Eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Zu den Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien gehören hauptsächlich Lithium-Cobalt-Oxid, Lithium-Manganat, Lithium-Nickel-Oxid, ternäre Materialien, Lithium-Eisenphosphat usw.
Die positive Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie ist ein Lithium-Eisenphosphat-Material, das große Vorteile in Bezug auf die Sicherheitsleistung und die Lebensdauer hat, die auch einer der wichtigsten technischen Indikatoren für Leistungsbatterien sind. Die 1C-Lade-Entlade-Zykluslebensdauer kann 2000-mal erreicht werden, die Punktion explodiert nicht und es ist nicht leicht zu brennen und zu explodieren, wenn sie überladen wird. Das Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial erleichtert die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität in Reihe.
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 Lithiumionenbatterien verwendet wird . Auch Lithium-Eisen-Phosphat ist stofflich gesehen ein Ein- und Auslagerungsprozess, genau wie Lithium-Cobaltat und Lithium-Manganat.
Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine der Hauptverwendungen sind Power-Batterien, die große Vorteile gegenüber NI-MH- und Ni-Cd-Batterien haben.
Die Lade- und Entladeeffizienz von Lithium-Eisenphosphat-Batterien ist hoch, und die Lade- und Entladeeffizienz kann unter der Entladerate mehr als 90% erreichen, während die Blei-Säure-Batterie etwa 80% beträgt.
9 Vorteile der Lithium-Eisenphosphat-Batterie
Verbesserung der Sicherheitsleistung
Die PO-Bindung im Lithium-Eisenphosphat-Kristall ist stabil und schwer abbaubar. 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. 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. Bei dem Überladungsexperiment wurde eine Hochspannungsladung verwendet, die um ein Vielfaches höher war als die Selbstentladungsspannung, und es wurde festgestellt, dass es immer noch Explosionsphänomene gab. Trotzdem wurde die Überladesicherheit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Kobaltoxid-Batterien mit flüssigem Elektrolyt erheblich verbessert.
Verbesserung der Lebensdauer
Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie bezieht sich auf eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet.
Die Zykluslebensdauer von langlebigen Blei-Säure-Batterien beträgt etwa 300 Mal und das Maximum 500 Mal, während die Zykluslebensdauer von Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus mehr als 2,000 Mal erreichen kann und die Standardladung (5-Stunden-Rate) Verwendung 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 höchstens 1 bis 1.5 Jahre beträgt, während die theoretische Lebensdauer der Lithium-Eisenphosphat-Batterie 7 erreicht bis 8 Jahre bei Verwendung unter gleichen Bedingungen. 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 1.5C-Ladevorgang vollständig aufgeladen werden, und der Startstrom kann 2C erreichen, aber Blei-Säure-Batterien haben dies nicht Leistung.
Gute Leistung bei hohen Temperaturen
Die elektrische Erwärmungsspitze der Lithium-Eisenphosphat-Batterie kann 350℃-500℃ erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumkobaltat nur etwa 200℃ betragen. Der Arbeitstemperaturbereich ist breit (-20 ° C–+75 ° C), und die elektrische Erwärmungsspitze von Lithiumeisenphosphat mit hoher Temperaturbeständigkeit kann 350 ° C bis 500 ° C erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumkobaltat nur etwa 200 ° C betragen.
Grosse Kapazität
Hat eine größere Kapazität als gewöhnliche Batterien (Bleisäure usw.). Die Monomerkapazität beträgt 5AH-1000AH.
Kein Memory-Effekt
Wiederaufladbare Batterien arbeiten oft unter der Bedingung, dass sie vollständig aufgeladen sind, und die Kapazität fällt 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.
Leichtgewicht
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.
