Explicación detallada de las ventajas y desventajas de la batería de fosfato de hierro y litio

El nombre completo de las baterías de fosfato de hierro y litio es las baterías de iones de litio de fosfato de hierro y litio, el nombre era demasiado largo, conocido como baterías de fosfato de hierro y litio. Debido a su rendimiento, es particularmente adecuado para aplicaciones de energía, para unirse en el nombre de "poder" dos palabras, a saber, batería de energía de fosfato de hierro y litio. También algunas personas lo llamaron "batería de energía de hierro y litio (LiFe)".

El principio de funcionamiento de

Las baterías de fosfato de hierro y litio se refieren al uso de fosfato de hierro y litio como material del ánodo de las baterías de iones de litio.Los materiales del ánodo de la batería de iones de litio tienen principalmente litio ácido cobalto, litio ácido manganeso litio, níquel, material ternario, fosfato de hierro litio, etc. El litio ácido de cobalto es en la actualidad la mayor parte del material del cátodo de la batería de iones de litio.

significado

Mercado de comercio de metales, el cobalto (Co) es el más caro, y la capacidad de almacenamiento no es mucha, el níquel (Ni), el manganeso (Mn) más barato y el almacenamiento de más hierro (Fe) .El precio de los materiales del ánodo es consistente con el Los precios del mercado de estos metales. Por lo tanto, el uso de material de cátodo LiFePO4 de baterías de iones de litio debe ser bastante barato. Otra característica es la protección del medio ambiente libre de contaminación del medio ambiente.

Como los requisitos de las baterías recargables son: alta capacidad, alto voltaje de salida, buen rendimiento del ciclo de carga y descarga, voltaje de salida estable, gran carga y descarga de corriente, estabilidad electroquímica, uso de seguridad (no cargó, descargó y cortocircuito causado por operación incorrecta, como la combustión o explosión), amplio rango de temperatura de trabajo, no tóxico o menos venenoso, sin contaminación para el medio ambiente.La adopción de LiFePO4 como ánodo de baterías de fosfato de hierro y litio es buena en estos requisitos de rendimiento, particularmente en una gran tasa de descarga descarga (descarga de 5 ~ 10 c), voltaje de descarga estable, seguridad, no quema, no una explosión, y vida (ciclos), en el medio ambiente libre de contaminación, es el mejor, es actualmente la mejor batería de gran potencia de salida de corriente.

La estructura y el principio de funcionamiento.

LiFePO4 como el polo positivo de la batería, conectado al electrodo positivo de la batería por papel de aluminio y el polímero se encuentra entre el diafragma, que separa el positivo y el negativo, pero el ion de litio Li y el e electrónico no pueden pasar, el derecho está compuesto de carbono (grafito ) cátodo de la batería, la lámina de cobre y la conexión negativa de la batería.Entre la parte superior e inferior se encuentra la batería de electrolito de la batería, la batería por la carcasa metálica del embalaje hermético.

Batería LiFePO4 al cargar, el ánodo de iones de litio Li por membrana de polímero a la migración del cátodo; En el proceso de descarga, el cátodo de iones de litio Li a través del diafragma a la transferencia positiva.La batería de iones de litio se debe a la migración de iones de litio y nombrado después de la ida y vuelta durante la carga y descarga.

La actuación principal

El voltaje nominal de la batería LiFePO4 es de 3.2 V, la terminación del voltaje de carga es de 3.6 V, el voltaje de terminación es de 2.0 V. Debido a que los diversos fabricantes adoptan materiales de electrodos positivos y negativos y la calidad y el proceso del material del electrolito es diferente, su rendimiento será algo diferente. Por ejemplo, los mismos modelos (el mismo tipo de celda estándar de embalaje), la capacidad de la batería tiene una diferencia mayor (10% ~ 20%).

Aquí para explicar que las diferentes producciones de fábrica de baterías de litio de fosfato de hierro en varios parámetros de rendimiento tendrán alguna diferencia; Además, hay algo de rendimiento de la batería que no se incluyó, como la resistencia interna de la batería, la tasa de autodescarga, la temperatura de la carga y descarga, etc.

