Șase avantaje ale bateriilor cu litiu fosfat de fier

Six advantages of lithium iron phosphate batteries

Numele complet al bateriei litiu fier fosfat este baterie litiu fier fosfat litiu-ion, care este prea lungă și se numește pe scurt acumulator litiu fier fosfat. Deoarece performanța sa este deosebit de potrivită pentru aplicațiile de alimentare, cuvântul „putere” este adăugat la nume, adică baterie de putere cu litiu fier fosfat. Se mai numește și „baterie de alimentare cu litiu de fier (LiFe)”.

Principiul de funcționare

Bateria cu litiu fier fosfat se referă la o baterie cu litiu ion care utilizează fosfat litiu fier ca material pentru electrod pozitiv. Materialele catodice ale bateriilor litiu-ion includ în principal oxid de litiu cobalt, manganat de litiu, oxid de litiu nichel, materiale ternare, fosfat de litiu și fier etc. Printre acestea, oxidul de litiu-cobalt este materialul catodic utilizat în marea majoritate a bateriilor litiu-ion.

semnificaţie 

Pe piața de comerț cu metale, cobaltul (Co) este scump și nu există mult depozitare, nichelul (Ni) și manganul (Mn) sunt mai ieftine, iar fierul (Fe) este mai stocat. Prețurile materialelor catodice sunt, de asemenea, în concordanță cu cele ale acestor metale. Prin urmare, bateriile litiu-ion din materiale catodice LiFePO4 ar trebui să fie destul de ieftine. O altă caracteristică a acestuia este că este ecologic și nepoluant. 

Ca baterie reîncărcabilă, cerințele sunt: capacitate mare, tensiune de ieșire ridicată, performanță bună a ciclului de încărcare-descărcare, tensiune de ieșire stabilă, încărcare-descărcare cu curent ridicat, stabilitate electrochimică și siguranță în utilizare (nu din cauza supraîncărcării, supradescărcării și scurtcircuit). circuit). Poate provoca ardere sau explozie din cauza funcționării necorespunzătoare), gamă largă de temperatură de funcționare, non-toxică sau mai puțin toxică și fără poluare a mediului. Bateriile LiFePO4 care folosesc LiFePO4 ca electrod pozitiv au cerințe bune de performanță, în special în ceea ce privește descărcarea cu viteză mare de descărcare (descărcare 5 ~ 10C), tensiune de descărcare stabilă, siguranță (ne ardere, fără explozie), viață (timpi de ciclu) ), nu poluează mediul înconjurător, este bun și este în prezent cea mai bună baterie de putere de ieșire de mare curent.

Structura și principiul de funcționare

LiFePO4 este folosit ca electrod pozitiv al bateriei. Este conectat la electrodul pozitiv al bateriei printr-o folie de aluminiu. În mijloc este un separator de polimer, care separă electrodul pozitiv de electrodul negativ, dar ionul de litiu Li poate trece, dar electronul e- nu poate trece. Partea dreaptă este compusă din carbon (grafit). Electrodul negativ al bateriei este conectat la electrodul negativ al bateriei printr-o folie de cupru. Între capetele superioare și inferioare ale bateriei se află electrolitul bateriei, iar bateria este etanșată ermetic de o carcasă metalică. Când bateriile LiFePO4 sunt încărcate, ionii de litiu Li din electrodul pozitiv migrează către electrodul negativ prin separatorul polimeric; în timpul procesului de descărcare, ionii de litiu Li din electrodul negativ migrează către electrodul pozitiv prin separator. Bateriile litiu-ion poartă numele după ce ionii de litiu migrează înainte și înapoi în timpul încărcării și descărcării. 

Performanța principală

Tensiunea nominală a bateriei LiFePO4 este de 3,2 V, tensiunea finală de încărcare este de 3,6 V, iar tensiunea finală de descărcare este de 2,0 V. Datorită calității și procesului diferit al materialelor electrodului pozitiv și negativ și al materialelor electrolitice utilizate de diverși producători, vor exista unele diferențe în performanța acestora. De exemplu, capacitatea bateriei de același tip (bateria standard în același pachet) este destul de diferită (10% până la 20%). 

Trebuie remarcat aici că bateriile de putere cu fosfat de fier litiu produse de diferite fabrici vor avea unele diferențe în diferiți parametri de performanță; în plus, unele performanțe ale bateriei nu sunt incluse, cum ar fi rezistența internă a bateriei, rata de autodescărcare, temperatura de încărcare și descărcare etc.

Capacitatea bateriilor de putere cu litiu fier fosfat este destul de diferită și poate fi împărțită în trei categorii: zecimi mici până la câteva miliamperi ore, zeci medii de miliamperi ore și sute mari de miliamperi ore. Există, de asemenea, unele diferențe în aceiași parametri ai diferitelor tipuri de baterii.

Test de supradescărcare la tensiune zero: a fost folosită o baterie de alimentare cu fosfat de fier litiu STL18650 (1100mAh) pentru testul de descărcare la tensiune zero.

