De volledige naam van een lithium-ijzerfosfaatbatterij is een lithium-ijzerfosfaat-lithium-ionbatterij, die te lang is en kortweg lithium-ijzerfosfaatbatterij wordt genoemd. Omdat zijn prestaties bijzonder geschikt zijn voor stroomtoepassingen, is het woord "power" toegevoegd aan de naam, dat wil zeggen lithium-ijzerfosfaat-stroombatterij. Het wordt ook wel "lithium ijzer (LiFe) power battery" genoemd.
werkend principe
Lithium-ijzerfosfaatbatterij verwijst naar een lithium-ionbatterij die lithiumijzerfosfaat als positief elektrodemateriaal gebruikt. De kathodematerialen van lithium-ionbatterijen omvatten voornamelijk lithiumkobaltoxide, lithiummanganaat, lithiumnikkeloxide, ternaire materialen, lithiumijzerfosfaat, enz. Onder hen is lithiumkobaltoxide het kathodemateriaal dat wordt gebruikt in de overgrote meerderheid van lithium-ionbatterijen.
betekenis
Op de metaalhandelsmarkt is kobalt (Co) duur en is er niet veel opslag, zijn nikkel (Ni) en mangaan (Mn) goedkoper en wordt ijzer (Fe) meer opgeslagen. Ook de prijzen van kathodematerialen zijn in lijn met die van deze metalen. Daarom zouden lithium-ionbatterijen gemaakt van LiFePO4-kathodematerialen vrij goedkoop moeten zijn. Een ander kenmerk ervan is dat het milieuvriendelijk en niet-vervuilend is.
Als oplaadbare batterij zijn de vereisten: hoge capaciteit, hoge uitgangsspanning, goede laad-ontlaadcyclusprestaties, stabiele uitgangsspanning, hoge stroomlading-ontlading, elektrochemische stabiliteit en veiligheid bij gebruik (niet te wijten aan overladen, overontlading en korte circuit). Het kan verbranding of explosie veroorzaken als gevolg van onjuiste bediening), een breed bedrijfstemperatuurbereik, niet-toxisch of minder giftig en geen vervuiling van het milieu. LiFePO4-batterijen die LiFePO4 als positieve elektrode gebruiken, hebben goede prestatie-eisen, vooral in termen van grote ontladingssnelheid (5 ~ 10C ontlading), stabiele ontladingsspanning, veiligheid (niet-brandend, niet-exploderend), levensduur (cyclustijden)), geen vervuiling van het milieu, het is goed, en is momenteel de beste high-current uitgangsvermogen batterij.
Structuur en werkingsprincipe:
LiFePO4 wordt gebruikt als de positieve elektrode van de batterij. Het is verbonden met de positieve elektrode van de batterij door een aluminiumfolie. In het midden bevindt zich een polymeerscheider, die de positieve elektrode van de negatieve elektrode scheidt, maar het lithiumion Li kan er doorheen, maar het elektron e- kan er niet doorheen. De rechterkant bestaat uit koolstof (grafiet). De negatieve elektrode van de batterij is verbonden met de negatieve elektrode van de batterij door koperfolie. Tussen het bovenste en onderste uiteinde van de batterij bevindt zich het elektrolyt van de batterij en de batterij is hermetisch afgesloten door een metalen behuizing. Wanneer LiFePO4-batterijen worden opgeladen, migreren de lithiumionen Li in de positieve elektrode naar de negatieve elektrode via de polymeerscheider; tijdens het ontladingsproces migreren de lithiumionen Li in de negatieve elektrode door de separator naar de positieve elektrode. Lithium-ionbatterijen zijn genoemd naar lithiumionen die tijdens het laden en ontladen heen en weer migreren.
Hoofdprestaties:
De nominale spanning van de LiFePO4-batterij is 3,2 V, de uiteindelijke laadspanning is 3,6 V en de uiteindelijke ontladingsspanning is 2,0 V. Vanwege de verschillende kwaliteit en het proces van positieve en negatieve elektrodematerialen en elektrolytmaterialen die door verschillende fabrikanten worden gebruikt, zullen er enkele verschillen in hun prestaties zijn. Zo is de capaciteit van de accu van hetzelfde type (standaard accu in dezelfde verpakking) nogal verschillend (10% tot 20%).
Hier moet worden opgemerkt dat lithium-ijzerfosfaat-stroombatterijen die door verschillende fabrieken worden geproduceerd, enkele verschillen in verschillende prestatieparameters zullen hebben; bovendien zijn sommige batterijprestaties niet inbegrepen, zoals interne weerstand van de batterij, zelfontladingssnelheid, laad- en ontlaadtemperatuur, enz.
De capaciteit van lithium-ijzerfosfaat-stroombatterijen is heel anders en kan worden onderverdeeld in drie categorieën: kleine tienden tot enkele milliampère-uren, middelgrote tientallen milliampère-uren en grote honderden milliampère-uren. Er zijn ook enkele verschillen in dezelfde parameters van verschillende soorten batterijen.
Overontlading tot nulspanningstest: STL18650 (1100mAh) lithiumijzerfosfaatbatterij werd gebruikt voor ontlading tot nulspanningstest.
