リン酸鉄リチウム電池の長所と短所の詳細な説明

リン酸鉄リチウム電池のフルネームはリン酸鉄リチウムリチウムイオン電池で、名前が長すぎてリン酸鉄リチウム電池と呼ばれていました。その性能は特に電力用途に適しているため、「電源」の名前に加わります。二つの言葉、すなわちリチウム鉄リン酸塩パワーバッテリー。また、それを「リチウム鉄（LiFe）パワーバッテリー」と呼ぶ人もいます。

の動作原理

リン酸鉄リチウム電池は、リチウムイオン電池のアノード材料としてリン酸鉄リチウムを使用することを指します。リチウムイオン電池のアノード材料は、主にコバルト酸リチウム、リチウムマンガン酸リチウム、ニッケル、三元材料、リン酸鉄リチウムなどを含みます。コバルト酸リチウムは、現在、リチウムイオン電池のアノード材料のほとんどです。

意味

金属取引市場では、コバルト（Co）が最も高価で、貯蔵容量はそれほど多くなく、ニッケル（Ni）、マンガン（Mn）は安価で、鉄（Fe）の貯蔵量が多くなっています。アノード材料の価格は、これらの金属市場の価格。したがって、リチウムイオン電池のLiFePO4カソード材料の使用はかなり安価であるはずです。それのもう一つの特徴は、環境への汚染のない環境保護です。

二次電池の要件は次のとおりです。大容量、高出力電圧、良好な充電および放電サイクル性能、安定した出力電圧、大電流の充電および放電、電気化学的安定性、安全性の使用（充電、放電、および短絡が原因で発生しなかった）燃焼や爆発などの不適切な動作）、広い動作温度範囲、無毒または毒性が少ない、環境への汚染がないリン酸鉄リチウム電池のアノードとしてLiFePO4を採用することは、これらの性能要件、特に大きな放電率で優れています放電（5〜10c放電）、安定した放電電圧、セキュリティ、燃焼しない、爆発しない、寿命（サイクル）、環境汚染のない、最高であり、現在最高の大電流出力パワーバッテリーです。

構造と動作原理

電池の正極としてアルミニウム箔とポリマーで電池の正極に接続されたLiFePO4は、正極と負極を分離するダイアフラムの中にありますが、リチウムイオンLiと電子e-は通過できず、右は炭素（グラファイト）で構成されています）バッテリーカソード、銅箔、バッテリーのマイナス接続。上面と下面の間には、バッテリー電解質バッテリー、金属ケーシング気密包装によるバッテリーがあります。

充電時のLiFePO4バッテリー、高分子膜によるリチウムイオンLiのアノードからカソードへの移行;放電の過程で、リチウムイオンLiのカソードはダイアフラムを介して正の転送に移行します。リチウムイオンバッテリーはリチウムイオンの移行と充電中と放電中の前後にちなんで名付けられました。

主なパフォーマンス

LiFePO4バッテリーの公称電圧は3.2V、充電電圧の終端は3.6 V、終端電圧は2.0 Vです。さまざまなメーカーが正極材料と負極材料を採用しており、電解質材料の品質とプロセスが異なるため、その性能は多少異なります。同じモデル（同じ種類のパッケージング標準セル）の例では、バッテリー容量の差が大きくなります（10％〜20％）。

ここでは、さまざまな性能パラメータでのリン酸鉄リチウムパワーバッテリーの異なる工場生産にはいくつかの違いがあることを説明します;さらに、バッテリーの内部抵抗、自己放電率、充電温度など、いくつかのバッテリー性能は含まれていませんでしたと放電など。

リン酸鉄リチウムパワーバッテリーの容量には大きな違いがあり、3つのカテゴリーに分けることができます：小さなゼロ数から数マー、中程度の数十マー、大きな数百マー。異なるタイプのバッテリーの同じパラメーターにもいくつかの違いがあります。

ゼロ電圧テストへの過放電：

STL18650（1100 mah）リチウム鉄リン酸塩パワーバッテリー放電を使用してゼロ電圧テストテスト条件：0.5Cの充電率を1100mahのSTL18650バッテリーで満たし、1.0Cの放電率を使用してバッテリー電圧を0Cに放電します。 〜0 vバッテリーは2つのグループに分けられます：7日間のグループと30日間の別のグループ;デポジットは0.5Cの充電率で成熟し、1.0Cの放電を使用します.2つのゼロ電圧ストレージ期間を最後に比較します。

テスト結果、漏れのない7日間のゼロ電圧バッテリー、良好なパフォーマンス、容量は100％; 30日間、漏れなし、パフォーマンスは良好、容量は98％;バッテリーの3回の充電と放電を行った後30日間サイクル、容量、最大100％。

このテストは、リン酸鉄リチウム電池が見られても（または0vまで）放電し、一定の時間、電池の漏れ、損傷を堆積することを示しています。これは他の種類のリチウムイオン電池には機能がありません。

利点

1、安全性能の向上

P-固体Oキーのリン酸鉄リチウム結晶は、高温や過充電でも分解が難しく、コバルト酸リチウム構造の崩壊熱や強力な酸化性物質が気に入らないため、安全性が高いと報告されています。鍼や短絡実験では、少数のサンプルで燃焼現象が見られましたが、爆発は発生せず、高電圧充電の放電電圧を大幅に超える数回の過充電実験では、爆発性があることがわかりました。それでも、過充電の安全性一般的な液体電解質コバルト酸リチウム電池よりも大幅に改善されています。