Condiții de testare: bateria STL18650 de 1100 mAh este încărcată complet cu o rată de încărcare de 0,5 C și apoi descărcată la o tensiune a bateriei de 0 C cu o rată de descărcare de 1,0 C. Apoi împărțiți bateriile plasate la 0V în două grupe: un grup se păstrează timp de 7 zile, iar celălalt grup se păstrează timp de 30 de zile; după ce expiră spațiul de stocare, este încărcat complet cu o rată de încărcare de 0,5 °C și apoi descărcat cu 1,0 °C. Comparați diferența dintre cele două perioade de stocare cu tensiune zero.

Rezultatul testului este că după 7 zile de stocare la zero tensiune, bateria nu are scurgeri, performanță bună, iar capacitatea este de 100%; după 30 de zile de depozitare, nu există scurgeri, performanță bună și capacitatea este de 98%; după 30 de zile de depozitare, bateria este supusă la 3 cicluri de încărcare-descărcare, capacitatea revine la 100%. Acest test arată că, chiar dacă bateria cu litiu fier fosfat este supradescărcată (chiar la 0V) și depozitată pentru o anumită perioadă de timp, bateria nu se va scurge sau nu va fi deteriorată. Aceasta este o caracteristică pe care alte tipuri de baterii litiu-ion nu o au.  

Avantaj

  1. Îmbunătățirea performanței de siguranță Legătura P-O din cristalul de fosfat de fier de litiu este stabilă și dificil de descompus. Chiar și la temperatură ridicată sau supraîncărcare, nu se va prăbuși și nu va genera căldură precum oxidul de litiu-cobalt și nici nu va forma substanțe oxidante puternice, deci are o siguranță bună. sex. Un raport a subliniat că în operațiunea propriu-zisă, s-a descoperit că un număr mic de probe ar arde în experimentele de acupunctură sau de scurtcircuit, dar nu a existat nicio explozie. fenomen de explozie. Chiar și așa, siguranța sa la supraîncărcare a fost mult îmbunătățită în comparație cu bateriile obișnuite cu electrolit lichid litiu oxid de cobalt.
  1. Îmbunătățirea duratei de viață Bateria cu litiu fier fosfat se referă la o baterie cu litiu ion care utilizează fosfat cu litiu fier ca material pentru electrodul pozitiv. Ciclul de viață al bateriilor cu plumb-acid cu durată lungă de viață este de aproximativ 300 de ori, iar cel mai mare este de 500 de ori, în timp ce ciclul de viață al bateriilor de putere cu litiu și fier fosfat poate ajunge la mai mult de 2.000 de ori, iar încărcarea standard (rata de 5 ore) poate ajunge la 2.000 de ori. Bateria plumb-acid de aceeași calitate este „nouă jumătate de an, veche jumătate de an și întreținere și întreținere timp de o jumătate de an”, care este de obicei de 1 până la 1,5 ani, în timp ce bateria cu litiu fier fosfat este utilizată în aceleași condiții și viata teoretica va ajunge la 7-8 ani. Considerent cuprinzător, raportul performanță-preț este teoretic de peste 4 ori mai mare decât al bateriilor plumb-acid. Descărcarea cu curent ridicat poate încărca și descărca rapid 2C cu curent ridicat. Sub încărcătorul special, bateria poate fi încărcată complet în 40 de minute de la încărcarea la 1,5 C, iar curentul de pornire poate ajunge la 2 C, dar bateriile cu plumb nu au această performanță. 
  1. Performanță bună la temperatură ridicată, vârful de încălzire electrică a fosfatului de litiu fier poate ajunge la 350℃-500℃, în timp ce manganatul de litiu și cobaltatul de litiu sunt doar în jur de 200℃. Gamă largă de temperatură de funcționare (-20C--75C), rezistență la temperaturi ridicate, vârful electrotermal al fosfatului de fier litiu poate atinge 350℃-500℃, în timp ce manganatul de litiu și cobaltatul de litiu sunt doar în jur de 200℃.
  1. Bateriile reîncărcabile de mare capacitate ∩ funcționează adesea cu condiția de a fi complet încărcate, iar capacitatea va scădea rapid sub capacitatea nominală. Acest fenomen se numește efect de memorie. Ca și bateriile nichel-metal hidrură și nichel-cadmiu, există memorie, dar bateriile cu litiu fier fosfat nu au acest fenomen. Indiferent de starea în care se află bateria, aceasta poate fi folosită în orice moment, fără a fi nevoie să o descarci înainte de încărcare. 
  1. Greutate ușoară  

Volumul bateriei cu litiu fier fosfat cu aceleași specificații și capacitate este de 2/3 din volumul bateriei cu plumb-acid, iar greutatea este de 1/3 din baterie cu plumb-acid.

  1. Protectia mediului

Bateriile cu fosfat de fier litiu sunt, în general, considerate a fi lipsite de orice metale grele și metale rare (bateriile de nichel-hidrură metalică necesită metale rare), netoxice (certificate SGS), nepoluante, respectă reglementările europene RoHS și sunt absolut certificat verde de baterie. Prin urmare, motivul pentru care bateriile cu litiu sunt favorizate de industrie este în principal protecția mediului.


Leave a comment

Please note, comments must be approved before they are published