Umweltfreundlichkeit
Die Batterie gilt allgemein als frei von Schwermetallen und seltenen Metallen (Nickel-Metallhydrid-Batterien erfordern seltene Metalle), ungiftig (SGS-zertifiziert), umweltfreundlich, entspricht den europäischen RoHS-Vorschriften und ist eine absolut grüne Batterie Zertifikat. Daher liegt der Grund, warum die Lithiumbatterie von der Industrie bevorzugt wird, hauptsächlich in Umweltschutzerwägungen. Daher wurde die Batterie während des Zeitraums des „Zehnten Fünfjahresplans“ in den nationalen Hightech-Entwicklungsplan „863“ aufgenommen und wurde zu einem Schlüsselprojekt, das vom Staat unterstützt und gefördert wird. Mit Chinas Beitritt zur WTO wird das Exportvolumen von Chinas Elektrofahrrädern schnell zunehmen, und Elektrofahrräder, die nach Europa und in die Vereinigten Staaten eingeführt werden, müssen mit umweltfreundlichen Batterien ausgestattet sein.
Einige Experten sagten jedoch, dass die durch Blei-Säure-Batterien verursachte Umweltverschmutzung hauptsächlich im nicht standardmäßigen Produktionsprozess und Recyclingprozess von Unternehmen auftritt. In gleicher Weise gehören Lithiumbatterien zur neuen Energieindustrie, aber sie können das Problem der Schwermetallbelastung nicht vermeiden. Blei, Arsen, Cadmium, Quecksilber, Chrom usw. bei der Verarbeitung von Metallmaterialien können in Staub und Wasser freigesetzt werden. Die Batterie selbst ist eine chemische Substanz und kann daher zwei Arten von Verschmutzung verursachen: eine ist die Verschmutzung durch Prozessabfälle im Produktionsprojekt; das andere ist die Verschmutzung der Batterie nach der Verschrottung.
Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien haben auch ihre Mängel: Beispielsweise ist die Leistung bei niedrigen Temperaturen schlecht, die Klopfdichte von positiven Elektrodenmaterialien ist gering und das Volumen von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien gleicher Kapazität ist größer als das von Lithium-Ionen-Batterien wie Lithium Kobaltoxid, hat also keine Vorteile in Mikrobatterien. Wenn sie in Leistungsbatterien verwendet werden, müssen sich Lithium-Eisenphosphat-Batterien wie andere Batterien dem Problem der Batteriekonsistenz stellen.
Vergleich von Power-Batterien
Derzeit sind die vielversprechendsten Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Leistungsbatterien hauptsächlich modifiziertes Lithiummanganat (LiMn2O4), Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) und Nickel-Kobalt-Lithiummanganat (Li(Ni,Co,Mn)O2) ternäres Material. Das ternäre Nickel-Kobalt-Lithium-Manganat-Material wird im Allgemeinen aufgrund des Mangels an Kobaltressourcen, der hohen Nickel- und Kobaltbildung und der großen Preisschwankungen als schwierig angesehen, sich zum Mainstream von Lithium-Ionen-Batterien vom Leistungstyp für Elektrofahrzeuge zu entwickeln, aber es kann damit kombiniert werden Spinell-Mangansäure. Lithium wird innerhalb eines bestimmten Bereichs in Kombination verwendet.
Industrie Anwendung
Kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie bringt technologische Innovation und industrielle Verbesserung in die Lithiumbatterieindustrie; verbessert die Leistung von Lithiumbatterieprodukten und verbessert die Entladungsrate.
Mit den steigenden Anforderungen der heimischen Batteriehersteller an die Batterieleistung werden neue Energiebatteriematerialien in China allgemein anerkannt: leitfähige Materialien, leitfähig beschichtete Aluminiumfolie und Kupferfolie.
Seine Vorteile sind: Bei der Verarbeitung von Batteriematerialien hat es oft eine gute Lade-Entlade-Leistung mit hoher Rate und eine große spezifische Kapazität, aber eine schlechte Zyklenfestigkeit und eine starke Dämpfung und muss sich entscheiden.
Es ist eine magische Beschichtung, die die Batterieleistung in eine neue Ära führt.
