Pin lithium sắt phốt phát đề cập đến pin lithium ion sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương. Vật liệu catốt của pin lithium-ion chủ yếu bao gồm lithium coban oxide, lithium manganate, lithium niken oxit, vật liệu bậc ba, lithium sắt phốt phát, v.v.
Điện cực dương của pin lithium ion là vật liệu lithium iron phosphate, có ưu điểm lớn về hiệu suất an toàn và tuổi thọ chu kỳ, đây cũng là một trong những chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất của pin nguồn. Tuổi thọ chu kỳ sạc - xả 1C có thể đạt 2000 lần, thủng không nổ, không dễ cháy nổ khi sạc quá mức. Chất liệu cực âm Lithium iron phosphate làm cho pin lithium-ion dung lượng lớn dễ sử dụng hơn trong loạt.
Pin lithium iron phosphate dùng để chỉ pin lithium ion sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương. Vật liệu catốt của pin lithium-ion chủ yếu bao gồm lithium coban oxide, lithium manganate, lithium nickel oxide, vật liệu bậc ba, lithium sắt phốt phát, v.v. Trong số đó, lithium coban oxit là vật liệu catốt được sử dụng trong đại đa số pin lithium-ion . Về nguyên lý vật chất, liti sắt photphat cũng là một quá trình nung chảy xen kẽ và cô đặc, hoàn toàn giống với liti coban và liti manganat.
Pin Lithium iron phosphate là loại pin thứ cấp lithium ion, một trong những công dụng chính là dùng cho pin nguồn, có những ưu điểm vượt trội so với pin NI-MH và Ni-Cd.
Hiệu suất sạc và xả của pin lithium iron phosphate cao, và hiệu suất sạc và xả có thể đạt hơn 90% dưới mức xả tốc độ, trong khi pin axit-chì là khoảng 80%.
9 ưu điểm của pin lithium iron phosphate
Cải thiện hiệu suất an toàn
Liên kết PO trong tinh thể lithium iron phosphate ổn định và khó bị phân hủy. Ngay cả khi ở nhiệt độ cao hoặc quá tải, nó sẽ không bị xẹp và sinh nhiệt như oxit liti coban hoặc tạo thành các chất oxy hóa mạnh nên có độ an toàn tốt. Một báo cáo chỉ ra rằng trong quá trình vận hành thực tế, một số lượng nhỏ mẫu thử đã được phát hiện là cháy trong các thí nghiệm châm cứu hoặc đoản mạch, nhưng không có vụ nổ nào xảy ra. Trong thí nghiệm phóng điện quá mức, người ta dùng một điện áp phóng điện cao gấp nhiều lần hiệu điện thế tự phóng điện, người ta thấy vẫn có hiện tượng cháy nổ. Mặc dù vậy, độ an toàn khi sạc quá mức của nó đã được cải thiện rất nhiều so với các loại pin lithium coban oxit điện phân lỏng thông thường.
Cải thiện tuổi thọ
Pin lithium iron phosphate dùng để chỉ pin lithium ion sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương.
Tuổi thọ chu kỳ của pin axit-chì tuổi thọ cao là khoảng 300 lần và tối đa là 500 lần, trong khi vòng đời của pin điện lithium sắt phốt phát có thể đạt hơn 2,000 lần và sạc tiêu chuẩn (tốc độ 5 giờ) sử dụng có thể đạt 2,000 lần. Pin axit-chì có cùng chất lượng là “nửa năm mới, nửa năm cũ và bảo trì, bảo dưỡng trong nửa năm”, tối đa là 1 đến 1.5 năm, trong khi tuổi thọ lý thuyết của pin lithium iron phosphate sẽ đạt 7 đến 8 năm khi sử dụng trong cùng điều kiện. Xét một cách toàn diện, về lý thuyết, tỷ lệ hiệu suất-giá cao hơn 4 lần so với pin chì-axit. Dòng xả cao có thể nhanh chóng sạc và xả dòng điện cao 2C, dưới bộ sạc đặc biệt, pin có thể được sạc đầy trong vòng 40 phút sau khi sạc 1.5C và dòng khởi động có thể đạt 2C, nhưng pin axit chì không có điều này màn biểu diễn.