Testomstandigheden: 1100mAh STL18650-batterij is volledig opgeladen met een laadsnelheid van 0,5C en vervolgens ontladen tot een batterijspanning van 0C met een ontladingssnelheid van 1,0C. Verdeel vervolgens de op 0V geplaatste batterijen in twee groepen: de ene groep wordt 7 dagen bewaard en de andere groep 30 dagen; nadat de opslag is verlopen, wordt deze volledig opgeladen met een laadsnelheid van 0,5C en vervolgens ontladen met 1,0C. Vergelijk het verschil tussen de twee nulspanningsopslagperioden.
Het resultaat van de test is dat de batterij na 7 dagen nulspanningsopslag geen lekkage heeft, goede prestaties levert en de capaciteit 100% is; na 30 dagen opslag is er geen lekkage, goede prestaties en de capaciteit is 98%; na 30 dagen opslag wordt de batterij onderworpen aan 3 laad-ontlaadcycli, de capaciteit is terug naar 100%. Deze test toont aan dat zelfs als de lithium-ijzerfosfaatbatterij te sterk wordt ontladen (zelfs tot 0V) en gedurende een bepaalde tijd wordt opgeslagen, de batterij niet zal lekken of beschadigd raken. Dit is een functie die andere typen lithium-ionbatterijen niet hebben.
Voordeel
- Verbetering van de veiligheidsprestaties De P-O-binding in het lithiumijzerfosfaatkristal is stabiel en moeilijk te ontleden. Zelfs bij hoge temperaturen of overbelasting zal het niet instorten en warmte genereren zoals lithiumkobaltoxide of sterk oxiderende stoffen vormen, dus het heeft een goede veiligheid. seks. Een rapport wees erop dat tijdens de eigenlijke operatie een klein aantal monsters bleek te branden in de acupunctuur- of kortsluitingsexperimenten, maar er was geen explosie. explosie fenomeen. Toch is de beveiliging tegen overladen aanzienlijk verbeterd in vergelijking met gewone lithium-kobaltoxidebatterijen met vloeibaar elektrolyt.
- Levenslange verbetering Lithium-ijzerfosfaatbatterij verwijst naar een lithium-ionbatterij die lithiumijzerfosfaat gebruikt als het positieve elektrodemateriaal. De levensduur van loodzuurbatterijen met een lange levensduur is ongeveer 300 keer, en de hoogste is 500 keer, terwijl de levensduur van lithium-ijzerfosfaatbatterijen meer dan 2000 keer kan zijn, en het standaard opladen (tarief van 5 uur) kan 2.000 keer bereiken. De loodzuurbatterij van dezelfde kwaliteit is "nieuw half jaar, oud half jaar en onderhoud en onderhoud voor een half jaar", wat meestal 1 tot 1,5 jaar is, terwijl lithium-ijzerfosfaatbatterij onder dezelfde omstandigheden wordt gebruikt, en de theoretische levensduur zal 7 tot 8 jaar bedragen. Alomvattende overweging, de prestatie-prijsverhouding is theoretisch meer dan 4 keer die van loodzuuraccu's. Hoge stroomontlading kan snel 2C met hoge stroom opladen en ontladen. Onder de speciale oplader kan de batterij binnen 40 minuten na het opladen van 1,5 C volledig worden opgeladen en kan de startstroom 2C bereiken, maar loodzuurbatterijen hebben deze prestatie niet.
- Goede prestaties bij hoge temperaturen, de elektrische verwarmingspiek van lithiumijzerfosfaat kan 350 -500 bereiken, terwijl lithiummanganaat en lithiumkobaltaat slechts ongeveer 200 zijn. Breed bedrijfstemperatuurbereik (-20C--75C), hoge temperatuurbestendigheid, lithiumijzerfosfaat elektrothermische piek kan 350 -500 bereiken, terwijl lithiummanganaat en lithiumkobaltaat slechts rond 200 zijn.
- oplaadbare batterijen met grote capaciteit werken vaak onder de voorwaarde dat ze volledig zijn opgeladen, en de capaciteit zal snel onder de nominale capaciteit dalen. Dit fenomeen wordt het geheugeneffect genoemd. Net als nikkel-metaalhydride- en nikkel-cadmium-batterijen is er geheugen, maar lithium-ijzerfosfaatbatterijen hebben dit fenomeen niet. Het maakt niet uit in welke staat de batterij zich bevindt, hij kan op elk moment worden gebruikt zonder hem te hoeven ontladen voordat hij wordt opgeladen.
- Lichtgewicht
Het volume van de lithium-ijzerfosfaatbatterij met dezelfde specificatie en capaciteit is 2/3 van het volume van de loodzuuraccu en het gewicht is 1/3 van de loodzuuraccu.
- Milieubescherming
Lithium-ijzerfosfaatbatterijen worden over het algemeen beschouwd als vrij van zware metalen en zeldzame metalen (nikkelmetaalhydridebatterijen vereisen zeldzame metalen), niet-toxisch (SGS-gecertificeerd), niet-vervuilend, voldoen aan de Europese RoHS-regelgeving en zijn een absoluut groene batterij certificaat. Daarom is de reden waarom lithiumbatterijen de voorkeur van de industrie hebben, voornamelijk milieubescherming.