Язык : русский

русский

В чем разница между LFP и тройной батареей?

October 15 , 2024

В чем разница между LFP и тройной батареей?



С быстрым развитием нового энергетического рынка литиевые батареи, как основной источник энергии, становятся все более разнообразными по типам. Среди них литий-железо-фосфат и тройной литий в настоящее время являются двумя наиболее широко распространенными батареями на рынке аккумуляторов. Ниже мы сосредоточимся на представлении этих двух типов батарей и поймем их различия.


Литий-железо-фосфатные материалы и батареи


Катод материал литий-железо-фосфатных батарей представляет собой литий-железофосфат (LiFePO4), имеющий структуру типа оливина. Этот материал недорогой, экологически чистый, нетоксичный и высокобезопасный. Однако его относительно низкая электронная проводимость может повлиять на характеристики зарядки и разрядки аккумулятора. Процесс зарядки и разрядки материала LiFePO4 в основном включает переход между фазами LiFePO4 и FePO4 с небольшой скоростью изменения объема, что делает материал чрезвычайно стабильным. Таким образом, безопасность и стабильность литий-железо-фосфатных материалов и батарей не вызывают сомнений.


Model diagram of lithium iron phosphate material

Рисунок 1-Модельная схема литий-железофосфатного материала


Литий-железо-фосфатные батареи в основном имеют следующие характеристики:

(1) Циклические характеристики литий-железо-фосфатных батарей превосходны, срок службы энергетических батарей может составлять от 3000 до 4000 раз, а количество циклов аккумуляторов может достигать даже десятков тысяч раз;
(2) Литий-железо-фосфатный аккумулятор имеет отличные показатели безопасности и может сохранять относительно стабильную структуру даже при высоких температурах, что делает литий-железо-фосфатный аккумулятор безопасным и надежным, и даже если аккумулятор деформируется и повреждается, дыма не будет. , пожар и т.п. АВАРИЯ.

С другой стороны, ресурсы литий-железо-фосфатного сырья относительно обильны, что значительно снижает стоимость материалов и батарей. В то же время, поскольку элементы железа и фосфора являются экологически чистыми, литий-железо-фосфатные материалы и аккумуляторы не загрязняют окружающую среду. Однако структурные свойства материала LiFePO4 определяют, что материал имеет низкую ионную и электронную проводимость, и при понижении температуры как сопротивление переносу электронов, так и сопротивление переносу заряда быстро возрастают, что приводит к ухудшению низкотемпературных характеристик батареи.

Тройные материалы и батареи

Тройная литий-ионная батарея (NCM) относится к литий-ионной батарее, в которой в качестве материалов положительного электрода используются три оксида переходных металлов: никеля, кобальта и марганца. Поскольку он сочетает в себе преимущества оксида лития-кобальта, оксида лития-никеля и оксида лития-марганца, его характеристики лучше, чем у любого однокомпонентного материала положительного электрода, описанного выше. Экспериментальный анализ показывает, что три элемента с разной валентностью образуют сверхрешетчатую структуру, и между тремя компонентами существует очевидный синергетический эффект, что делает материал более стабильным, а напряжение разрядной платформы достигает 3,7 В/3,8 В, поэтому считается, что быть одним из наиболее перспективных материалов для положительных электродов. Тройные батареи обладают превосходными электрохимическими свойствами, такими как высокая плотность энергии, хорошая безопасность и стабильность, поддержка высокоскоростного разряда и умеренные преимущества в стоимости. Они широко используются в малых и средних областях литий-ионных аккумуляторов, таких как потребительские цифровые электронные продукты, промышленное оборудование и медицинские инструменты, и продемонстрировали большой потенциал развития в областях энергетических литий-ионных аккумуляторов, таких как интеллектуальные роботы, логистика AGV. транспортные средства, дроны и транспортные средства на новых источниках энергии.


Тройный литий в основном делится на следующие типы в зависимости от соотношения элементов в материале положительного электрода: NCM111, NCM622, NCM811, NCM523, и т. д.


