Положительный электродлитий-ионные батареиЛитий-железо-фосфатный (LiFePO4) материал обладает значительными преимуществами с точки зрения безопасности и срока службы. Это одни из важнейших технических показателей силовых батарей. Срок службы батареи LiFePO4 при зарядке и разрядке током 1C достигает 2000 циклов, при этом она не взрывается при проколе, не загорается и не взрывается при перезарядке. Литий-железо-фосфатные катодные материалы упрощают последовательное соединение литий-ионных батарей большой емкости.
Фосфат лития-железа в качестве катодного материала
Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) — это литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве материала положительного электрода используется фосфат лития-железа. В качестве материалов положительного электрода литий-ионных аккумуляторов в основном используются кобальтат лития, марганец лития, никелат лития, тройные материалы, фосфат лития-железа и тому подобное. Среди них кобальтат лития является материалом положительного электрода, используемым в большинстве литий-ионных аккумуляторов. В принципе, процесс внедрения и деинтеркаляции фосфата лития-железа также аналогичен процессу внедрения и деинтеркаляции. Этот принцип идентичен принципу работы кобальтата лития и марганца лития.
Преимущества литий-железо-фосфатных (LIPH4) батарей
1. Высокая эффективность зарядки и разрядки.
Литий-железо-фосфатный (LiFePO4) аккумулятор — это литий-ионный вторичный аккумулятор. Одно из его основных назначений — это силовые батареи. Он обладает значительными преимуществами по сравнению с никель-металлгидридными (NI-MH) и никель-кадмиевыми (Ni-Cd) аккумуляторами. Аккумуляторы LiFePO4 имеют высокую эффективность заряда и разряда, достигающую более 90% в условиях разряда, в то время как у свинцово-кислотных аккумуляторов этот показатель составляет около 80%.
2. Высокобезопасные характеристики литий-железо-фосфатного аккумулятора.
Связь PO в кристалле фосфата лития-железа стабильна и трудноразлагается, не разрушается и не нагревается, как кобальт лития, и не образует сильных окислителей даже при высокой температуре или перезаряде, что обеспечивает высокую безопасность. В ходе реальной эксплуатации было обнаружено, что в небольшом количестве образцов наблюдалось возгорание при испытаниях на прокалывание или короткое замыкание, но взрывов не было. В эксперименте по перезаряду, при котором использовалось высокое напряжение, в несколько раз превышающее напряжение саморазряда, взрыв все же наблюдался. Тем не менее, безопасность при перезаряде значительно улучшена по сравнению с обычными батареями на основе оксида лития-кобальта с жидким электролитом.
3. Длительный срок службы литий-железо-фосфатных аккумуляторов.
Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) — это литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве материала положительного электрода используется фосфат лития-железа. Долговечные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют ресурс около 300 циклов зарядки/разрядки, а максимальный — 500 циклов. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют ресурс более 2000 циклов, и при стандартной зарядке (5-часовой режим) их можно использовать до 2000 раз. При использовании свинцово-кислотного аккумулятора одинакового качества, срок службы составляет 1–1,5 года (при использовании нового аккумулятора полгода, старого — полгода, после чего требуется техническое обслуживание и обслуживание еще полгода), а при аналогичных условиях эксплуатации теоретический срок службы LiFePO4 достигает 7–8 лет. В целом, соотношение цены и качества теоретически более чем в четыре раза выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Разрядка высоким током позволяет быстро заряжать и разряжать аккумулятор током 2C. При использовании специального зарядного устройства батарея может быть полностью заряжена за 1,5 минуты при токе зарядки 1,5C, а пусковой ток может достигать 2C, тогда как свинцово-кислотные батареи таких характеристик не имеют.
4. Хорошие температурные характеристики
Максимальная температура нагрева фосфата лития-железа может достигать 350–500 °C, в то время как у перманганата лития и кобальта лития она составляет всего около 200 °C. Обладая широким диапазоном рабочих температур (-20 °C–+75 °C) и высокой термостойкостью, пиковая температура нагрева фосфата лития-железа может достигать 350–500 °C, в то время как у перманганата лития и оксида кобальта лития она составляет всего 200 °C.
5. Литий-железо-фосфатный аккумулятор высокой емкости
Она обладает большей ёмкостью, чем обычные батареи (свинцово-кислотные и т. д.). Емкость моноблока составляет 5–1000 Ач.
6. Отсутствие эффекта памяти
Перезаряжаемые батареи работают в условиях, когда они часто не полностью разряжены, и их емкость быстро падает ниже номинальной. Это явление называется эффектом памяти. Как и никель-металлгидридные и никель-кадмиевые батареи, батареи LiFePO4 не обладают этим эффектом, поэтому независимо от состояния батареи, ее можно использовать с зарядом, без необходимости разрядки и подзарядки. 7. Легкий вес батарей LiFePO4
Литий-железо-фосфатный аккумулятор с теми же характеристиками имеет 2/3 объема свинцово-кислотного аккумулятора и весит 1/3 от веса свинцово-кислотного аккумулятора.
8. Литий-железофосфатные (LiFePO4) батареиявляются экологически чистыми
Литиевые батареи, как правило, считаются свободными от тяжелых и редких металлов (для никель-металлгидридных батарей требуются редкие металлы), нетоксичными (сертифицированы SGS), экологически чистыми, соответствующими европейским нормам RoHS, и имеют абсолютный сертификат «зеленой» батареи. Поэтому литиевые батареи пользуются наибольшей популярностью в промышленности, главным образом, из-за экологических соображений. В связи с этим, в период «Десятой пятилетки» литий-ионные батареи были включены в национальный план развития высоких технологий «863» и стали ключевым проектом поддержки и стимулирования развития страны. С вступлением Китая в ВТО объем экспорта электровелосипедов в страну будет быстро расти, и для электровелосипедов, поступающих в Европу и США, требуется оснащение экологически чистыми батареями. Характеристики литий-ионных батарей в основном зависят от материалов положительного и отрицательного полюсов. Литий-железо-фосфат — это материал для литиевых батарей, появившийся лишь в последние годы. Его безопасность и срок службы несравнимы с другими материалами. Это важнейшие технические показатели батареи. Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи обладают такими преимуществами, как нетоксичность, экологичность, хорошие показатели безопасности, широкий выбор сырья, низкая цена и длительный срок службы. Это идеальный катодный материал для батарей нового поколения.литий-ионные батареи.