Hiệu suất nhiệt độ cao tốt
Đỉnh nhiệt điện của pin lithium iron phosphate có thể đạt 350 ℃ -500 ℃, trong khi lithium manganate và lithium coban chỉ khoảng 200 ℃. Phạm vi nhiệt độ làm việc rộng (-20C– + 75C), và đỉnh nhiệt điện của lithium iron phosphate chịu nhiệt độ cao có thể đạt 350 ℃ -500 ℃, trong khi lithium manganate và lithium coban chỉ khoảng 200 ℃.
Dung lượng lớn
Có dung lượng lớn hơn các loại pin thông thường (axit chì, v.v.). Công suất của monome là 5AH-1000AH.
Không có hiệu ứng nhớ
Pin sạc thường hoạt động trong điều kiện đã được sạc đầy, và dung lượng sẽ nhanh chóng giảm xuống dưới mức dung lượng định mức. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng bộ nhớ. Giống như pin nickel-metal hydride và nickel-cadmium có bộ nhớ, nhưng pin lithium iron phosphate không có hiện tượng này. Cho dù pin đang ở trạng thái nào, nó có thể được sử dụng bất cứ lúc nào mà không cần phải xả hết pin trước khi sạc.
Trọng lượng nhẹ
Khối lượng của pin lithium sắt photphat có cùng thông số và dung lượng bằng 2/3 thể tích của pin axit-chì và khối lượng bằng 1/3 pin axit-chì.
Thân thiện với môi trường
Pin thường được coi là không chứa bất kỳ kim loại nặng và kim loại hiếm nào (pin niken-kim loại hyđrua yêu cầu kim loại hiếm), không độc hại (được chứng nhận SGS), không gây ô nhiễm, phù hợp với các quy định RoHS của Châu Âu và pin xanh tuyệt đối giấy chứng nhận. Vì vậy, lý do tại sao pin lithium được ngành công nghiệp ưa chuộng chủ yếu là do các lưu ý về bảo vệ môi trường. Vì vậy, pin đã được đưa vào kế hoạch phát triển công nghệ cao quốc gia “863” trong “Kế hoạch XNUMX năm lần thứ XNUMX” và đã trở thành một dự án trọng điểm được nhà nước hỗ trợ và khuyến khích. Với việc Trung Quốc gia nhập WTO, lượng xe đạp điện xuất khẩu của Trung Quốc sẽ tăng lên nhanh chóng, và xe đạp điện vào Châu Âu và Hoa Kỳ bắt buộc phải được trang bị pin không gây ô nhiễm.
Tuy nhiên, một số chuyên gia cho rằng, tình trạng ô nhiễm môi trường do ắc quy axít chì chủ yếu xảy ra ở quy trình sản xuất, tái chế không đạt tiêu chuẩn của các doanh nghiệp. Tương tự như vậy, pin lithium thuộc ngành năng lượng mới nhưng cũng không tránh khỏi vấn đề ô nhiễm kim loại nặng. Chì, asen, cadmium, thủy ngân, crom, vv trong quá trình xử lý vật liệu kim loại có thể được thải ra bụi và nước. Bản thân pin là một chất hóa học nên có thể gây ra hai loại ô nhiễm: một là ô nhiễm chất thải quá trình trong dự án sản xuất; còn lại là ô nhiễm pin sau khi loại bỏ.
Pin lithium iron phosphate cũng có những khuyết điểm: ví dụ, hiệu suất ở nhiệt độ thấp kém, mật độ vòi của vật liệu điện cực dương thấp và thể tích của pin lithium iron phosphate có dung lượng tương đương lớn hơn so với pin lithium ion như lithium coban oxit, vì vậy nó không có lợi thế trong pin siêu nhỏ. Khi được sử dụng trong pin nguồn, pin lithium iron phosphate, giống như các loại pin khác, cần phải đối mặt với vấn đề về tính nhất quán của pin.
