¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las baterías Lifepo4?

Breve introducción

Batería de fosfato de hierro y litio , también conocida como batería de iones de litio de fosfato de litio y hierro, se refiere a las baterías de iones de litio que utilizan fosfato de litio y hierro como material de electrodo positivo. Estas son las reglas de denominación de baterías en la industria. Actualmente, solemos utilizar materiales de electrodos positivos para nombrar a las baterías, y los electrodos negativos suelen estar hechos de grafito. Por ejemplo, las baterías ternarias se refieren a NCM o NCA utilizados como materiales de electrodos positivos, mientras que las baterías de óxido de litio y cobalto se refieren al óxido de litio y cobalto utilizado como materiales de electrodos positivos. De manera similar, el fosfato de hierro y litio se refiere a materiales de fosfato de hierro y litio utilizados como electrodos positivos.

Ventajas de la batería de fosfato de hierro y litio

Alto rendimiento de seguridad

El enlace P-O en los cristales de fosfato de hierro y litio es estable y difícil de descomponer. Incluso a altas temperaturas o sobrecarga, no colapsará, no se calentará ni formará sustancias oxidantes fuertes como el óxido de litio y cobalto. La temperatura de descomposición del fosfato de hierro y litio es de aproximadamente 600 ℃, por lo que tiene buena seguridad. Aunque ha habido incidentes de combustión y explosión durante la sobrecarga, su seguridad de sobrecarga ha mejorado enormemente en comparación con las baterías ternarias y de óxido de cobalto de litio con electrolito líquido común.

Larga vida útil

El ciclo de vida de las baterías de plomo-ácido es de aproximadamente 500 veces, con un máximo de aproximadamente 800 veces, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio tienen un ciclo de vida de más de 2500 veces y pueden alcanzar entre 2000 y 7000 veces cuando se usan con carga estándar (0,2 C, 5 horas). Las baterías de plomo ácido de la misma calidad tienen una vida útil de "medio año para las nuevas, medio año para las viejas y medio año para reparación y reposición", con un máximo de 1 a 1,5 años. Por otro lado, las baterías de fosfato de hierro y litio, utilizadas en las mismas condiciones, tienen una vida útil teórica de 7 a 10 años. En general, la relación rendimiento-precio es teóricamente más de cuatro veces mayor que la de las baterías de plomo-ácido. La descarga de alta corriente puede cargar y descargar rápidamente a una corriente alta de 2C. Con un cargador dedicado, la batería se puede cargar completamente en 40 minutos a 1,5 °C y la corriente de arranque puede alcanzar los 2 °C. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido no tienen este rendimiento.

Buen rendimiento a alta temperatura

La temperatura máxima del fosfato de litio y hierro puede alcanzar los 350 ℃ -500 ℃, mientras que el óxido de litio, manganeso y el óxido de litio y cobalto rondan solo los 200 ℃. El rango de temperatura de trabajo es amplio (-20 °C -+75 °C) y tiene resistencia a altas temperaturas. El pico de calentamiento eléctrico del fosfato de litio y hierro puede alcanzar los 350 ℃ -500 ℃, mientras que el óxido de litio, manganeso y el óxido de litio y cobalto rondan solo los 200 ℃.

Gran capacidad

Tiene una capacidad mayor que las baterías normales (como las baterías de plomo-ácido) y la densidad de energía de las baterías de plomo-ácido es de aproximadamente 40 WH/kg. Las principales baterías de fosfato de hierro y litio del mercado tienen una densidad energética de más de 100 WH/kg.

Sin efecto memoria

Las baterías recargables a menudo funcionan en condiciones de estar completamente cargadas pero no completamente descargadas, y su capacidad cae rápidamente por debajo del valor de capacidad nominal. Este fenómeno se llama efecto memoria. Las baterías de hidruro metálico de níquel y cadmio de níquel tienen propiedades de memoria, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio no tienen este fenómeno (las baterías de iones de litio generalmente no tienen efectos de memoria). La batería se puede cargar y utilizar en cualquier momento independientemente de su estado, sin necesidad de descargarla antes de cargarla.

Peso ligero

El volumen de una batería de fosfato de hierro y litio con la misma capacidad de especificación es 2/3 del de una batería de plomo-ácido, su peso es 1/3 del de una batería de plomo-ácido y su densidad de energía es varias veces mayor que la de una batería de plomo-ácido. una batería de plomo-ácido.

Amigable con el medio ambiente

Generalmente se considera que esta batería está libre de metales pesados ​​y metales raros (las baterías de níquel-hidrógeno requieren metales raros), no tóxica (certificada por SGS), libre de contaminación, de acuerdo con las regulaciones europeas RoHS y es ecológica y respetuosa con el medio ambiente. batería. Una razón importante por la que la industria prefiere las baterías de litio son las consideraciones medioambientales.

Comparación de otros materiales.

Los materiales de electrodos positivos más prometedores para baterías de iones de litio actualmente incluyen materiales ternarios de óxido de litio y manganeso modificado (LiMn2O4), fosfato de litio y hierro (LiFePO4) y óxido de níquel, cobalto, litio y manganeso (Li (Ni, Co, Mn) O2). Los materiales ternarios de óxido de níquel, cobalto y manganeso generalmente se consideran difíciles de convertir en la corriente principal de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos debido a la falta de recursos de cobalto, el alto costo del níquel y el cobalto y las grandes fluctuaciones de precios. Sin embargo, se pueden mezclar con óxido de espinela, litio y manganeso dentro de un cierto rango.

Desventajas de la batería de fosfato de hierro y litio

Las baterías de fosfato de hierro y litio también tienen sus inconvenientes, como un rendimiento deficiente a baja temperatura, una baja densidad de toma de materiales de electrodos positivos y un mayor volumen de baterías de iones de litio, como las de óxido de cobalto y litio, para igual capacidad. Por tanto, no tienen ventajas en las microbaterías. Cuando se utilizan para baterías eléctricas, las baterías de fosfato de hierro y litio, al igual que otras baterías, deben enfrentar problemas de consistencia.

Aplicaciones

Debido a las características anteriores de las baterías de fosfato de hierro y litio y a la producción de varias baterías con diferentes capacidades, se han utilizado ampliamente. Sus principales áreas de aplicación incluyen:

• Grandes vehículos eléctricos : autobuses ,   vehículos eléctricos , barcos, autobuses turísticos, vehículos híbridos, etc.;
• vehículos eléctricos ligeros: bicicletas electricas ,  carritos de golf ,  pequeños scooters eléctricos de plataforma , montacargas , vehículos de limpieza , sillas de ruedas eléctricas, etc;
• Herramientas eléctricas: taladros, motosierras, cortadoras de césped , etc;
• Juguetes controlados a distancia como coches, barcos , aviones, etc;
• Almacen de energia equipos para generación de energía solar y eólica;
• UPS y luces de emergencia , luces de advertencia y luces de minería (con la mayor seguridad);
• Reemplace la batería de litio desechable de 3 V y la batería recargable de níquel cadmio o níquel hidrógeno de 9 V en la cámara (con tamaño idéntico);
• Pequeños equipos médicos y dispositivos portátiles, etc.

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