Die leitfähige Beschichtung besteht aus dispergierten nanoleitfähigen graphitbeschichteten Partikeln und dergleichen. Es bietet eine hervorragende statische Leitfähigkeit und ist eine schützende energieabsorbierende Schicht. Es bietet auch einen guten Abdeckungsschutz. Die Beschichtungen sind wasser- und lösemittelbasiert und können auf Bipolarplatten aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Aluminium und Titan aufgebracht werden.
Die Kohlenstoffbeschichtung bringt die folgenden Verbesserungen der Leistung von Lithiumbatterien:
Reduzieren Sie den Innenwiderstand der Batterie und unterdrücken Sie den Anstieg des dynamischen Innenwiderstands während des Lade-Entlade-Zyklus;
Verbessern Sie die Konsistenz des Batteriepakets erheblich und reduzieren Sie die Kosten des Batteriepakets;
Verbessern Sie die Haftung zwischen dem aktiven Material und dem Stromkollektor und reduzieren Sie die Herstellungskosten des Polschuhs;
Reduzieren Sie die Polarisation, verbessern Sie die Ratenleistung und reduzieren Sie thermische Effekte;
Verhindern Sie die Korrosion des Stromkollektors durch den Elektrolyten;
Umfassender Faktor zur Verlängerung der Batterielebensdauer;
Beschichtungsdicke: herkömmliche einseitige Dicke 1 ~ 3μm.
In den letzten Jahren haben Japan und Südkorea hauptsächlich leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien mit ternären Materialien aus modifiziertem Lithiummanganat und Nickel-Kobalt-Lithiummanganat als Kathodenmaterialien entwickelt, wie z. B. Panasonic EV Energy, ein Joint Venture von Toyota und Panasonic, Hitachi, Sony , New Kobe Electric, NEC, Sanyo Electric, Samsung und LG usw.
Die Vereinigten Staaten entwickeln hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien vom Leistungstyp mit Lithiumeisenphosphat als Material für die positive Elektrode, wie A123 Systems Company und Valence Company, aber große amerikanische Autohersteller entscheiden sich für Lithium-Ionen-Batterien vom Typ positive Elektroden auf Manganbasis Batterien in ihren PHEVs und EVs. Und es wird gesagt, dass das amerikanische Unternehmen A123 erwägt, in den Bereich der Lithium-Manganat-Materialien einzusteigen, während Deutschland und andere europäische Länder bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen hauptsächlich den Weg der Zusammenarbeit mit Batterieunternehmen anderer Länder wie Daimler Benz und dem französischen Saft einschlagen Alliance, Deutschland, Volkswagen und Japans Sanyo Agreement Cooperation Wait. Derzeit entwickeln und produzieren auch Volkswagen in Deutschland und Renault in Frankreich mit Unterstützung ihrer Regierungen leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien.
Nachteile von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Ob ein Material Anwendungsentwicklungspotenzial hat, ist neben der Fokussierung auf seine Vorteile entscheidender, ob das Material grundlegende Mängel aufweist.
Im Inland wird im Allgemeinen Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial für leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien gewählt. Marktanalysten der Regierung, wissenschaftliche Forschungseinrichtungen, Unternehmen und sogar Wertpapierfirmen sind optimistisch in Bezug auf dieses Material und sehen darin die Entwicklungsrichtung von Power-Lithium-Ionen-Batterien.
