¿Cuál es la diferencia entre las baterías de plomo-ácido y las baterías de litio de potencia?

La batería de fosfato de hierro y litio se refiere a una batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material de electrodo positivo. Los materiales de los electrodos positivos de las baterías de iones de litio incluyen principalmente cobaltato de litio, manganato de litio, niquelato de litio, materiales ternarios, fosfato de hierro y litio y similares. Entre ellos, el cobaltato de litio es el material de electrodo positivo utilizado en la mayoría de las baterías de iones de litio.

Si un material tiene potencial para el desarrollo de aplicaciones, además de centrarse en sus ventajas, es más crítico si el material tiene defectos fundamentales.

El fosfato de hierro y litio se usa ampliamente como material de electrodo positivo para baterías de iones de litio en China. Los analistas de mercado como el gobierno, las instituciones de investigación científica, las empresas e incluso las compañías de valores son optimistas sobre este material como la dirección de desarrollo de las baterías de iones de litio. El análisis de las razones, tiene principalmente los siguientes dos puntos: Primero, el impacto de la dirección de investigación y desarrollo de EE. UU., La compañía Valence y A123 de los Estados Unidos utilizó por primera vez fosfato de hierro y litio como material de cátodo para baterías de iones de litio. En segundo lugar, no se han preparado materiales de manganato de litio con buenas propiedades de almacenamiento y ciclo de alta temperatura para su uso en baterías de iones de litio de tipo eléctrico. Sin embargo, el fosfato de hierro y litio también tiene defectos fundamentales que no se pueden ignorar. Todo se reduce a los siguientes puntos:

1. Durante el proceso de sinterización en la preparación de fosfato de hierro y litio, es probable que el óxido de hierro se reduzca a hierro elemental bajo una atmósfera reductora de alta temperatura. El hierro elemental puede causar microcortocircuitos de la batería, que es la sustancia más tabú en la batería. Esta es también la razón principal por la que Japón no ha utilizado este material como material de electrodo positivo para una batería de iones de litio.

2. Hay algunos defectos de rendimiento en el fosfato de hierro y litio, como una baja densidad de derivación y densidad de compactación, lo que da como resultado una baja densidad de energía de las baterías de iones de litio. El rendimiento a baja temperatura es deficiente, incluso si es de tamaño nanométrico y está recubierto de carbono, no resuelve este problema. El Dr. Don Hillebrand, director del Centro de Sistemas de Almacenamiento de Energía en el Laboratorio Nacional de Argonne, habló sobre el rendimiento a baja temperatura de las baterías de fosfato de hierro y litio. Usó terrible para describir los resultados de la prueba de la batería de fosfato de hierro y litio, lo que indica que la batería de fosfato de hierro y litio está a baja temperatura. (Por debajo de 0 ° C) No es posible conducir un coche eléctrico. Aunque algunos fabricantes afirman que la batería de fosfato de hierro y litio tiene una buena tasa de retención de capacidad a bajas temperaturas, es en el caso de una pequeña corriente de descarga y una baja tensión de corte de descarga. En esta situación, el dispositivo simplemente no puede comenzar a funcionar.

3. El costo de preparación del material y el costo de fabricación de la batería son altos, el rendimiento de la batería es bajo y la consistencia es pobre. La nanocristalización y el recubrimiento de carbono del fosfato de hierro y litio, si bien mejora el rendimiento electroquímico del material, también trae otros problemas como una disminución en la densidad de energía, un aumento en el costo de síntesis, un rendimiento deficiente del procesamiento de electrodos y problemas ambientales exigentes. Aunque los elementos químicos Li, Fe y P en el fosfato de hierro y litio son abundantes y el costo es bajo, el costo del producto de fosfato de hierro y litio preparado no es bajo, incluso si se elimina el costo de investigación y desarrollo anterior, el costo del proceso del el material es más alto. El costo de preparar la batería aumentará el costo de la unidad final de energía almacenada.

4. Mala consistencia del producto. En la actualidad, no existe una fábrica de material de fosfato de hierro y litio que pueda resolver este problema. Desde el punto de vista de la preparación del material, la reacción de síntesis de fosfato de hierro y litio es una reacción compleja heterogénea, que tiene fosfato en fase sólida, óxido de hierro y sal de litio, un precursor de carbono y una fase gaseosa reductora. En este complejo proceso de reacción, es difícil asegurar la consistencia de la reacción.

5. Problemas de propiedad intelectual. FXMITTERMAIER & SOEHNEOHG (DE) obtuvo la primera solicitud de patente para fosfato de hierro y litio el 25 de junio de 1993, y los resultados de la solicitud se publicaron el 19 de agosto del mismo año. La patente básica del fosfato de hierro y litio es propiedad de la Universidad de Texas, y los canadienses solicitan la patente recubierta de carbono. Estas dos patentes básicas no pueden eludirse. Si se calcula el costo de la patente, el costo del producto aumentará aún más.

