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¿Cuáles son las ocho ventajas de las baterías de fosfato de hierro y litio?

Resumen: La batería de fosfato de hierro y litio se refiere a una batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material de electrodo positivo. El nombre completo de la batería de fosfato de hierro y litio es batería de iones de litio de fosfato de hierro y litio, o batería de fosfato de hierro y litio para abreviar. Debido a que su rendimiento es particularmente adecuado para aplicaciones de energía, se agrega la palabra "potencia" al nombre, que es batería de energía de fosfato de hierro y litio. Algunas personas la llaman "batería de litio y hierro (de vida)". Los materiales catódicos de las baterías de iones de litio incluyen principalmente óxido de cobalto y litio, manganato de litio, óxido de níquel y litio, materiales ternarios y fosfato de hierro y litio. Entre ellos, el óxido de litio y cobalto es el material catódico que se utiliza actualmente en la mayoría de las baterías de iones de litio. Echemos un vistazo a las ventajas y desventajas de las baterías de fosfato de hierro y litio. 1. Ocho ventajas de las baterías de fosfato de hierro y litio

1. Rendimiento de seguridad mejorado

Los enlaces P-O en el cristal de fosfato de hierro y litio son estables y no son fáciles de descomponer. Incluso en condiciones de alta temperatura o sobrecarga, no colapsará ni generará calor ni formará sustancias oxidantes fuertes como el óxido de litio y cobalto, lo cual es muy seguro. Hay informes de que se encontró una pequeña cantidad de muestra quemada durante experimentos de acupuntura o cortocircuito en operaciones reales, pero no se produjo ninguna explosión. En el experimento de sobrecarga, al cargar a alto voltaje, se descubrió que todavía había una explosión. A pesar de esto, su seguridad contra sobrecargas ha mejorado mucho en comparación con las baterías ordinarias de óxido de cobalto y litio con electrolito líquido.

2. Mejorar la vida útil

La batería de fosfato de hierro y litio se refiere a una batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material de electrodo positivo.

El ciclo de vida de las baterías de plomo-ácido de larga duración es de aproximadamente 300 veces, con un ciclo de vida máximo de 500 veces, mientras que el ciclo de vida de las baterías de fosfato de hierro y litio es de más de 2000 veces, y el estándar La carga (tasa de 5 horas) puede llegar a 2.000 veces. Para las baterías de plomo-ácido de la misma calidad, la vida útil máxima es de 1 a 1,5 años: "medio año para las nuevas, medio año para las viejas y medio año para el mantenimiento", mientras que la vida teórica de las baterías de fosfato de hierro y litio alcanzará los 7 u 8 años en las mismas condiciones. En definitiva, la relación precio/rendimiento es teóricamente más de 4 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 especial, 1,5 C puede cargar completamente la batería en 40 minutos y la corriente de arranque puede alcanzar los 2 C, mientras que las baterías de plomo-ácido no tienen ese rendimiento.

3. Buen rendimiento a altas temperaturas

El pico de calentamiento eléctrico del fosfato de hierro y litio puede alcanzar los 350 ℃ -500 ℃, mientras que el manganato de litio y el óxido de cobalto y litio son solo unos 200 ℃. El rango de temperatura de funcionamiento es amplio (-20 ℃ - + 75 ℃), y el calor eléctrico máximo del fosfato de hierro y litio resistente a altas temperaturas puede alcanzar 350 ℃ -500 ℃, mientras que el manganato de litio y el óxido de cobalto y litio son solo alrededor de 200 ℃ .

4. Gran capacidad

Mayor capacidad que las baterías normales (plomo-ácido, etc.). ).5AH-1000AH (simple)

5. Sin efecto memoria

Las baterías recargables a menudo funcionan cuando están completamente cargadas y la capacidad caerá rápidamente por debajo de la capacidad nominal. Este fenómeno se llama efecto memoria. Por ejemplo, las baterías de hidruro metálico de níquel y cadmio de níquel tienen memoria, pero las baterías de fosfato de hierro y litio no tienen este fenómeno. No importa en qué estado se encuentre la batería, se puede utilizar mientras se carga, sin necesidad de descargarla y luego cargarla.

