольт, при замене свинцово-кислотный аккумулятор 450 юаней, гарантийный срок составляет 1 год; литиевая батарея цена относительно дорогая, нужно около 1000 юаней, но гарантийный срок составляет два года.

4. Километры: тот же аккумулятор на 48 вольт, при полном заряде свинцово-кислотных аккумуляторов и литиевых аккумуляторов электромобили могут проехать 30-40 км. Скорость зависит в основном от размера используемого двигателя.

5. Емкость аккумулятора: емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет около 20 ампер; емкость литиевой батареи 8-10 ампер.

6. Защита окружающей среды: Свинцово-кислотные аккумуляторы загрязняются в процессе производства. Если они не будут переработаны должным образом, они могут вызвать загрязнение; литиевые батареи относительно зеленые.

1. Среднее напряжение элемента свинцово-кислотной батареи составляет 2 В, а среднее напряжение одноэлементной литиевой батареи составляет 3,7 В;

2. Из-за различных материалов активность свинцово-кислотных аккумуляторов не такая высокая, как у литиевых, емкость литиевых аккумуляторов в том же объеме больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов; (свинцово-кислотные батареи громоздкие)

3. Платформа литиевой батареи нестабильна со свинцово-кислотными батареями.

Страница содержит содержимое машинного перевода.