Es gibt zwei Hauptgründe, die Gründe zu analysieren: Erstens waren die amerikanischen Unternehmen Valence und A123 aufgrund des Einflusses der Forschungs- und Entwicklungsrichtung der Vereinigten Staaten die ersten, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen verwendeten Batterien. Zweitens gibt es in China kein Lithium-Manganat-Material mit guter Hochtemperaturzyklus- und Speicherleistung, das in leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden kann. Lithium-Eisen-Phosphat weist jedoch auch grundlegende, nicht zu vernachlässigende Mängel auf, die sich wie folgt zusammenfassen lassen:
- Während des Sinterprozesses während der Herstellung von Lithiumeisenphosphat kann Eisenoxid in einer reduzierenden Hochtemperaturatmosphäre zu elementarem Eisen reduziert werden. Elementares Eisen kann einen Mikrokurzschluss der Batterie verursachen und ist die am meisten tabuisierte Substanz in der Batterie. Dies ist auch der Hauptgrund, warum Japan dieses Material nicht als positives Elektrodenmaterial für leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien verwendet hat;
- Lithiumeisenphosphat weist einige Leistungsmängel auf, wie z. B. eine geringe Klopfdichte und Verdichtungsdichte, was zu einer geringen Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien führt. Die Leistung bei niedrigen Temperaturen ist schlecht, und selbst Nanoverkapselung und Kohlenstoffbeschichtung haben dieses Problem nicht gelöst. Als Dr. Don Hillebrand, Direktor des Energy Storage System Center des Argonne National Laboratory in den Vereinigten Staaten, über die Leistung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei niedrigen Temperaturen sprach, beschrieb er sie als schrecklich. Das Elektrofahrzeug kann nicht bei niedrigen Temperaturen (unter 0°C) gefahren werden. Obwohl einige Hersteller behaupten, dass die Kapazitätserhaltungsrate von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei niedrigen Temperaturen nicht schlecht ist, ist dies bei einem kleinen Entladestrom und einer niedrigen Entladeschlussspannung der Fall. In diesem Zustand kann das Gerät überhaupt nicht arbeiten.
- Die Herstellungskosten des Materials und die Herstellungskosten der Batterie sind höher, die Ausbeute der Batterie ist gering und die Konsistenz ist schlecht. Obwohl die nanoskalige und Kohlenstoffbeschichtung von Lithiumeisenphosphat die elektrochemische Leistung des Materials verbessert, bringt sie auch andere Probleme mit sich, wie die Verringerung der Energiedichte, die Erhöhung der Synthesekosten, eine schlechte Elektrodenverarbeitungsleistung und strenge Umweltanforderungen. Obwohl die chemischen Elemente Li, Fe und P in Lithiumeisenphosphat sehr reich und die Kosten niedrig sind, sind die Kosten des hergestellten Lithiumeisenphosphatprodukts nicht niedrig. Selbst wenn die frühen Forschungs- und Entwicklungskosten wegfallen, sind die Prozesskosten des Materials relativ hoch. Die Kosten für die Vorbereitung der Batterie erhöhen die endgültigen Energiespeicherkosten pro Einheit.
- Schlechte Produktkonsistenz. Derzeit gibt es in China keine Fabrik für Lithium-Eisenphosphat-Materialien, die dieses Problem lösen kann. Aus Sicht der Materialaufbereitung ist die Synthesereaktion von Lithiumeisenphosphat eine komplexe heterogene Reaktion, die Festphasenphosphat, Eisenoxid und Lithiumsalz sowie Kohlenstoffvorläufer und reduzierende Gasphase umfasst. Bei diesem komplexen Reaktionsprozess ist es schwierig, die Konsistenz der Reaktion sicherzustellen.
- Fragen des geistigen Eigentums. Die früheste Patentanmeldung für Lithiumeisenphosphat wurde von FX MITTERMAIER & SOEHNE OHG (DE) am 25. Juni 1993 erhalten, und die Anmeldeergebnisse wurden am 19. August desselben Jahres bekannt gegeben. Das Grundpatent für Lithiumeisenphosphat ist im Besitz der University of Texas, und das Patent für die Kohlenstoffbeschichtung wird von Kanadiern beantragt. Diese beiden Grundpatente können nicht umgangen werden. Wenn die Patentgebühren in den Kosten enthalten sind, werden die Produktkosten weiter erhöht.