So sánh pin nguồn
Hiện tại, vật liệu catốt hứa hẹn nhất cho pin lithium-ion điện chủ yếu là vật liệu bậc ba lithium manganate (LiMn2O4), lithium iron phosphate (LiFePO4) và niken coban lithium manganate (Li (Ni, Co, Mn) O2). Vật liệu bậc ba niken-coban lithium manganate thường được coi là khó trở thành xu hướng chủ đạo của pin lithium-ion loại năng lượng cho xe điện do thiếu nguồn coban, sự hình thành niken và coban cao và biến động giá lớn, nhưng nó có thể được kết hợp với axit manganic. Lithium được sử dụng kết hợp trong một phạm vi nhất định.
Ứng dụng công nghiệp
Lá nhôm phủ carbon mang lại sự đổi mới công nghệ và cải tiến công nghiệp cho ngành sản xuất pin lithium; cải thiện hiệu suất của các sản phẩm pin lithium và cải thiện tốc độ phóng điện.
Với yêu cầu ngày càng cao của các nhà sản xuất pin trong nước về hiệu suất của pin, các vật liệu pin năng lượng mới thường được công nhận ở Trung Quốc: vật liệu dẫn điện, lá nhôm tráng dẫn điện và lá đồng.
Ưu điểm của nó là: khi xử lý vật liệu pin, nó thường có hiệu suất sạc-xả tốc độ cao tốt và dung lượng riêng lớn, nhưng có độ ổn định chu kỳ kém và suy hao nghiêm trọng, và phải lựa chọn.
Đó là một lớp phủ kỳ diệu mang những cải tiến về hiệu suất pin vào một kỷ nguyên mới.
Lớp phủ dẫn điện bao gồm các hạt phủ graphite dẫn điện nano phân tán và các loại tương tự. Nó cung cấp độ dẫn tĩnh tuyệt vời và là một lớp hấp thụ năng lượng bảo vệ. Nó cũng cung cấp khả năng bảo vệ vùng phủ tốt. Lớp phủ có nguồn gốc từ nước và dung môi và có thể được áp dụng cho các tấm lưỡng cực nhôm, đồng, thép không gỉ, nhôm và titan.
Lớp phủ carbon mang lại những cải tiến sau đối với hiệu suất của pin lithium:
Giảm nội trở của pin và ngăn chặn sự gia tăng của nội trở động trong chu kỳ sạc-xả;
Cải thiện đáng kể tính nhất quán của bộ pin và giảm giá thành của bộ pin;
Cải thiện độ bám dính giữa vật liệu hoạt động và bộ thu dòng điện, và giảm chi phí sản xuất miếng cực;
Giảm phân cực, cải thiện hiệu suất tốc độ và giảm hiệu ứng nhiệt;
Ngăn chặn sự ăn mòn của bộ thu dòng điện bởi chất điện phân;
Yếu tố toàn diện để kéo dài tuổi thọ pin;
Độ dày lớp phủ: độ dày một mặt thông thường 1 ~ 3μm.
Trong những năm gần đây, Nhật Bản và Hàn Quốc chủ yếu phát triển pin lithium-ion năng lượng với vật liệu bậc ba lithium manganate và nickel-coban lithium manganate đã được sửa đổi làm vật liệu catốt, chẳng hạn như Panasonic EV Energy, một liên doanh được thành lập bởi Toyota và Panasonic, Hitachi, Sony , Kobe Electric mới, NEC, Sanyo Electric, Samsung và LG, v.v.
Hoa Kỳ chủ yếu phát triển pin lithium-ion loại năng lượng với lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương, chẳng hạn như A123 Systems Company và Valence Company, nhưng các nhà sản xuất ô tô lớn của Mỹ lại chọn hệ thống vật liệu điện cực dương dựa trên mangan. pin trong PHEV và EV của chúng. Và có thông tin cho rằng, công ty A123 của Mỹ đang xem xét tham gia vào lĩnh vực vật liệu lithium manganate, trong khi Đức và các nước châu Âu khác chủ yếu áp dụng con đường hợp tác với các công ty pin của các nước khác để phát triển xe điện, chẳng hạn như Daimler Benz và French Saft. Liên minh, Volkswagen Đức và Hiệp định hợp tác Sanyo của Nhật Bản Chờ đợi. Hiện tại, Volkswagen ở Đức và Renault ở Pháp cũng đang phát triển và sản xuất pin lithium-ion năng lượng với sự hỗ trợ của chính phủ các nước.
