Der vollständige Name der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie lautet Lithium-Eisen-Phosphat-Lithium-Ionen-Batterie, was zu lang ist und kurz als Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie bezeichnet wird. Da seine Leistung besonders für Power-Anwendungen geeignet ist, wird dem Namen das Wort "Power" hinzugefügt, dh Lithium-Eisen-Phosphat-Power-Batterie. Sie wird auch als „Lithium-Eisen (LiFe) Power Batterie“ bezeichnet.
Arbeitsprinzip
Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie bezieht sich auf eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Die Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien umfassen hauptsächlich Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganat, Lithiumnickeloxid, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat usw. Unter ihnen ist Lithiumkobaltoxid das Kathodenmaterial, das in der überwiegenden Mehrheit der Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Bedeutung
Auf dem Metallhandelsmarkt ist Kobalt (Co) teuer und es gibt nicht viel Lagerung, Nickel (Ni) und Mangan (Mn) sind billiger und Eisen (Fe) wird mehr gelagert. Auch die Preise für Kathodenmaterialien entsprechen denen dieser Metalle. Daher dürften Lithium-Ionen-Batterien aus LiFePO4-Kathodenmaterialien recht günstig sein. Ein weiteres Merkmal ist, dass es umweltfreundlich und umweltfreundlich ist.
Als wiederaufladbare Batterie sind die Anforderungen: hohe Kapazität, hohe Ausgangsspannung, gute Lade-Entlade-Zyklusleistung, stabile Ausgangsspannung, Hochstrom-Lade-Entlade, elektrochemische Stabilität und Gebrauchssicherheit (nicht durch Überladung, Überentladung und Kurzschluss Schaltkreis). Es kann aufgrund von unsachgemäßem Betrieb zu Verbrennungen oder Explosionen führen), großer Betriebstemperaturbereich, ungiftig oder weniger toxisch und keine Umweltverschmutzung. LiFePO4-Batterien, die LiFePO4 als positive Elektrode verwenden, haben gute Leistungsanforderungen, insbesondere in Bezug auf Entladung mit großer Entladungsrate (Entladung von 5 ~ 10 ° C), stabile Entladungsspannung, Sicherheit (nicht brennend, nicht explodierend), Lebensdauer (Zykluszeiten)). keine Verschmutzung der Umwelt, es ist gut und ist derzeit die beste Hochstrom-Ausgangsleistungsbatterie.
Aufbau und Funktionsprinzip
LiFePO4 wird als positive Elektrode der Batterie verwendet. Es ist durch eine Aluminiumfolie mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden. In der Mitte befindet sich ein Polymerseparator, der die positive Elektrode von der negativen Elektrode trennt, aber das Lithiumion Li kann passieren, aber das Elektron e- kann nicht passieren. Die rechte Seite besteht aus Kohlenstoff (Graphit). Die negative Elektrode der Batterie ist durch Kupferfolie mit der negativen Elektrode der Batterie verbunden. Zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Batterie befindet sich der Elektrolyt der Batterie, und die Batterie ist durch ein Metallgehäuse hermetisch abgedichtet. Beim Laden von LiFePO4-Akkus wandern die Lithiumionen Li in der positiven Elektrode durch den Polymerseparator zur negativen Elektrode; während des Entladevorgangs wandern die Lithiumionen Li in der negativen Elektrode durch den Separator zur positiven Elektrode. Lithium-Ionen-Akkus sind nach Lithium-Ionen benannt, die beim Laden und Entladen hin und her wandern.
Hauptleistung
Die Nennspannung der LiFePO4-Batterie beträgt 3,2 V, die Ladeschlussspannung 3,6 V und die Entladeschlussspannung 2,0 V. Aufgrund der unterschiedlichen Qualität und Verarbeitung der Materialien für positive und negative Elektroden sowie Elektrolytmaterialien, die von verschiedenen Herstellern verwendet werden, gibt es einige Unterschiede in ihrer Leistung. Beispielsweise ist die Kapazität des Akkus des gleichen Typs (Standardakku in der gleichen Verpackung) sehr unterschiedlich (10 % bis 20 %).
Es sollte hier beachtet werden, dass Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die von verschiedenen Fabriken hergestellt werden, einige Unterschiede in verschiedenen Leistungsparametern aufweisen; Darüber hinaus sind einige Batterieleistungen nicht enthalten, z. B. Batterieinnenwiderstand, Selbstentladungsrate, Lade- und Entladetemperatur usw.
Die Kapazität von Lithium-Eisenphosphat-Energiebatterien ist ziemlich unterschiedlich und kann in drei Kategorien unterteilt werden: kleine Zehntel bis einige Milliamperestunden, mittlere zehn Milliamperestunden und große hundert Milliamperestunden. Es gibt auch einige Unterschiede in den gleichen Parametern verschiedener Batterietypen.
Überentladung auf Nullspannung Test: STL18650 (1100 mAh) Lithium-Eisenphosphat-Leistungsbatterie wurde für die Entladung auf Nullspannung verwendet.