Darüber hinaus ist Japan, gemessen an der Erfahrung in F&E und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien, das erste Land, das Lithium-Ionen-Batterien kommerzialisiert und den Markt für High-End-Lithium-Ionen-Batterien besetzt hat. Obwohl die Vereinigten Staaten in einigen Bereichen der Grundlagenforschung führend sind, gibt es bisher keinen großen Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien. Daher ist es für Japan vernünftiger, Lithiummanganat als positives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Leistungsbatterien zu wählen. Auch in den USA ist die Zahl der Hersteller, die Lithium-Eisen-Phosphat und Lithium-Manganat als Kathodenmaterialien für Power-Lithium-Ionen-Batterien verwenden, gleichmäßig verteilt, und die Bundesregierung unterstützt gleichzeitig die Forschung und Entwicklung dieser beiden Systeme.
Im Hinblick auf die obigen Probleme von Lithiumeisenphosphat ist es schwierig, es weithin als positives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Leistungsbatterien in Fahrzeugen mit neuer Energie und auf anderen Gebieten zu verwenden. Wenn die Probleme der Hochtemperaturzyklen und der schlechten Speicherleistung von Lithiummanganat mit seinen Vorteilen niedriger Kosten und hoher Leistungsfähigkeit gelöst werden können, wird die Anwendung in Lithium-Ionen-Leistungsbatterien ein großes Potenzial haben.
- Funktionsprinzip und Eigenschaften Der vollständige Name der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie lautet Lithium-Eisen-Phosphat-Lithium-Ionen-Batterie, die 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.
Auf dem Metallhandelsmarkt ist Kobalt (Co) am teuersten und es gibt nicht viel Lagerung, Nickel (Ni) und Mangan (Mn) sind billiger und Eisen (Fe) ist am billigsten. Auch die Preise für Kathodenmaterialien entsprechen denen dieser Metalle. Daher dürfte die Lithium-Ionen-Batterie aus LiFePO4-Kathodenmaterial am günstigsten sein. Ein weiteres Merkmal davon ist, dass es die Umwelt nicht belastet.
Als wiederaufladbare Batterie sind die Anforderungen: hohe Kapazität, hohe Ausgangsspannung, gute Lade- und Entladezyklenleistung, stabile Ausgangsspannung, Hochstromladung und -entladung, elektrochemische Stabilität, Gebrauchssicherheit (nicht durch Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss) Es kann aufgrund von unsachgemäßem Betrieb zu Verbrennungen oder Explosionen führen), großer Betriebstemperaturbereich, ungiftig oder weniger toxisch und keine Umweltverschmutzung. Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie, die LiFePO4 als positive Elektrode verwendet, hat gute Leistungsanforderungen, insbesondere in Bezug auf große Entladungsratenentladung (5-10 C Entladung), stabile Entladungsspannung, Sicherheit (nicht brennend, nicht explodierend), Lebensdauer (Zykluszeiten ) ), keine Verschmutzung der Umwelt, es ist das Beste und ist derzeit die beste Hochstrom-Ausgangsleistungsbatterie.
Die Struktur und das Funktionsprinzip der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie
Die interne Verbindung der LiFePO4-Batterie ist LiFePO4 mit einer Olivinstruktur als positive Elektrode der Batterie, die durch eine Aluminiumfolie mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden ist. , rechts ist eine Batterie-Minuselektrode aus Kohlenstoff (Graphit), die durch eine Kupferfolie mit der Batterie-Minuselektrode verbunden ist. 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-Power-Batterien ist sehr 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. Derzeit hat die weit verbreitete kleine standardmäßige zylindrisch verpackte Lithium-Eisenphosphat-Leistungsbatterie eine Parameterprofilgröße von 18 mm im Durchmesser und 650 mm in der Höhe (Modell 18650).
Überentladung auf Nullspannungstest
Die Lithium-Eisenphosphat-Leistungsbatterie STL18650 (1100 mAh) wurde für den Test der 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 0 C auf eine Batteriespannung von 1.0 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. Schließlich werden die Differenzen zwischen den beiden Nullspannungsspeicherperioden verglichen.