Nhược điểm của pin lithium sắt phosphate
Liệu một vật liệu có tiềm năng phát triển ứng dụng hay không, ngoài việc tập trung vào những ưu điểm của nó, điều quan trọng hơn là liệu vật liệu đó có những khuyết tật cơ bản hay không.
Trong nước, lithium iron phosphate thường được chọn làm vật liệu điện cực dương cho pin lithium-ion. Các nhà phân tích thị trường từ chính phủ, các tổ chức nghiên cứu khoa học, doanh nghiệp và thậm chí cả các công ty chứng khoán đều lạc quan về loại vật liệu này và coi đây là hướng phát triển của pin lithium-ion.
Có hai lý do chính để phân tích nguyên nhân: Thứ nhất, do ảnh hưởng từ hướng nghiên cứu và phát triển của Hoa Kỳ, các công ty American Valence và A123 là những người đầu tiên sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương cho lithium-ion. pin. Thứ hai, không có vật liệu lithium manganate nào có chu kỳ nhiệt độ cao và hiệu suất lưu trữ tốt có thể được sử dụng trong pin lithium-ion điện ở Trung Quốc. Tuy nhiên, lithium iron phosphate cũng có những khuyết tật cơ bản không thể bỏ qua, có thể tóm tắt như sau:
- Trong quá trình thiêu kết trong quá trình điều chế lithium sắt photphat, oxit sắt có thể bị khử thành sắt nguyên tố trong môi trường khử nhiệt độ cao. Sắt nguyên tố có thể gây ra hiện tượng đoản mạch vi mô của pin và là chất cấm kỵ nhất trong pin. Đây cũng là lý do chính khiến Nhật Bản chưa sử dụng vật liệu này làm vật liệu điện cực dương cho pin lithium-ion cấp nguồn;
- Lithium iron phosphate có một số khiếm khuyết về hiệu suất, chẳng hạn như mật độ vòi và mật độ nén thấp, dẫn đến mật độ năng lượng của pin lithium-ion thấp. Hiệu suất ở nhiệt độ thấp là kém, và ngay cả việc bao bọc nano và lớp phủ carbon cũng không giải quyết được vấn đề này. Khi Tiến sĩ Don Hillebrand, giám đốc Trung tâm Hệ thống Lưu trữ Năng lượng thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, Hoa Kỳ, nói về hiệu suất ở nhiệt độ thấp của pin lithium iron phosphate, ông đã mô tả nó là khủng khiếp. Không thể lái xe điện ở nhiệt độ thấp (dưới 0 ° C). Mặc dù một số nhà sản xuất tuyên bố rằng tỷ lệ duy trì dung lượng của pin lithium iron phosphate không tệ ở nhiệt độ thấp, nhưng đó là trong trường hợp dòng phóng điện nhỏ và điện áp cắt phóng điện thấp. Trong điều kiện này, thiết bị không thể bắt đầu hoạt động.
- Chi phí chuẩn bị vật liệu và chi phí sản xuất pin cao hơn, năng suất của pin thấp và tính nhất quán kém. Mặc dù lớp phủ ở cấp độ nano và carbon của lithium iron phosphate cải thiện hiệu suất điện hóa của vật liệu, nhưng nó cũng mang lại các vấn đề khác, chẳng hạn như giảm mật độ năng lượng, tăng chi phí tổng hợp, hiệu suất xử lý điện cực kém và các yêu cầu môi trường khắc nghiệt. Mặc dù các nguyên tố hóa học Li, Fe và P trong liti sắt photphat rất phong phú và giá thành rẻ nhưng giá thành của sản phẩm liti sắt photphat điều chế không hề thấp. Ngay cả khi loại bỏ chi phí nghiên cứu và phát triển ban đầu, chi phí quá trình của vật liệu cũng tương đối cao. Chi phí chuẩn bị pin sẽ làm cho chi phí lưu trữ năng lượng của đơn vị cuối cùng cao hơn.