Рисунок 2. Фазовая диаграмма тройной системы между LNO, LCO и LMO


Сравнительный анализ двух материалов и аккумуляторов

  • Плотность энергии
По сравнению с литий-железо-фосфатными материалами тройные материалы имеют более высокую удельную разрядную емкость и более высокое среднее напряжение, поэтому массовая удельная энергия тройных батарей обычно выше, чем у литий-железо-фосфатных. Кроме того, из-за низкой истинной плотности, небольшого размера частиц и углеродного покрытия литий-железо-фосфатного материала плотность уплотненного полюсного наконечника составляет около 2,3-2,4 г/см3, в то время как плотность уплотненного тройного полюсного наконечника может достигать 3,3 ~ 3,5 г/см3, поэтому объемная удельная энергия тройных материалов и батарей также намного выше, чем у литий-железо-фосфата.
  • Безопасность
С точки зрения безопасности основная структура литий-железо-фосфатного материала представляет собой PO4, и его энергия связи намного выше, чем энергия связи M-O тройного октаэдра материала MO6. Температура термического разложения полностью заряженного литий-железо-фосфатного материала составляет около 700 °С. Температура термического разложения соответствующего тройного материала составляет 200-300 °C, поэтому литий-железофосфатный материал более безопасен. С точки зрения аккумуляторов, литий-железо-фосфатные батареи могут пройти все тесты на безопасность, в то время как троичные батареи не могут легко пройти такие испытания, как иглоукалывание и перезаряд, и их необходимо усовершенствовать с точки зрения структурных частей и конструкции батареи.
  • Мощностные характеристики
Энергия активации Li+ литий-железофосфатного материала составляет всего 0,3-0,5 эВ, что приводит к коэффициенту диффузии Li+ порядка 10-15-10-12 см2/с. Чрезвычайно низкая электронная проводимость и коэффициент диффузии ионов лития приводят к плохим энергетическим характеристикам LFP. Коэффициент диффузии Li+ тройного материала составляет около 10-12 ~ 10-10 см2/с, а электронная проводимость высока, поэтому тройная батарея имеет лучшие энергетические характеристики.
  • Температурная пригодность
Из-за низкой электронной проводимости и ионной проводимости литий-железо-фосфатного материала литий-железо-фосфатный аккумулятор плохо работает при низких температурах. По сравнению с нормальной температурой, степень сохранения емкости разряда литий-железо-фосфатной батареи при температуре -20 °С составляет всего около 60%, в то время как у троичной батареи той же системы может достигать более 70%.
  • Факторы стоимости и окружающей среды

Тройные материалы содержат редкие металлы, такие как Ni и Co, и их стоимость выше, чем у литий-железофосфата. С усовершенствованием материалов и аккумуляторной технологии стоимость троичных и литий-железо-фосфатных аккумуляторов значительно снизилась. В настоящее время рыночная цена троичных батарей выше, чем литий-железо-фосфатных батарей. В то же время, по сравнению с экологически чистыми элементами Fe и P, элементы Ni и Co в тройных материалах и батареях более загрязняют окружающую среду. В сочетании с вышеуказанными факторами потребность в экологическом контроле и переработке отходов тройных материалов и батарей становится более актуальной.


Acey New Energy как высокотехнологичное предприятие специализируется на исследованиях и производстве высококачественного оборудования для литий-ионных аккумуляторов. Наш бизнес охватывает материалы для литий-ионных аккумуляторов, лабораторное производственное оборудование, линия сборки аккумуляторных блоков и оборудование для производства суперконденсаторов. Мы можем не только предоставить производственное оборудование для производства литий-ионных аккумуляторов с цилиндрическими, монетными и пакетными элементами, но также предоставить комплексные решения для линии по производству литиевых аккумуляторных батарей. Если у вас есть какие-либо вопросы о литиевых аккумуляторных элементах или производстве аккумуляторов, мы можем предоставить вам профессиональную техническую поддержку и рекомендации, пожалуйста, свяжитесь с нами!


Оставьте сообщение
Оставьте сообщение
Если вы заинтересованы в наших продуктах и хотите узнать более подробную информацию, оставьте сообщение здесь, мы ответим вам, как только сможем.

Дом

Продукты

около

контакт