La capacidad de la batería de potencia de fosfato de hierro y litio tiene una diferencia mayor, se puede dividir en tres categorías: pequeño cero unos pocos a varios mah, medio de docenas de mah, grandes cientos de mah. Los mismos parámetros de diferentes tipos de baterías también tienen algunas diferencias.

Sobre descarga a prueba de voltaje cero:

Usando STL18650 (1100 mah) descarga de la batería de potencia de fosfato de hierro y litio para prueba de voltaje cero.Condiciones de prueba: la tasa de carga de 0.5 C se llenará con baterías STL18650 de 1100 mah, y luego use la descarga de tasa de descarga de 1.0 C a la tensión de la batería es 0 C. a 0 v la batería se divide en dos grupos: un grupo durante siete días, otro grupo de 30 días; el depósito madura con una tasa de carga de 0.5 C está llena y luego usa una descarga de 1.0 C. Finalmente, comparando dos períodos de almacenamiento de voltaje cero, la diferencia entre diferentes .

Resultado de la prueba, batería de voltaje cero durante siete días sin fugas, buen rendimiento, la capacidad es del 100%; durante 30 días, sin fugas, el rendimiento es bueno, la capacidad es del 98%; durante 30 días después de que la batería se cargue y descargue 3 veces ciclo, capacidad y hasta el 100%.

Esta prueba muestra que la descarga de la batería de fosfato de hierro y litio incluso se ve (o incluso a 0 v), y se deposita un cierto tiempo, fuga de la batería, daño. Este es otro tipo de batería de iones de litio no tiene características.

ventaja

1, la mejora del rendimiento de seguridad

Cristales de fosfato de hierro y litio en P - clave O sólida, difíciles de descomponer, incluso a altas temperaturas o sobrecargas cuando tampoco les gusta la fiebre del colapso de la estructura de litio del ácido cobalto o las sustancias oxidantes fuertes, por lo que tienen una buena seguridad.Un informe señaló que la práctica de acupuntura o experimento de cortocircuito encontró un fenómeno de combustión en una pequeña cantidad de muestras, pero no se produjo una explosión, y los experimentos de sobrecarga que usaron varias veces mucho más allá de su voltaje de descarga de carga de alto voltaje, encontraron que hay explosivos. que las baterías de litio de ácido cobalto de electrolito líquido común, se ha mejorado enormemente.

2, la mejora de la vida

La batería de fosfato de hierro y litio se refiere al uso de fosfato de hierro y litio como material de ánodo de la batería de iones de litio.

La vida útil prolongada de la batería de plomo-ácido es de alrededor de 300, la más alta es de 500 veces, y la batería de litio y fosfato de hierro, la vida útil del ciclo alcanzó más de 2000 veces, la tasa de carga estándar (5 horas) para usar, puede alcanzar 2000 veces. Con la calidad de la batería de plomo-ácido es "nuevo medio año, medio año, mantenimiento, mantenimiento y medio año", como máximo 1-1,5 años, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio se utilizan en las mismas condiciones, la teoría de vida llegará a 7 ~ 8 años.Consideración completa, la relación precio-rendimiento en teoría para la batería de plomo-ácido más de cuatro veces.La descarga de corriente grande puede ser tan grande como 2 C de carga rápida y corriente de descarga, bajo el cargador especial, 1,5 C Puede hacer que la batería se cargue en 40 minutos, la corriente de inicio puede ser de hasta 2 C, la batería de plomo-ácido es el rendimiento.

3, el rendimiento a alta temperatura es bueno

El fosfato de litio y hierro puede alcanzar 350 ℃ a 500 ℃ y el pico eléctrico y el litio ácido de manganeso litio ácido de cobalto sólo a aproximadamente 200 ℃. Amplio rango de temperatura de funcionamiento (20 c - 75 - c), tiene propiedades resistentes a altas temperaturas del hierro de litio El fosfato puede alcanzar de 350 ℃ a 500 ℃ calentando el pico de litio, cobalto y ácido y ácido de litio y manganeso solo a unos 200 ℃.

