Что лучше: литий-железо-фосфатный аккумулятор или трехкомпонентный литий-ионный аккумулятор?

Литий-железо-фосфатный аккумулятор представляет собой литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве анодного материала используется фосфат лития-железа. Материал положительного электрода литий-ионной батареи включает оксид лития-кобальта, манганит лития, никелат лития, тройной материал, фосфат лития-железа и т. Д. Оксид лития-кобальта является наиболее популярным анодным материалом из литий-ионного материала в настоящее время.

Тройной полимерный литий-ионный аккумулятор - это литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве анодного материала используется тройной материал лития, никеля, кобальта и марганца. Существует много видов анодных материалов из литий-ионного материала, эти популярные материалы включают оксид лития-кобальта, манганит лития, никелат лития, тройной материал, фосфат лития-железа и т. Д.

Литий-железо-фосфатный аккумулятор

Литий-железо-фосфатный аккумулятор представляет собой литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве анодного материала используется фосфат лития-железа. Его особенность заключается в том, что исключаются благородные элементы, такие как кобальт и т. Д. Нет никаких проблем с поступающим материалом, потому что сырье недорогое, а фосфор и железо имеют богатые ресурсы на Земле. Обладая подходящим рабочим напряжением (3,2 В), большой емкостью при весе устройства (170 мАч / г), высокой разрядной мощностью, возможностью перезарядки и длительным сроком службы, он также обладает хорошей стабильностью при нагревании батареи и высокой температуре окружающей среды.

Преимущества:

По сравнению с обычными литий-кобальтовыми и литий-манганитовыми батареями, недавно выпущенными на рынок, литий-железо-фосфатная батарея имеет как минимум пять преимуществ: более высокий уровень безопасности, более длительный срок службы, отсутствие тяжелых металлов или редких металлов (низкая стоимость сырья), поддержка быстрой зарядки и т. Д. рабочая температура.

Недостатки:

Литий-железо-фосфатный аккумулятор имеет некоторые недостатки, такие как низкая плотность утряски и плотность уплотнения, что приводит к более низкой плотности энергии; Емкость и стабильность батареи низкие из-за высокой стоимости подготовки материала и стоимости производства; Консистенция продукта плохая; Даже есть проблема с интеллектуальной собственностью.

Тройной полимерный литий-ионный аккумулятор

Тройной полимерный литий-ионный аккумулятор представляет собой литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве материала тройного анода используется литий-манганит Ni-Co. Как сказал Оуян Мингао из Университета Цинхуа: тройной материал в этом обзоре означает, что для положительного электрода используется тройной электрод, а для отрицательного - графит. Это называется тройной аккумуляторной батареей. Во время фактического применения есть материал, называемый титанатом лития, в положительном электроде которого используется тройной, а в отрицательном - титанат лития. Он будет более безопасным и будет иметь более длительный срок службы, но он не относится к тройному материалу.

Преимущества:

Трехкомпонентный литий-ионный аккумулятор имеет высокую плотность энергии, а его циклические характеристики лучше, чем у обычного оксида лития-кобальта. В настоящее время, с улучшением формулы и структуры, номинальное напряжение батареи достигает 3,7 В, а емкость намного выше, чем у литиево-кобальтооксидной батареи.

Недостатки:

Литий-ионная батарея тройной мощности включает литий-никель-кобальталюминатную батарею, литий-никель-ионную батарею Li-NiCoMn и т. Д. Недостатком этого является плохая защита при высоких температурах из-за нестабильной высокотемпературной структуры Alnico и проблема мономерного газа из-за высокого значения pH, что очень опасно. И последнее, но не менее важное: это дорого стоит.

Таким образом, после краткого сравнения, тройная полимерная литий-ионная батарея имеет лучшую производительность, чем литий-железо-фосфатная батарея, но почему препятствует ее разработке? Прежде всего, лучше подойдет тройной полимерный литий-ионный аккумулятор.

В зависимости от материала, элемент может в основном делиться на фосфат лития-железа и материал, содержащий марганец (включая кобальт лития, тройной материал и т. Д.).

Номинальное напряжение для литий-железа составляет 3,2–3,3 В, а для марганцевых - 3,6–3,7 В, что является наиболее очевидным различием.

Преимущества литиево-железной системы: длительный теоретический срок службы, теоретически хорошие характеристики заряда и разряда (почему теоретически? Пожалуйста, прочтите дальше).

Преимущества тройной системы: высокая плотность энергии, хорошие низкотемпературные характеристики, небольшой объем, хорошая линейность разряда.

Недостатки литиевого железа: большой объем, большой вес, плохая линейность разряда, плохие низкотемпературные характеристики.

Недостатки тройной системы: меньший срок службы, низкий срок службы при высоких температурах.