6. Liviana

El volumen de una batería de fosfato de hierro y litio con las mismas especificaciones y capacidad es 2/3 del de una batería de plomo-ácido, y su peso es 1/3. el de una batería de plomo-ácido.

7. Protección del medio ambiente

En general, se considera que esta batería no contiene metales pesados ​​ni metales raros (las baterías de hidruro metálico de níquel requieren metales raros) y no es tóxica. (certificado por SGS), libre de contaminación, que cumple con la normativa europea RoHS y un certificado de batería absolutamente ecológico. Por lo tanto, la razón por la que la industria prefiere las baterías de litio se debe principalmente a consideraciones medioambientales. Por lo tanto, las baterías se han incluido en el plan nacional de desarrollo de alta tecnología "863" durante el período del "Décimo Plan Quinquenal" y se han convertido en un proyecto clave apoyado y alentado por el Estado. Con la adhesión de China a la OMC, el volumen de exportación de bicicletas eléctricas de China aumentará rápidamente y las bicicletas eléctricas que ingresen a Europa y Estados Unidos deberán estar equipadas con baterías libres de contaminación.

Sin embargo, algunos expertos dijeron que la contaminación ambiental causada por las baterías de plomo-ácido se produce principalmente en el proceso de producción y reciclaje no estándar de la empresa. Del mismo modo, es bueno que las baterías de litio pertenezcan a la nueva industria energética, pero no se puede evitar el problema de la contaminación por metales pesados. Durante el procesamiento de materiales metálicos se pueden liberar plomo, arsénico, cadmio, mercurio y cromo en el polvo y el agua. La batería en sí es una sustancia química, por lo que puede haber dos tipos de contaminación: una es la contaminación proveniente de los desechos del proceso en el proyecto de producción y la otra es la contaminación proveniente de la batería después de su desguace;

Las baterías de fosfato de litio y hierro también tienen algunas deficiencias, como un rendimiento deficiente a baja temperatura y una baja densidad del material del cátodo. El volumen de las baterías de fosfato de litio y hierro con la misma capacidad es mayor que el de las de litio. Baterías de iones como el óxido de litio y cobalto, que no está disponible en microbaterías.

Cuando las baterías de fosfato de hierro y litio se utilizan en baterías eléctricas, como otras baterías, deben enfrentar el problema de la consistencia de la batería.

8. Comparación de baterías eléctricas

En la actualidad, los materiales catódicos más prometedores para las baterías eléctricas de iones de litio son el manganato de litio modificado (LiMn2O4), el fosfato de litio y hierro (LiFePO4) y el manganeso. Óxido de litio, níquel y cobalto (Li(Ni, Co, Mn)O2). Debido a la falta de recursos de cobalto, el alto contenido de níquel y cobalto y las grandes fluctuaciones de precios, los materiales ternarios de manganato de litio y níquel-cobalto generalmente se consideran difíciles de convertir en la corriente principal de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos. Manganato de litio de espinela dentro de un cierto rango.

2. Desventajas de las baterías de fosfato de hierro y litio

El potencial de desarrollo de aplicaciones de un material depende no sólo de sus ventajas, sino también de sus defectos fundamentales.