Testbedingungen: Der 1100-mAh-STL18650-Akku wird mit einer Laderate von 0,5 C vollständig aufgeladen und dann mit einer Entladerate von 1,0 C auf eine Batteriespannung von 0 C entladen. Teilen Sie dann die bei 0 V platzierten Batterien in zwei Gruppen auf: Eine Gruppe wird 7 Tage lang gelagert, und die andere Gruppe wird 30 Tage lang gelagert; Nach Ablauf der Lagerung wird es mit einer Laderate von 0,5 C vollständig aufgeladen und dann mit 1,0 C entladen. Vergleichen Sie die Differenz zwischen den beiden Nullspannungsspeicherperioden.
Das Ergebnis des Tests ist, dass die Batterie nach 7 Tagen Nullspannungslagerung keine Lecks aufweist, eine gute Leistung aufweist und die Kapazität 100 % beträgt; Nach 30 Tagen Lagerung gibt es keine Leckage, gute Leistung und die Kapazität beträgt 98%. nach 30 Tagen Lagerung wird der Akku 3 Lade-Entladezyklen unterzogen, die Kapazität ist wieder bei 100%. Dieser Test zeigt, dass die Lithium-Eisenphosphat-Batterie selbst bei Tiefentladung (sogar auf 0 V) und Lagerung für einen bestimmten Zeitraum nicht ausläuft oder beschädigt wird. Dies ist eine Eigenschaft, die andere Typen von Lithium-Ionen-Akkus nicht haben.
Vorteil
- Verbesserung der Sicherheitsleistung Die P-O-Bindung im Lithiumeisenphosphatkristall ist stabil und schwer zu zersetzen. Selbst bei hoher Temperatur oder Überladung kollabiert es nicht und erzeugt keine Wärme wie Lithium-Kobaltoxid oder bildet stark oxidierende Substanzen, sodass es eine gute Sicherheit bietet. Sex. Ein Bericht wies darauf hin, dass bei der tatsächlichen Operation bei Akupunktur- oder Kurzschlussexperimenten eine kleine Anzahl von Proben brannte, es jedoch zu keiner Explosion kam. Explosionsphänomen. Trotzdem wurde die Überladesicherheit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Kobaltoxid-Batterien mit flüssigem Elektrolyt erheblich verbessert.
- Lebensdauerverbesserung Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie bezieht sich auf eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat als Material für die positive Elektrode verwendet. Die Lebensdauer von langlebigen Blei-Säure-Batterien beträgt etwa 300-mal und die höchste 500-mal, während die Lebensdauer von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien mehr als 2.000-mal erreichen kann und die Standardladung (5-Stunden-Rate) kann 2.000 Mal erreichen. Die Blei-Säure-Batterie der gleichen Qualität ist "neues halbes Jahr, altes halbes Jahr und Wartung und Instandhaltung für ein halbes Jahr", was normalerweise 1 bis 1,5 Jahre beträgt, während Lithium-Eisenphosphat-Batterien unter den gleichen Bedingungen verwendet werden, und Die theoretische Lebensdauer beträgt 7 bis 8 Jahre. Bei umfassender Betrachtung ist das Leistungs-Preis-Verhältnis theoretisch mehr als 4-mal so hoch wie bei Blei-Säure-Batterien. Hochstromentladung kann Hochstrom-2C schnell laden und entladen. Unter dem speziellen Ladegerät kann der Akku innerhalb von 40 Minuten nach 1,5 C-Ladung vollständig aufgeladen werden, und der Startstrom kann 2 C erreichen, aber Blei-Säure-Batterien haben diese Leistung nicht.
- Gute Hochtemperaturleistung, die elektrische Heizspitze von Lithiumeisenphosphat kann 350℃-500℃ erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumkobaltat nur etwa 200℃ betragen. Breiter Betriebstemperaturbereich (-20 ° C - 75 ° C), hohe Temperaturbeständigkeit, elektrothermische Spitze von Lithiumeisenphosphat kann 350 ° C bis 500 ° C erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumkobaltat nur etwa 200 ° C betragen.
- Akkus mit großer Kapazität ∩ arbeiten oft im vollgeladenen Zustand und die Kapazität sinkt schnell unter die Nennkapazität. Dieses Phänomen wird Memory-Effekt genannt. Wie Nickel-Metallhydrid- und Nickel-Cadmium-Batterien gibt es ein Gedächtnis, aber Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben dieses Phänomen nicht. Egal in welchem Zustand sich der Akku befindet, er kann jederzeit verwendet werden, ohne ihn vor dem Laden entladen zu müssen.
- Leicht
Das Volumen der Lithium-Eisenphosphat-Batterie mit der gleichen Spezifikation und Kapazität beträgt 2/3 des Volumens der Blei-Säure-Batterie und das Gewicht 1/3 der Blei-Säure-Batterie.
- Umweltschutz
Lithium-Eisenphosphat-Batterien gelten im Allgemeinen als frei von Schwermetallen und seltenen Metallen (Nickel-Metallhydrid-Batterien erfordern seltene Metalle), ungiftig (SGS-zertifiziert), umweltfreundlich, erfüllen die europäischen RoHS-Vorschriften und sind absolut grünes Batteriezertifikat. Daher ist der Grund, warum Lithiumbatterien von der Industrie bevorzugt werden, hauptsächlich der Umweltschutz.