4, gran capacidad

Estudiar la batería recargable a menudo se llena con no apagar en las condiciones de trabajo, la capacidad rápidamente es menor que los valores de capacidad nominal, este fenómeno se llama efecto de memoria.Memoria como hidruro metálico de níquel, batería de níquel cadmio y baterías de fosfato de hierro y litio No tiene este fenómeno, la batería no importa en qué condición, puede usar aumentos con el aumento de carga, no es necesario que primero coloque la recarga.

5, peso ligero

La misma especificación del volumen de capacidad de la batería de fosfato de hierro y litio es dos tercios del tamaño de la batería de plomo-ácido, el peso es 1/3 de las baterías de plomo-ácido.

6, la protección del medio ambiente

Las baterías de fosfato de hierro y litio generalmente no contienen metales pesados ni metales raros (batería de hidruro metálico de níquel de metales raros), no tóxicas (a través de la certificación SGS), sin contaminación, cumplen con la directiva europea RoHS, para un certificado de batería ecológico absoluto. La batería de litio es favorecida por la industria, principalmente por consideraciones ambientales, por lo que la batería y que figura en el "863" durante el décimo plan nacional de desarrollo de alta tecnología de cinco años, se ha convertido en el apoyo clave nacional y fomenta el desarrollo del proyecto. Con la adhesión a la OMC, las exportaciones chinas de bicicletas eléctricas aumentarán rápidamente, y en Europa y los Estados Unidos de bicicletas eléctricas ha pedido equipado con batería de la contaminación.

Pero los expertos dicen que la batería de plomo-ácido causada por la contaminación ambiental, principalmente en el proceso de producción y el reciclaje no estándar.De la misma manera, la batería de litio pertenece a la nueva industria energética es buena, pero no puede evitar el problema de los metales pesados. En el procesamiento de materiales metálicos, como plomo, arsénico, cadmio, mercurio, es probable que se libere cromo en el polvo y el agua.La batería en sí es un tipo de productos químicos, por lo que es probable que produzca dos tipos de contaminación: uno es el proceso de ingeniería de producción de contaminación por desechos; 2 se desecha después de la contaminación de la batería.

La batería de fosfato de hierro y litio también tiene sus desventajas: el rendimiento a baja temperatura es deficiente, por ejemplo, la densidad del grifo es pequeña, los materiales del ánodo, como el volumen de la capacidad de la batería de fosfato de hierro y litio, que el litio y el ácido de cobalto y otras baterías de iones de litio, no tienen una ventaja en términos de micro celdas. Y cuando se usa para baterías de energía, baterías de fosfato de hierro y litio y otras baterías, los problemas de consistencia de la batería deben enfrentar.

desventajas

Es un tipo de material que tiene un gran potencial de desarrollo de aplicaciones, además de centrarse en sus méritos, aún más crucial es si el material tiene fallas fundamentales.

Los nacionales ahora generalmente eligen el fosfato de hierro y litio como material de cátodo de batería de iones de litio de tipo de energía, del gobierno, instituciones de investigación científica, empresas e incluso mercados como los analistas de valores son optimistas sobre este material, ya que la dirección de desarrollo de la batería de iones de litio de tipo de energía .Análisis de su razón, tiene principalmente los siguientes dos puntos: primero está influenciado por la dirección de investigación estadounidense, Valence y la compañía A123 hacen una adopción temprana de material de cátodo de batería de iones de litio de fosfato de hierro y litio. La batería de iones de litio de tipo de potencia tiene un buen ciclo de alta temperatura y un buen rendimiento de almacenamiento de materiales de litio con ácido de manganeso. Pero tampoco hay que permitir ignorar los defectos fundamentales del fosfato de hierro y litio, que incluyen principalmente lo siguiente:

1, en la preparación del proceso de sinterización de fosfato de hierro y litio, la reducción de óxido de hierro a alta temperatura y atmósfera reductora es la posibilidad de hierro elemental.El hierro elemental puede causar microcortocircuitos en la celda, es el más tabú en el material de la batería. Japón no tiene el material como la razón principal del material de cátodo de batería de iones de litio de tipo de energía.