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 selbst wenn die Batterie zu stark entladen ist (sogar auf 0 V) und für eine bestimmte Zeit gelagert wird, die Batterie nicht ausläuft oder beschädigt wird. Dies ist eine Eigenschaft, die andere Typen von Lithium-Ionen-Akkus nicht haben.
Merkmale der Lithium-Eisenphosphat-Batterie
Durch die obige Einführung kann die LiFePO4-Batterie als die folgenden Eigenschaften zusammengefasst werden.
Hocheffizienter Ausgang: Die Standardentladung beträgt 2 ~ 5 ° C, die kontinuierliche Hochstromentladung kann 10 ° C erreichen und die sofortige Impulsentladung (10 S) kann 20 ° C erreichen.
Gute Leistung bei hohen Temperaturen: Wenn die Außentemperatur 65 °C beträgt, die Innentemperatur bis zu 95 °C beträgt und die Temperatur am Ende der Batterieentladung 160 °C erreichen kann, ist die Struktur der Batterie sicher und intakt ;
Selbst wenn die Batterie intern oder extern beschädigt wird, brennt die Batterie nicht, explodiert nicht und hat die beste Sicherheit; ausgezeichnete Lebensdauer, nach 500 Zyklen beträgt die Entladekapazität immer noch mehr als 95 %;
Kein Schaden auch durch Überentladung auf null Volt; Schnellladung; kostengünstig; keine Verschmutzung der Umwelt.
Anwendung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Da Lithium-Eisenphosphat-Leistungsbatterien die obigen Eigenschaften haben und Batterien mit verschiedenen Kapazitäten produzieren, werden sie bald weit verbreitet verwendet. Seine Hauptanwendungsgebiete sind:
Große Elektrofahrzeuge: Busse, Elektrofahrzeuge, Sightseeing-Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge usw.;
Leichte Elektrofahrzeuge: Elektrofahrräder, Golfwagen, kleine Flachbatteriefahrzeuge, Gabelstapler, Reinigungsfahrzeuge, elektrische Rollstühle usw.;
Elektrowerkzeuge: elektrische Bohrmaschinen, Kettensägen, Rasenmäher usw.;
Ferngesteuerte Autos, Boote, Flugzeuge und anderes Spielzeug;
Energiespeicherausrüstung für die Erzeugung von Solar- und Windenergie;
USV und Notlichter, Warnlichter und Bergmannslichter (die beste Sicherheit);
Ersetzen Sie die primäre 3-V-Lithiumbatterie und die wiederaufladbare 9-V-Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Batterie in der Kamera (gleiche Größe);
Kleine medizinische Geräte und tragbare Geräte usw.
Hier ist ein Anwendungsbeispiel für den Ersatz von Blei-Säure-Batterien durch Lithium-Eisenphosphat-Power-Batterien. Mit einer 36 V/10 Ah (360 Wh) Blei-Säure-Batterie wiegt sie 12 kg, kann mit einer einzigen Ladung etwa 50 km zurücklegen, die Anzahl der Ladevorgänge beträgt etwa 100 Mal und die Nutzungsdauer beträgt etwa 1 Jahr. Wenn die Lithium-Eisenphosphat-Power-Batterie verwendet wird, wird die gleiche Energie von 360 Wh (bestehend aus 12 10-Ah-Batterien in Reihe) verwendet, und ihr Gewicht beträgt etwa 4 kg. Es kann nach dem Aufladen etwa 80 km zurücklegen, die Anzahl der Ladezeiten kann 1000 Mal erreichen und die Lebensdauer kann 3 bis 5 Jahre erreichen. Obwohl der Preis von Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus viel höher ist als der von Blei-Säure-Akkus, ist der wirtschaftliche Gesamteffekt besser, Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus zu verwenden, und er ist leichter im Gebrauch.