- Tính nhất quán của sản phẩm kém. Hiện tại, chưa có nhà máy sản xuất nguyên liệu lithium iron phosphate nào ở Trung Quốc có thể giải quyết được vấn đề này. Dưới góc độ điều chế nguyên liệu, phản ứng tổng hợp liti sắt photphat là một phản ứng dị thể phức tạp, bao gồm photphat ở pha rắn, oxit sắt và muối liti, cộng với tiền chất cacbon và pha khí khử. Trong quá trình phản ứng phức tạp này, rất khó để đảm bảo tính nhất quán của phản ứng.
- Các vấn đề về sở hữu trí tuệ. Đơn xin cấp bằng sáng chế sớm nhất cho lithium iron phosphate đã được FX MITTERMAIER & SOEHNE OHG (DE) nhận vào ngày 25 tháng 1993 năm 19, và kết quả đơn được công bố vào ngày XNUMX tháng XNUMX cùng năm. Bằng sáng chế cơ bản về lithium iron phosphate thuộc sở hữu của Đại học Texas, và bằng sáng chế về lớp phủ carbon được áp dụng bởi người Canada. Hai bằng sáng chế cơ bản này không thể bị bỏ qua. Nếu tiền bản quyền sáng chế được bao gồm trong chi phí, giá thành sản phẩm sẽ còn tăng thêm.
Ngoài ra, dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển và sản xuất pin lithium-ion, Nhật Bản là quốc gia đầu tiên thương mại hóa pin lithium-ion và đã và đang chiếm lĩnh thị trường pin lithium-ion cao cấp. Mặc dù Hoa Kỳ đang dẫn đầu trong một số nghiên cứu cơ bản, nhưng cho đến nay vẫn chưa có nhà sản xuất pin lithium-ion quy mô lớn nào. Do đó, sẽ hợp lý hơn khi Nhật Bản chọn lithium manganate làm vật liệu điện cực dương cho pin lithium-ion. Ngay cả ở Hoa Kỳ, số lượng các nhà sản xuất sử dụng lithium iron phosphate và lithium manganate làm vật liệu catốt cho pin lithium-ion năng lượng cũng được chia đều và chính phủ liên bang hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hai hệ thống này cùng một lúc.
Theo quan điểm của các vấn đề nêu trên, lithium iron phosphate khó có thể được sử dụng rộng rãi làm vật liệu điện cực dương cho pin lithium-ion cấp nguồn cho các phương tiện năng lượng mới và các lĩnh vực khác. Nếu các vấn đề về chu kỳ nhiệt độ cao và hiệu suất lưu trữ kém của lithium manganate có thể được giải quyết, với lợi thế về chi phí thấp và hiệu suất tốc độ cao, ứng dụng trong pin lithium-ion năng lượng sẽ có tiềm năng lớn.
- Nguyên lý làm việc và đặc điểm Tên đầy đủ của pin lithium iron phosphate là pin lithium ion lithium iron phosphate, quá dài, được gọi tắt là pin lithium iron phosphate. Bởi vì hiệu suất của nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng năng lượng, từ “power” được thêm vào tên, tức là pin lithium iron phosphate. Nó còn được gọi là “pin điện lithium iron (LiFe)”.
Trong thị trường buôn bán kim loại, coban (Co) là đắt nhất và không có nhiều dự trữ, niken (Ni) và mangan (Mn) rẻ hơn, và sắt (Fe) là rẻ nhất. Giá của vật liệu làm catốt cũng phù hợp với giá của những kim loại này. Do đó, pin lithium-ion làm bằng vật liệu catốt LiFePO4 nên có giá thành rẻ nhất. Một đặc điểm nữa của nó là không gây ô nhiễm môi trường.
