Lifepo4-Batterie oder ternäre Lithiumbatterie?

Sep. 29, 2020

Als Stromquelle eines Autos steht die Leistung der Batterie in direktem Zusammenhang mit der Lebensdauer und Sicherheit des gesamten Fahrzeugs. Lithiumbatterien (insbesondere Lifepo4-Batterien und ternäre Lithiumbatterien) sind der am häufigsten verwendete Batterietyp in Elektrofahrzeugen und sogar in den meisten elektronischen Produkten. Es besteht seit fast einem halben Jahrhundert seit 1970. Seine Hauptvorteile sind hohe Energiedichte und lange Lebensdauer.

Gegenwärtig werden Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich nach dem Unterschied der positiven Elektrodenmaterialien klassifiziert, da die negativen Elektrodenmaterialien wenig Einfluss auf die Energiedichte der Batterie haben, so dass jetzt die Batterieleistung durch kontinuierliche Verbesserung der positiven Elektrodenmaterialien verbessert wird .

Die ersten sechs Arten von Batteriematerialien auf dem Markt sind Lithiumtitanat, Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumeisenphosphat, Nickelkobaltmangan und Nickelkobaltaluminium. Lithiumtitanat wird als negatives Elektrodenmaterial verwendet, und seine Energiedichte ist sehr gering. Offensichtlich nicht für die Verwendung in einem Elektrofahrzeug geeignet. Lithiumcobaltat hat andererseits eine relativ hohe Energiedichte, aber seine Lebensdauer und hohe Temperaturbeständigkeit sind relativ schlecht und es wird hauptsächlich in digitalen Geräten wie Mobiltelefonen verwendet. Lithiummanganat ist kostengünstig und stabil, aber auch seine Energiedichte ist gering. Unter dem Gesichtspunkt der Energiedichte und Sicherheit sind daher Lifepo4-Batterien und ternäre Lithiumbatterien mit besserer Leistung zum Hauptstrom von Elektrofahrzeugbatterien geworden, aber diese beiden Batterien weisen auch signifikante Unterschiede in ihren eigenen Eigenschaften auf.

Energiedichte

Ternäre Lithiumbatterie> Lifepo4-Batterie

Der kritischste Faktor für die Bewertung der Batterieleistung ist die Energiedichte. Je höher die Energiedichte bei gleichem Volumen oder Gewicht ist, desto mehr Leistung wird bereitgestellt und desto länger hält der Akku.

Die Lifepo4-Batterie (LFP) ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet, und eine ternäre Lithiumbatterie ist eine Lithiumbatterie mit einem Nickel-Kobalt-Element als positivem Elektrodenmaterial und einem Mangan- oder Aluminiumsalz zur Stabilisierung der Chemikalie Struktur. Es gibt hauptsächlich NCM (Nickel-Cobalt-Mangan) und NCA (Nickel-Cobalt-Aluminium).

Vorbehaltlich chemischer Eigenschaften weist die Lithiumeisenphosphatbatterie eine Niederspannungsplattform auf, und die Lithiumeisenphosphatbatterie hat eine Energiedichte von etwa 140 Wh / kg. Die ternäre Lithiumbatterie hat eine hohe Spannung und die Energiedichte beträgt grundsätzlich 240 Wh / kg. Das heißt, bei gleichem Batteriegewicht beträgt die Energiedichte des ternären Lithiums das 1,7-fache der des Lifepo4-Materials.

Es besteht kein Zweifel, dass die ternäre Lithiumbatterie offensichtliche Vorteile in Bezug auf die Energiedichte aufweist, aber auch die Energiedichte der ternären Lithiumbatterie mit unterschiedlicher Formel unterscheidet sich (Nickel, Kobalt, Mangan / Aluminium in unterschiedlichen Anteilen).