2, el fosfato de hierro y litio tiene algunos defectos en el rendimiento, como la baja densidad del grifo y la densidad de compactación, lo que conduce a una menor densidad de energía de las baterías de iones de litio.El rendimiento a baja temperatura es peor, incluso si el recubrimiento de nano y carbono para resolver este problema .Laboratorio nacional de Argonne, Dr. DonHillebrand, director del centro para el sistema de almacenamiento de energía cuando se trata del rendimiento de la batería de fosfato de hierro y litio a baja temperatura con terrible descripción, su tipo de batería de iones de litio de fosfato de litio y hierro Los resultados de la prueba muestran que muestra que la batería de fosfato de hierro y litio a baja temperatura (por debajo de 0 ℃) no podría hacer que el automóvil eléctrico. Aunque también hay un fabricante afirma que la capacidad de la batería de fosfato de hierro y litio en la retención de baja temperatura es buena, pero es una pequeña corriente de descarga y un corte de descarga. -El voltaje de apagado es muy bajo En esta condición, el equipo no puede iniciar el trabajo.

La preparación de 3, el costo del material y el costo de fabricación de la batería es mayor, el rendimiento de la batería es bajo, la consistencia deficiente.Fosfato de hierro de litio nano y recubierto de carbono a pesar de las propiedades electroquímicas del material, pero también trajo otros problemas, como una menor densidad de energía y la El aumento del costo de síntesis, el rendimiento del procesamiento de electrodos es deficiente y exigente para el medio ambiente y otros problemas.Aunque los elementos químicos de fosfato de hierro y litio en el Li, Fe y P son muy ricos y de bajo costo, pero la preparación del producto de fosfato de hierro y litio El costo no es bajo, incluso con los costos de investigación y desarrollo anteriores, el proceso del costo del material y el alto costo de las baterías, hará que el costo unitario final de la batería de almacenamiento de energía sea mayor.

4, mala consistencia del producto.En la actualidad, el hogar no ha sido una fábrica de material de fosfato de hierro y litio que pueda resolver este problema.Desde el ángulo de preparación del material, la reacción sintética del fosfato de litio y hierro es una reacción multifase compleja, tiene un fosfato sólido, hierro óxido y sal de litio, más el precursor y los aerosoles de reducción de carbono. En el proceso de la reacción compleja, es difícil asegurar la consistencia de la respuesta.

5, derechos de propiedad intelectual. Es la base del fosfato de hierro y litio, todas las patentes de los Estados Unidos en la universidad de Texas, y recubierto de carbono por la solicitud de patente canadiense. Las dos patentes básicas no están en el pasado, si las regalías sobre el costo de cálculo, el costo del producto se mejorará aún más.

Además, desde la perspectiva de la experiencia de desarrollo y producción de baterías de iones de litio, Japón es el país de las primeras baterías comerciales de iones de litio, y la batería de iones de litio de alta gama ha dominado el mercado. líder y los Estados Unidos, pero hasta ahora ni una sola gran empresa de producción de baterías de iones de litio.Como resultado, Japón elige ácido de manganeso de litio modificado como material de cátodo de batería de iones de litio de tipo de energía más tiene sentido.Incluso en los Estados Unidos, el uso y litio manganeso ácido litio hierro fosfato como el fabricante de material de cátodo de batería de iones de litio de tipo de energía también es la mitad, el gobierno federal también apoya el desarrollo de los dos sistemas.En vista de los problemas existentes en el fosfato de hierro y litio, difícil como material de cátodo de batería de iones de litio de tipo de potencia en el campo de vehículos de nueva energía para una amplia gama de aplicaciones. El ciclo de funcionamiento y los problemas difíciles de bajo rendimiento, con su ventaja de bajo costo y alta relación de rendimiento en la aplicación de la batería de iones de litio de tipo de potencia, tendrán un gran potencial.

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