Là một pin có thể sạc lại, các yêu cầu là: dung lượng cao, điện áp đầu ra cao, hiệu suất chu kỳ sạc và xả tốt, điện áp đầu ra ổn định, sạc và xả dòng điện cao, ổn định điện hóa, an toàn khi sử dụng (không do sạc quá mức, phóng điện quá mức và đoản mạch) Nó có thể gây cháy hoặc nổ do vận hành không đúng cách), dải nhiệt độ hoạt động rộng, không độc hại hoặc ít độc hại và không gây ô nhiễm môi trường. Pin lithium iron phosphate sử dụng LiFePO4 làm điện cực dương có các yêu cầu về hiệu suất tốt, đặc biệt là về tốc độ phóng điện lớn (phóng điện 5-10C), điện áp phóng điện ổn định, an toàn (không cháy, không nổ), tuổi thọ (thời gian chu kỳ )), không gây ô nhiễm môi trường, nó là tốt nhất, và hiện là pin công suất đầu ra cao nhất hiện nay.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin lithium iron phosphate
Tiếp giáp bên trong của pin LiFePO4 là LiFePO4 có cấu trúc olivin làm điện cực dương của pin, được nối với điện cực dương của pin bằng một lá nhôm. , bên phải là điện cực âm của pin được cấu tạo từ cacbon (than chì), được nối với điện cực âm của pin bằng một lá đồng. Giữa đầu trên và đầu dưới của pin là chất điện phân của pin và pin được làm kín bằng vỏ kim loại.
Khi pin LiFePO4 được sạc, các ion liti Li + trong điện cực dương di chuyển sang điện cực âm qua bộ phân tách polyme; trong quá trình phóng điện, các ion liti Li + trong điện cực âm di chuyển sang điện cực dương qua bộ phân tách. Pin lithium-ion được đặt tên theo các ion lithium di chuyển qua lại trong quá trình sạc và xả.
Hiệu suất chính
Điện áp danh định của pin LiFePO4 là 3.2V, điện áp sạc cuối cùng là 3.6V và điện áp xả cuối cùng là 2.0V. Do chất lượng và quy trình khác nhau của vật liệu điện cực âm và dương và vật liệu điện phân được sử dụng bởi các nhà sản xuất khác nhau, sẽ có một số khác biệt về hiệu suất của chúng. Ví dụ, dung lượng của pin cùng loại (pin tiêu chuẩn trong cùng một gói) chênh lệch nhau khá nhiều (10% đến 20%).
Ở đây cần lưu ý rằng pin lithium iron phosphate do các nhà máy khác nhau sản xuất sẽ có một số khác biệt về các thông số hiệu suất khác nhau; Ngoài ra, một số hiệu suất của pin không được bao gồm, chẳng hạn như điện trở bên trong pin, tốc độ tự xả, nhiệt độ sạc và xả, v.v.
Dung lượng của pin lithium iron phosphate điện khá khác nhau và có thể được chia thành ba loại: nhỏ từ phần mười đến vài miliamp giờ, trung bình hàng chục miliamp giờ và lớn hàng trăm miliamp giờ. Cũng có một số khác biệt về thông số giống nhau của các loại pin khác nhau. Hiện tại, pin lithium iron phosphate hình trụ đóng gói tiêu chuẩn nhỏ được sử dụng rộng rãi có kích thước cấu hình tham số là đường kính 18mm và chiều cao 650mm (mẫu 18650).
Kiểm tra điện áp quá mức đến không
Pin lithium iron phosphate STL18650 (1100mAh) được sử dụng để kiểm tra điện áp phóng điện về 1100. Điều kiện thử nghiệm: Pin 18650mAh STL0.5 được sạc đầy với tốc độ sạc 0C, sau đó được xả đến điện áp pin 1.0C với tốc độ xả 0C. Sau đó, chia pin đặt ở 7V thành hai nhóm: một nhóm được lưu trữ trong 30 ngày, và nhóm còn lại được lưu trữ trong 0.5 ngày; sau khi bộ lưu trữ hết hạn, nó được sạc đầy với tốc độ sạc 1.0C, và sau đó xả với XNUMXC. Cuối cùng, sự khác biệt giữa hai khoảng thời gian lưu trữ điện áp bằng không được so sánh.