Además, a partir de la experiencia de investigación y desarrollo y producción de baterías de iones de litio, Japón es el primer país comercializado de baterías de iones de litio y siempre ha ocupado el mercado de baterías de iones de litio de alta gama. Aunque Estados Unidos lidera algunas investigaciones básicas, todavía no existe un fabricante de baterías de iones de litio a gran escala. Por lo tanto, Japón ha elegido manganato de litio modificado como material de electrodo positivo para baterías de iones de litio. Incluso en los Estados Unidos, el fosfato de hierro y litio y el manganato de litio se utilizan como materiales de cátodo para baterías de iones de litio basadas en energía, y el gobierno federal también apoya el desarrollo de estos dos sistemas. En vista de los problemas anteriores del fosfato de hierro y litio, es difícil de utilizar ampliamente como material de electrodo positivo para una batería de iones de litio de potencia en campos tales como vehículos de nueva energía. Si puede resolver el problema del ciclo de alta temperatura y el bajo rendimiento de almacenamiento del manganato de litio, con sus ventajas de bajo costo y alto rendimiento, tendrá un gran potencial en la aplicación de baterías de iones de litio.

1: El voltaje nominal es diferente. Voltaje nominal de la celda de la batería de plomo-ácido: voltaje nominal único de la batería de litio de 2.0V: 3.6V

2: Los materiales internos son diferentes. Los electrodos positivos y negativos de las baterías de plomo-ácido son óxido de plomo, plomo metálico, el electrolito es sulfato de litio concentrado. Los electrodos positivos y negativos son óxido de cobalto de litio / fosfato de hierro y litio / manganato de litio, grafito, electrolito orgánico.

3: batería de plomo-ácido de energía diferente 30WH / KG batería de litio 150WH / KG

4: Diferentes baterías de plomo-ácido para uso: arrancador de automóvil, batería de automóvil eléctrica batería de litio: teléfono móvil, computadora, herramienta eléctrica, ahora también se usa para batería de automóvil eléctrico

5: Diferentes características eléctricas: la batería de plomo-ácido no puede descargarse con una gran corriente y la batería de corta duración puede descargarse con una gran corriente y tiene una buena vida útil.

La otra diferencia es la siguiente:

1. Durabilidad: las baterías de plomo-ácido generalmente se cargan profundamente y se descargan en 300 veces, la vida útil de la memoria es de aproximadamente dos años. Y hay líquido en la batería de plomo-ácido. Después de un período de consumo, si se encuentra que la batería está caliente o el tiempo de carga es corto, es necesario reponer el líquido; la batería de litio tiene una gran durabilidad, un consumo lento, más de 500 veces de carga y descarga, y no tiene memoria, generalmente la esperanza de vida es de 4 a 5 años.

2. Volumen, calidad: el peso general de la batería de plomo-ácido es de 16-30 kg, el volumen es mayor; La batería de litio es generalmente de 2.5-3 kg, el volumen es relativamente pequeño, por lo que el viaje es liviano y fácil de transportar.

3. El precio, período de garantía: la batería principal actual en el mercado es de 48 voltios, si se reemplaza, la batería de plomo-ácido 450 yuanes, el período de garantía es de 1 año; El precio de la batería de litio es relativamente caro, necesita alrededor de 1.000 yuanes, pero el período de garantía es de dos años.

4. Kilómetros de conducción: la misma batería de 48 voltios, en el caso de carga completa, baterías de plomo-ácido y baterías de litio, los vehículos eléctricos pueden recorrer 30-40 km. La velocidad depende principalmente del tamaño del motor utilizado.

5. Capacidad de la batería: la capacidad de la batería de plomo-ácido es de aproximadamente 20 amperios; la capacidad de la batería de litio es de 8-10 amperios.

6. Protección del medio ambiente: Las baterías de plomo-ácido se contaminan durante el proceso de producción. Si no se reciclan adecuadamente, pueden causar contaminación; Las baterías de litio son relativamente verdes.

1. El voltaje promedio de la celda de la batería de plomo-ácido es de 2 V y el voltaje promedio de la batería de litio de una sola celda es de 3,7 V;

2. Debido a los diferentes materiales, la actividad de las baterías de plomo-ácido no es tan alta como las baterías de litio, la capacidad de las baterías de litio en el mismo volumen es mayor que la de las baterías de plomo-ácido; (las baterías de plomo ácido son voluminosas)

3. La plataforma de la batería de litio no es estable con baterías de plomo-ácido.

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