Во многих статьях вводится литиевое железо и указывается, что жизненный цикл составляет не менее 1500, и также нормально быть 2000-3000. Если это правда, преимущества литий-ионных аккумуляторов будут очевидны, но между идеалом и реальностью существует огромная разница. Я видел литий-железный элемент, произведенный на крупном национальном заводе. Его фактический срок службы составляет около 100 циклов, что едва ли достаточно для сравнения со свинцово-кислотной кислотой, которая теоретически составляет 2000, но на самом деле составляет 1/20. Это отрицательный пример, но не репрезентативный. Основываясь на недавнем опыте, литиевое железо хорошего качества будет иметь лучший срок службы, но он все еще намного ниже теоретического стандарта, даже незначительный.

Поэтому выбирать литиевое железо только на основании срока службы ненадежно.

Низкотемпературные характеристики

Низкотемпературные характеристики - неотъемлемая проблема литиевого железа. Он может достигать только 75% мощности летом при -0 ~ 5 ℃ в регионах Цзянсу и Чжэцзян зимой, и даже ниже в условиях сильного тока для автомобилей большой мощности. В то время как тройной литий-ионный аккумулятор может достигать 90% емкости летом при той же температуре. На него слабо влияет температура, но если вы будете использовать его в более северных районах, она будет намного ниже. Покупатели из разных районов должны учитывать этот вопрос при выборе литий-ионного материала.

Линейность разряда

Короче говоря, линейность разряда означает соотношение между количеством электричества и напряжением.

Благодаря свойствам материала литиевое железо имеет состояние высокого напряжения, состояние обслуживания и состояние низкого напряжения. Напряжение падает очень быстро при высоком и низком напряжении, но очень медленно при техническом обслуживании. Конечным результатом является то, что полностью заряженная литий-железная батарея теряет емкость на несколько В во время запуска автомобиля, затем переходит в состояние обслуживания и очень медленно уменьшается. После разрядки около 80% -90% емкости он переходит в состояние низкого напряжения. С одной стороны, эта функция разряда хороша, потому что напряжение во время разряда очень стабильно. С другой стороны, пользователь не может легко оценить оставшуюся емкость по представлению данных о напряжении, может потребоваться подтолкнуть транспортное средство в пути.

Производительность перезарядки и чрезмерной разрядки

Одно из преимуществ литиевого железа (теоретически) - устойчивость к перезаряду и переразряду. Вообще говоря, нет опасности перезарядить литиевое железо до 5 В за короткое время, и нет очевидного влияния на производительность сразу после разрядки избыточного тока. Литий-ионный марганцевый аккумулятор имеет отчетливую реакцию на перезарядку до 5 В, что сильно повреждает аккумулятор.

Литиевое железо может вернуться в нормальное состояние после чрезмерной разрядки до 0 В (производительность слегка снизится), в то время как тройная система соскабливается после чрезмерной зарядки до 0 В.

Исходя из вышесказанного, литиевое железо имеет лучшие характеристики перезаряда и переразряда.

На самом деле, из-за резкой кривой зарядки и разрядки литиевого железа в состоянии высокого и низкого напряжения, электрическая мощность редко может претерпевать явные изменения при изменении напряжения. Фактическое приложение полностью отличается от буквального значения.

По сравнению с элементом трехкомпонентной системы с литиевым железом, имеющим такую же емкость, напряжение литиевого железа будет увеличиваться очень быстро и утилизировать раньше, чем содержащий марганец, во время испытания на каскадную перезарядку после полной зарядки. То же самое и с тестом на чрезмерную разрядку. Минимальное ограничение перезарядки одной батареи составляет 0 В, но аккумуляторная батарея никогда не остановится даже после чрезмерной разрядки до 0 В, и элемент будет быстро находиться под отрицательным напряжением, что приведет к утилизации.

Объем

Литиевое железо не имеет преимущества в объеме. При таком же размере литиевое железо имеет емкость всего 10 Ач, а тройная система - более 15 Ач. Это приводит к большим отличиям от недавних мощных электрических мотоциклов.

Взяв, к примеру, электромобиль разного размера, необходимо установить литий-железную батарею примерно 72 В 80 Ач, но также необходимо переоборудовать батарею на 100 Ач. Если заменить трехкомпонентную литиевую батарею, установить батарею на 150 Ач несложно, а на 200 Ач - нетрудно. Но литий-железо не имеет преимуществ для требований пользователя к характеристикам разряда на большие расстояния и сильному току. Не только зарядный ток, но и выносливость намного ниже накопленного.

Фактический цикл жизни

Если качество литиевого железа хорошее, годовое затухание можно контролировать в пределах 5%, а в следующем году - 15%. Что касается тройного материала, годовое затухание можно контролировать в пределах 7-10%, а в следующем году - 20-25%. Этот анализ данных может немного отличаться от реального приложения из-за влияния нагрузки и рабочей частоты.

Прежде всего, характеристики литиевого железа можно описать следующим образом: больший размер, плохие низкотемпературные характеристики, но может поддерживать стабильную скорость распада в течение срока службы. Обычно его можно использовать около 5 лет. Особенности тройной системы: малый размер, больший объем, отсутствие очевидной разницы в производительности зимой, большая начальная емкость, лучший пробег по сравнению с литиевым железом, очевидно, меньшая емкость на финальной стадии. Обычно его можно использовать около 3 лет.