Kết quả thử nghiệm là sau 7 ngày lưu trữ điện áp không, ắc quy không bị rò rỉ, hoạt động tốt, dung lượng là 100%; sau 30 ngày lưu kho, không có hiện tượng rò rỉ, hoạt động tốt, công suất đạt 98%; Sau 30 ngày lưu trữ, pin phải trải qua 3 chu kỳ sạc-xả, Dung lượng trở lại 100%.
Thử nghiệm này cho thấy rằng ngay cả khi pin bị xả quá mức (thậm chí đến 0V) và được lưu trữ trong một thời gian nhất định, pin sẽ không bị rò rỉ hoặc bị hỏng. Đây là một tính năng mà các loại pin lithium-ion khác không có.
Đặc điểm của pin lithium sắt phosphate
Qua phần giới thiệu trên, có thể tóm tắt pin LiFePO4 là các đặc điểm sau.
Đầu ra hiệu quả cao: phóng điện tiêu chuẩn là 2 ~ 5C, phóng điện dòng cao liên tục có thể đạt 10C, và phóng điện xung tức thời (10S) có thể đạt 20C;
Hoạt động tốt ở nhiệt độ cao: khi nhiệt độ bên ngoài là 65 ° C, nhiệt độ bên trong cao tới 95 ° C và nhiệt độ khi kết thúc xả pin có thể đạt tới 160 ° C, cấu trúc của pin an toàn và nguyên vẹn ;
Cho dù pin bị hư hỏng bên trong hay bên ngoài, pin không cháy, không nổ, có độ an toàn tốt nhất; vòng đời tuyệt vời, sau 500 chu kỳ, khả năng xả của nó vẫn lớn hơn 95%;
Không có thiệt hại ngay cả từ phóng điện quá mức đến XNUMX vôn; sạc nhanh; giá thấp; không gây ô nhiễm môi trường.
Ứng dụng của pin điện lithium sắt phốt phát
Bởi vì pin lithium iron phosphate điện có các đặc điểm trên, và sản xuất pin có dung lượng khác nhau, chúng sớm được sử dụng rộng rãi. Các lĩnh vực ứng dụng chính của nó là:
Các loại xe điện lớn: xe buýt, xe điện, xe tham quan và xe lai, v.v ...;
Các loại xe điện nhẹ: xe đạp điện, xe đánh gôn, xe chạy pin nhỏ màn hình phẳng, xe nâng hàng, xe dọn vệ sinh, xe lăn điện, v.v ...;
Dụng cụ điện: máy khoan điện, máy cưa, máy cắt cỏ, vv;
Ô tô điều khiển từ xa, tàu thuyền, máy bay và đồ chơi khác;
Thiết bị lưu trữ năng lượng để phát điện bằng năng lượng mặt trời và năng lượng gió;
UPS và đèn khẩn cấp, đèn cảnh báo và đèn của thợ mỏ (an toàn tốt nhất);
Thay pin lithium chính 3V và pin sạc lại 9V niken-cadmium hoặc niken-kim loại hyđrua trong máy ảnh (cùng kích thước);
Thiết bị y tế nhỏ và thiết bị di động, v.v.
Đây là một ví dụ ứng dụng của việc thay thế pin axit-chì bằng pin lithium sắt phosphate. Sử dụng ắc quy axit-chì 36V / 10Ah (360Wh), trọng lượng 12kg, đi được quãng đường 50km cho một lần sạc, số lần sạc khoảng 100 lần, thời gian sử dụng khoảng 1 năm. Nếu sử dụng pin điện lithium iron phosphate, thì sẽ sử dụng cùng một năng lượng 360Wh (gồm 12 pin 10Ah mắc nối tiếp) và trọng lượng của nó là khoảng 4kg. Nó có thể đi được khoảng 80km một lần sạc, số lần sạc có thể lên tới 1000 lần, tuổi thọ có thể đạt từ 3 đến 5 năm. Mặc dù giá của pin lithium iron phosphate cao hơn nhiều so với pin chì-axit, nhưng hiệu quả kinh tế nói chung là tốt hơn khi sử dụng pin lithium iron phosphate, và sử dụng nhẹ hơn.