Die Leistung von Lithium-Ionen-Power-Batterien hängt hauptsächlich von den Materialien der positiven und negativen Elektroden ab. Lithiumeisenphosphat als Material für Lithiumbatterien ist erst in den letzten Jahren aufgetaucht. Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit hoher Kapazität wurden im Juli 2005 entwickelt. Ihre Sicherheitsleistung und Lebensdauer werden von anderen Materialien nicht erreicht, und dies sind die wichtigsten technischen Indikatoren für Power-Batterien. 1C Lade- und Entladezykluslebensdauer bis zu 2000 Mal. Die Überladespannung von 30 V für Einzelzellenbatterien brennt nicht, die Punktion explodiert nicht. Das Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial erleichtert den Serieneinsatz von Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität. Um den Anforderungen des häufigen Ladens und Entladens von Elektrofahrzeugen gerecht zu werden. Es hat die Vorteile von Ungiftigkeit, Umweltfreundlichkeit, guter Sicherheitsleistung, breiter Rohstoffquelle, niedrigem Preis, langer Lebensdauer usw. Es ist ein ideales Kathodenmaterial für eine neue Generation von Lithium-Ionen-Batterien.
Dieses Projekt gehört zur Entwicklung funktioneller Energiematerialien in Hightech-Projekten und ist der wichtigste Unterstützungsbereich des nationalen „863“-Plans, des „973“-Plans und des „Eleventh Five-Year“-Entwicklungsplans für die Hightech-Industrie .
Die positive Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie ist ein Lithium-Eisenphosphat-Material, das große Vorteile in Bezug auf die Sicherheitsleistung und die Lebensdauer hat, die auch einer der wichtigsten technischen Indikatoren für Leistungsbatterien sind. Die 1C-Lade-Entlade-Zykluslebensdauer kann 2000-mal erreicht werden, die Punktion explodiert nicht und es ist nicht leicht zu brennen und zu explodieren, wenn sie überladen wird. Das Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial erleichtert die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität in Reihe.
In letzter Zeit gab es kontinuierliche Berichte über den Fortschritt neuer Batterien, die voraussichtlich traditionelle Lithiumbatterien ersetzen werden, was uns Hoffnung gibt, dass Mobiltelefone und Tablets eine längere Batterielebensdauer haben werden, aber leider befinden sich die meisten von ihnen noch in der Phase der Laborforschung. Kommerzielle Nutzung im großen Maßstab ist schwer zu sagen.
In dem von Deboch TEC.GmbH veröffentlichten Whitepaper zur Lithium-Eisenphosphat-Batterietechnologie kann die Energiedichte einer einzelnen Zelle der Spezifikation 32650 (Durchmesser 32 mm/Länge 65 mm) nach Verwendung von Komposit-Nanomaterialien auf 6000 mAh erhöht werden, was vergleichbar ist mit der aktuelle Industrie 32650 Spezifikation Einzelzelle. Verglichen mit der 5000mAh-Spezifikation hat sich das gleiche Volumen um volle 1000mAh erhöht, was immerhin 20% sind, und eine Zelle kann das iPhone 4S-Handy fast 4-mal wiederholt aufladen.
Noch erfreulicher ist, dass die Batterie bei Verwendung in einer einzigen Lade-Entlade-Umgebung mit niedriger Rate nach bis zu 80 Zyklen bei etwa 3,000 % bleibt, während gewöhnliche Lithiumbatterien etwa 500 Zyklen durchlaufen. . Nach der Berechnung von Laden und Entladen alle 3 Tage kann es 24 Jahre lang ununterbrochen verwendet werden, was ein wahrer langlebiger Akku ist.
Diese neue Batterietechnologie kann weit verbreitet in tragbaren Powerbanks, kleinen USVs, Notebookbatterien, Autobatterien und anderen Geräten eingesetzt werden, und für unterschiedliche Einsatzumgebungen verwendet die Deboch TEC.GmbH auch unterschiedliche Batteriefarben entsprechend der Anzahl der Zyklen. : Für die Militärqualität ist es golden und die Anzahl der Zyklen beträgt 3000; der blaue wird im zivilen Fahrzeugbereich 2500 mal eingesetzt; der grüne, 2000 mal, ist für kleine tragbare Mobilgeräte geeignet.