Actualmente, mi país generalmente elige el fosfato de hierro y litio como material catódico para las baterías de iones de litio. Los analistas de mercado, como gobiernos, instituciones de investigación científica, empresas e incluso compañías de valores, son optimistas sobre este material y lo consideran la dirección del desarrollo de las baterías eléctricas de iones de litio. Hay dos razones principales: en primer lugar, influenciadas por la dirección de investigación y desarrollo de los Estados Unidos, las empresas estadounidenses Valence y A123 tomaron la iniciativa en el uso de fosfato de hierro y litio como material catódico de las baterías de iones de litio. En segundo lugar, en China aún no se han preparado materiales de manganato de litio para alimentar baterías de iones de litio con buenas propiedades de ciclo y almacenamiento a alta temperatura. Sin embargo, el fosfato de litio y hierro también tiene defectos fundamentales que no se pueden ignorar, que se pueden resumir de la siguiente manera:

1 Durante el proceso de sinterización para preparar el fosfato de litio y hierro, el óxido de hierro se puede reducir a hierro elemental en una forma. atmósfera reductora de alta temperatura. El hierro elemental puede provocar microcortocircuitos en las baterías y es la sustancia más tabú en las baterías. Esta es también la razón principal por la que Japón no ha utilizado este material como material catódico para baterías de iones de litio.

2. El fosfato de hierro y litio tiene algunos defectos de rendimiento, como baja densidad de compactación y densidad de compactación, lo que da como resultado una baja densidad de energía de las baterías de iones de litio. El rendimiento a bajas temperaturas es deficiente Incluso si está nanométrico y recubierto de carbono, este problema no se ha resuelto. El Dr. Don Hillebrand, director del Centro de Sistemas de Almacenamiento de Energía del Laboratorio Nacional Argonne en Estados Unidos, describió el rendimiento a baja temperatura de las baterías de fosfato de hierro y litio como terrible. Los resultados de sus pruebas con baterías de iones de litio de fosfato de hierro y litio mostraron que las baterías de fosfato de hierro y litio no pueden hacer funcionar vehículos eléctricos a bajas temperaturas (por debajo de 0 °C). Aunque algunos fabricantes afirman que las baterías de fosfato de hierro y litio tienen una buena retención de capacidad a bajas temperaturas, esto ocurre cuando la corriente de descarga es pequeña y el voltaje de corte de descarga es bajo. En este caso, el dispositivo simplemente no empieza a funcionar.

3. El costo de preparación de este material es mayor que el de las baterías, el rendimiento de la batería es bajo y la consistencia es pobre. Aunque el fosfato de hierro y litio nanométrico y el recubrimiento de carbono mejoran el rendimiento electroquímico del material, también conlleva otros problemas, como una densidad de energía reducida, un mayor costo de síntesis, un rendimiento deficiente del procesamiento de electrodos y requisitos ambientales severos. Aunque los elementos químicos Li, Fe y P en el fosfato de litio y hierro son ricos en contenido y de bajo precio, el costo del producto de fosfato de litio y hierro producido no es bajo. Incluso si se eliminan los costos anteriores de investigación y desarrollo, los costos de proceso de los materiales más el mayor costo de preparación de las baterías harán que el costo unitario final de almacenamiento de energía sea más alto.

4. La consistencia del producto es pobre. En la actualidad, no existe ninguna fábrica de materiales de fosfato de hierro y litio en China que pueda resolver este problema. Desde la perspectiva de la preparación del material, la síntesis de fosfato de hierro y litio es una reacción compleja de múltiples fases, que incluye fosfato sólido, óxido de hierro y sal de litio, precursor de carbono y fase gaseosa reductora. En este complejo proceso de reacción, es difícil garantizar la consistencia de la reacción.

5. Derechos de propiedad intelectual. La primera solicitud de patente para el fosfato de hierro y litio fue presentada por Fxmittermeier &: SOEHNEOHG (DE) el 25 de junio de 1993, y los resultados de la solicitud se anunciaron el 19 de agosto del mismo año. La patente básica del fosfato de hierro y litio pertenece a la Universidad de Texas, y la patente del recubrimiento de carbono fue solicitada por un canadiense. Estas dos patentes básicas no se pueden eludir. Si las regalías se incluyen en los costos, los costos de los productos aumentarán aún más.