Batteria Lifepo4 o batteria ternaria al litio?

Sep. 29, 2020

In quanto fonte di alimentazione di un'auto, le prestazioni della batteria sono direttamente correlate alla resistenza e alla sicurezza dell'intero veicolo. La batteria al litio (in particolare la batteria lifepo4 e la batteria al litio ternaria) è il tipo di batteria più comunemente utilizzato nei veicoli elettrici e anche nella maggior parte dei prodotti elettronici. Esiste da quasi mezzo secolo dal 1970. I suoi principali vantaggi sono l'elevata densità energetica e il lungo ciclo di vita.

Al momento, le batterie agli ioni di litio sono principalmente classificate in base alla differenza dei materiali degli elettrodi positivi, perché i materiali degli elettrodi negativi hanno scarso effetto sulla densità di energia della batteria, quindi ora le prestazioni della batteria sono migliorate migliorando continuamente i materiali degli elettrodi positivi .

I primi sei tipi di materiali per batterie sul mercato sono litio titanato, litio cobaltato, litio manganato, litio ferro fosfato, nichel cobalto manganese e nichel cobalto alluminio.Il titanato di litio è utilizzato come materiale per elettrodi negativi e la sua densità di energia è molto bassa, ovviamente non è adatto per l'uso in un veicolo elettrico. Il litio cobaltato, d'altra parte, ha una densità di energia relativamente alta, ma la sua durata e la resistenza alle alte temperature sono relativamente scarse, ed è utilizzato principalmente in dispositivi digitali come i telefoni cellulari. Il manganato di litio è economico e stabile, ma anche la sua densità energetica è bassa. Pertanto, dal punto di vista della densità energetica e della sicurezza, le batterie lifepo4 e le batterie al litio ternarie con prestazioni migliori sono diventate la corrente principale delle batterie per veicoli elettrici, ma queste due batterie presentano anche differenze significative nelle loro caratteristiche.

Densita 'energia

Batteria ternaria al litio> batteria lifepo4

Il fattore più critico per valutare le prestazioni della batteria è la densità di energia. A parità di volume o peso, maggiore è la densità di energia, maggiore è la potenza fornita e maggiore è la durata della batteria.

La batteria Lifepo4 (LFP) è una batteria agli ioni di litio che utilizza litio ferro fosfato come materiale per elettrodi positivi e una batteria al litio ternaria è una batteria al litio con un elemento nichel-cobalto come materiale per elettrodi positivi e un sale di manganese o alluminio per stabilizzare la sostanza chimica struttura. Ci sono principalmente NCM (nichel cobalto manganese) e NCA (nichel cobalto alluminio).

A seconda delle caratteristiche chimiche, la batteria al litio ferro fosfato ha una piattaforma a bassa tensione e la batteria al litio ferro fosfato ha una densità di energia di circa 140 Wh / kg. La batteria ternaria al litio ha un alto voltaggio e la densità di energia è sostanzialmente di 240 Wh / kg. Vale a dire, a parità di peso della batteria, la densità di energia del litio ternario è 1,7 volte quella del materiale lifepo4.

Non c'è dubbio che la batteria ternaria al litio presenta evidenti vantaggi in termini di densità di energia, ma differirà anche la densità di energia della batteria ternaria al litio di diversa formula (nichel, cobalto, manganese / alluminio in proporzioni diverse).

Prestazioni di sicurezza

Batteria Lifepo4> Batteria ternaria al litio

La stabilità termica di lifepo4 è attualmente la migliore tra le batterie al litio per veicoli. Il picco di riscaldamento elettrico è maggiore di 350 ° C.Quando la temperatura della batteria è di 500-600 ° C, la composizione chimica interna inizia a decomporsi.

La stabilità termica della batteria ternaria al litio è scarsa e inizia a decomporsi intorno ai 300 ° C. Pertanto, i requisiti per il sistema di gestione della batteria sono molto elevati e sono necessari un dispositivo di protezione da sovratemperatura e un sistema di gestione della batteria per proteggere la sicurezza della batteria. Pertanto, in condizioni di alta temperatura, la sicurezza del fosfato di ferro e litio è relativamente alta.

Prestazioni a bassa temperatura

Batteria ternaria al litio> batteria lifepo4

In inverno, il declino dell'autonomia da crociera dei veicoli elettrici è diventato comune. Le prestazioni a bassa temperatura delle batterie lifepo4 sono inferiori a quelle delle batterie ternarie al litio. La batteria lifepo4 ha un limite di temperatura inferiore di -20 ° C e prestazioni di scarica scadenti in un ambiente a bassa temperatura.L'utilizzo della batteria al litio ternaria ha un limite di bassa temperatura di -30 ° C e le sue prestazioni di scarica a bassa temperatura sono buone. Nelle stesse condizioni di bassa temperatura della batteria al litio ferro fosfato, l'attenuazione del chilometraggio in inverno è inferiore al 15%, che è significativamente superiore a quella della batteria al litio ferro fosfato.

Naturalmente, al fine di evitare un significativo degrado del chilometraggio, la maggior parte dei veicoli ora dispone di una gestione termica per garantire le prestazioni invernali del veicolo elettrico.

Vita ciclica

Batteria Lifepo4> Batteria ternaria al litio

Il ciclo completo di carica-scarica della batteria lifepo4 sarà attenuato all'80% dell'originale dopo più di 3.500 cicli. Vale a dire, se la batteria viene caricata e scaricata una volta al giorno, anche la batteria al litio ferro fosfato mostrerà un'attenuazione significativa per quasi 10 anni.

La batteria ternaria al litio ha una durata inferiore rispetto alla batteria lifepo4. Quando il ciclo completo di carica e scarica è più di 2000 volte, inizierà a verificarsi l'attenuazione, che è di circa 6 anni.

Costo

Batteria ternaria al litio> batteria lifepo4

Parlando di costo della batteria, la batteria lifepo4 ha anche un enorme vantaggio. Non ha metalli preziosi (come nichel, cobalto), quindi il costo di produzione è inferiore.

La batteria ternaria al litio utilizza una varietà di materiali come nichel-cobalto-manganese e la produzione di batterie ad alto contenuto di nichel richiede un ambiente di processo relativamente rigoroso e il costo attuale è relativamente alto. E dopo anni di sviluppo, come materiale chiave, litio, cobalto e altre risorse metalliche hanno iniziato a stringersi, in particolare il cobalto metallico, il suo prezzo è in continuo aumento

Quindi batteria lifepo4 o batteria ternaria al litio?

Dal punto di vista della densità di energia della batteria, delle prestazioni a bassa temperatura, della sicurezza, della durata e dei costi, la batteria lifepo4 e la batteria al litio ternaria hanno i loro vantaggi, che è difficile decidere quale vince. Il fatto porta anche alla differenziazione del percorso tecnico del materiale catodico della batteria al litio di potenza.

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