Hiệu suất của pin lithium-ion chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu điện cực âm và dương. Lithium iron phosphate làm nguyên liệu cho pin lithium chỉ mới xuất hiện trong những năm gần đây. Pin lithium iron phosphate dung lượng lớn được phát triển vào tháng 2005 năm 1. Hiệu suất an toàn và tuổi thọ chu kỳ của nó là không thể so sánh được với các vật liệu khác và đây là các chỉ số kỹ thuật quan trọng nhất của pin nguồn. Tuổi thọ chu kỳ sạc và xả 2000C lên đến 30 lần. Sạc pin đơn điện áp XNUMXV sẽ không cháy, thủng không nổ. Vật liệu catốt lithium iron phosphate làm cho pin lithium-ion dung lượng lớn dễ sử dụng hơn trong loạt. Nhằm đáp ứng nhu cầu sạc, xả điện thường xuyên của các loại xe. Nó có các ưu điểm là không độc hại, không gây ô nhiễm, hiệu suất an toàn tốt, nguồn nguyên liệu rộng rãi, giá thành rẻ, tuổi thọ cao, v.v ... Nó là vật liệu cực âm lý tưởng cho thế hệ pin lithium-ion mới.
Dự án này thuộc lĩnh vực phát triển vật liệu năng lượng chức năng trong các dự án công nghệ cao và là lĩnh vực hỗ trợ trọng điểm của kế hoạch “863” quốc gia, kế hoạch “973” và kế hoạch phát triển ngành công nghiệp công nghệ cao “XNUMX năm lần thứ XNUMX” .
Điện cực dương của pin lithium ion là vật liệu lithium iron phosphate, có ưu điểm lớn về hiệu suất an toàn và tuổi thọ chu kỳ, đây cũng là một trong những chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất của pin nguồn. Tuổi thọ chu kỳ sạc - xả 1C có thể đạt 2000 lần, thủng không nổ, không dễ cháy nổ khi sạc quá mức. Chất liệu cực âm Lithium iron phosphate làm cho pin lithium-ion dung lượng lớn dễ sử dụng hơn trong loạt.
Gần đây, liên tục có những báo cáo về sự tiến bộ của loại pin mới được kỳ vọng sẽ thay thế pin lithium truyền thống, cho chúng ta hy vọng rằng điện thoại di động và máy tính bảng sẽ có tuổi thọ pin lâu hơn, nhưng tiếc rằng hầu hết chúng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Việc sử dụng thương mại quy mô lớn là điều khó nói.
Trong sách trắng về công nghệ pin lithium iron phosphate do Deboch TEC.GmbH xuất bản, sau khi sử dụng vật liệu nano composite, mật độ năng lượng của một tế bào đơn có thông số kỹ thuật 32650 (đường kính 32mm / dài 65mm) có thể tăng lên 6000mAh, tương đương với ngành công nghiệp hiện tại 32650 đặc điểm kỹ thuật ô đơn. So với thông số kỹ thuật 5000mAh, cùng một khối lượng đã tăng lên 1000mAh đầy đủ, tương đương 20% và một tế bào có thể sạc liên tục điện thoại di động iPhone 4S gần 4 lần.
Điều thú vị hơn nữa là khi được sử dụng trong một môi trường sạc-xả tốc độ thấp, pin vẫn ở mức khoảng 80% sau khi được chạy chu kỳ lên đến 3,000 lần, trong khi pin lithium thông thường có chu kỳ khoảng 500 lần. . Theo tính toán sạc và xả 3 ngày 24 lần có thể sử dụng liên tục trong XNUMX năm, quả là pin có tuổi thọ cao.
Công nghệ pin mới này có thể được sử dụng rộng rãi trong các ngân hàng điện di động, UPS nhỏ, pin máy tính xách tay, pin xe hơi và các thiết bị khác, và cho các môi trường sử dụng khác nhau, Deboch TEC.GmbH cũng sử dụng các màu pin khác nhau tùy theo số chu kỳ. : Đối với cấp quân sự, nó là vàng, và số lượng chu kỳ là 3000; chiếc màu xanh lam được sử dụng trong lĩnh vực xe dân dụng, 2500 lần; màu xanh lá cây, 2000 lần, thích hợp cho các thiết bị di động cầm tay nhỏ.