Sicherheitsleistung

Lifepo4-Batterie> Ternäre Lithiumbatterie

Die thermische Stabilität von lifepo4 ist derzeit die beste bei Lithiumbatterien für Fahrzeuge. Die elektrische Heizspitze ist größer als 350 ° C. Wenn die Batterietemperatur zwischen 500 und 600 ° C liegt, beginnt sich die innere chemische Zusammensetzung zu zersetzen.

Die thermische Stabilität der ternären Lithiumbatterie ist schlecht und beginnt sich bei etwa 300 ° C zu zersetzen. Daher sind die Anforderungen an das Batteriemanagementsystem sehr hoch, und eine Übertemperaturschutzvorrichtung und ein Batteriemanagementsystem sind erforderlich, um die Sicherheit der Batterie zu schützen. Daher ist unter Hochtemperaturbedingungen die Sicherheit von Lithiumeisenphosphat relativ hoch.

Niedrigtemperaturleistung

Ternäre Lithiumbatterie> Lifepo4-Batterie

Im Winter ist die Abnahme der Reichweite von Elektrofahrzeugen üblich geworden. Die Niedertemperaturleistung von Lifepo4-Batterien ist der von ternären Lithiumbatterien unterlegen. Die Lifepo4-Batterie hat eine untere Temperaturgrenze von -20 ° C und eine schlechte Entladeleistung in einer Umgebung mit niedriger Temperatur. Die Verwendung einer ternären Lithiumbatterie hat eine niedrige Temperaturgrenze von -30 ° C und eine gute Entladeleistung bei niedriger Temperatur. Unter den gleichen Niedertemperaturbedingungen wie bei der Lithiumeisenphosphatbatterie beträgt die Laufleistungsdämpfung im Winter weniger als 15%, was erheblich höher ist als bei der Lithiumeisenphosphatbatterie.

Um eine signifikante Verschlechterung der Kilometerleistung zu vermeiden, verfügen die meisten Fahrzeuge jetzt über ein Wärmemanagement, um die Winterleistung des Elektrofahrzeugs sicherzustellen.

Zyklisches Leben

Lifepo4-Batterie> Ternäre Lithiumbatterie

Der vollständige Lade- / Entladezyklus der Lifepo4-Batterie wird nach mehr als 3.500 Zyklen auf 80% des Originals gedämpft. Das heißt, wenn der Akku einmal am Tag geladen und entladen wird, zeigt der Lithiumeisenphosphat-Akku fast 10 Jahre lang ebenfalls eine signifikante Dämpfung.

Die ternäre Lithiumbatterie hat eine kürzere Lebensdauer als die Lifepo4-Batterie. Wenn der vollständige Lade- und Entladezyklus mehr als das 2000-fache beträgt, beginnt die Dämpfung, die etwa 6 Jahre beträgt.

Kosten

Ternäre Lithiumbatterie> Lifepo4-Batterie

In Bezug auf die Batteriekosten hat die Lifepo4-Batterie auch einen großen Vorteil. Es enthält kein Edelmetall (wie Nickel, Kobalt), daher sind die Produktionskosten niedriger.

Die ternäre Lithiumbatterie verwendet eine Vielzahl von Materialien wie Nickel-Kobalt-Mangan, und die Herstellung von Batterien mit hohem Nickelgehalt erfordert eine relativ strenge Prozessumgebung, und die gegenwärtigen Kosten sind relativ hoch. Und nach Jahren der Entwicklung, in denen sich Lithium, Kobalt und andere Metallressourcen als Schlüsselmaterial, insbesondere Metallkobalt, zu verengen begannen, stieg der Preis vollständig an

Also Lifepo4-Batterie oder ternäre Lithiumbatterie?

Unter dem Gesichtspunkt der Batterieenergiedichte, der Leistung bei niedrigen Temperaturen, der Sicherheit, der Lebensdauer und der Kosten haben die Lifepo4-Batterie und die ternäre Lithiumbatterie ihre eigenen Vorteile, die schwer zu entscheiden sind, welche gewinnt. Die Tatsache führt auch zur Differenzierung des technischen Weges des Kathodenmaterials der Leistungslithiumbatterie.

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