2、生活の向上

リン酸鉄リチウム電池とは、リチウムイオン電池のアノード材料としてリン酸鉄リチウムを使用することを指します。

鉛蓄電池のライフサイクル寿命は約300倍と最高で500倍と長く、リン酸鉄リチウムパワーバッテリーのサイクル寿命は2000倍以上、標準充電速度（5時間）で2000倍に達することができます。鉛蓄電池の品質は「新品半年、半年、メンテナンス、メンテナンス、半年」で、最長で1〜1。5年ですが、リン酸鉄リチウム電池は同じ条件で使用されます。寿命は7〜8年に達します。包括的考察、鉛蓄電池の理論上の価格性能比は4倍以上です。大電流放電は、特別な充電器の下で、1.5Cの2Cの急速充電および放電電流と同じくらい大きい場合がありますバッテリーの充電は40分、開始電流は最大2 C、鉛蓄電池がパフォーマンスです。

3、高温性能は良好です

リン酸鉄リチウムは350℃から500℃に達することができ、電気ピークとコバルト酸リチウムマンガン酸リチウムは約200℃でしかありません。広い動作温度範囲（20c-75-c）はリチウム鉄の高温耐性を持っていますリン酸塩は約200℃でのみ350℃から500℃の加熱ピークリチウムコバルトとリチウムマンガン酸と酸に達することができます。

4、大容量

充電式電池を調べてみると、仕事の条件で出さないようにいっぱいになっていることが多く、容量が定格容量値よりも急激に低くなることをメモリー効果と呼びます。ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リン酸鉄リチウム電池などのメモリーこの現象がなく、バッテリーはどのような状態でも、充電量が増えると使用できるようになり、最初に充電する必要はありません。

5、軽量

リン酸鉄リチウム電池の容量の同じ仕様は、鉛蓄電池の3分の2のサイズであり、重量は鉛蓄電池の3分の1です。

6、環境保護

リン酸鉄リチウム電池は、一般に重金属や希少金属（希少金属のニッケル水素電池）を含まず、無毒（SGS認証による）、汚染なし、ヨーロッパのRoHSに準拠し、絶対的なグリーン電池の認証を取得します。リチウム電池は、主に環境への配慮から業界で支持されているため、第10回5カ年国家ハイテク開発計画で「863」に記載された電池は、国家の主要な支援となり、プロジェクトの開発を促進しています。 WTOへの加盟により、中国の電動自転車の輸出は急速に増加し、ヨーロッパと米国への電動自転車のバッテリーの装備は汚染から求められています。

しかし、専門家によると、主に非標準の製造プロセスとリサイクルにおける環境汚染によって引き起こされる鉛酸バッテリー。同様に、リチウムバッテリーは新エネルギー産業に属しますが、重金属の問題を回避することはできません鉛、ヒ素、カドミウム、水銀、クロムなどの金属材料処理では、ほこりや水に放出される可能性があります。バッテリー自体は一種の化学物質であるため、2種類の汚染を引き起こす可能性があります。は廃棄物汚染の生産工学プロセスです。2バッテリー汚染後に廃棄されます。

リン酸鉄リチウム電池にも欠点があります。たとえば、タップ密度が小さい、コバルト酸リチウムや他のリチウムイオン電池よりもリン酸鉄リチウム電池の容量などのアノード材料が少ないなど、低温性能が劣ります。マイクロセルの面での利点。また、パワーバッテリー、リン酸鉄リチウムバッテリー、その他のバッテリーに使用する場合、バッテリーの一貫性の問題に直面する必要があります。

短所

ある種の材料は、そのメリットに焦点を当てるだけでなく、大きな潜在的なアプリケーション開発を持っていますが、さらに重要なのは、その材料に根本的な欠陥があるかどうかです。

現在、国内では、電力型リチウムイオン電池のカソード材料としてリン酸鉄リチウムが一般的に選択されており、政府、科学研究機関、企業、さらには証券アナリストなどの市場でさえ、電力型リチウムイオン電池の開発方向としてこの材料に強気です。分析の理由は、主に次の2点があります。1つ目はアメリカの研究の方向性に影響され、ValenceとA123社はリチウム鉄リン酸塩リチウムイオン電池のカソード材料を早期に採用します。その後、国内で使用する準備ができていません。パワータイプのリチウムイオン電池は、マンガン酸リチウム材料の高温サイクルと貯蔵性能に優れていますが、リン酸鉄リチウムの根本的な欠陥を無視することはできません。主に次のものが含まれます。

1、リチウム鉄リン酸塩焼結プロセスの準備では、高温下での酸化鉄の還元と還元雰囲気は元素鉄の可能性です。元素鉄はセルの微小短絡を引き起こす可能性があり、電池材料の中で最もタブーです。日本は、パワータイプのリチウムイオン電池のカソード材料の主な理由としての材料を持っていません。

2、リン酸鉄リチウムは、タップ密度や圧縮密度が低いなどの性能上の欠陥があり、リチウムイオン電池のエネルギー密度が低くなります。この問題を解決するためのナノおよびカーボンコーティングを行っても、低温性能は劣ります。アルゴンヌ国立研究所、DonHillebrand博士、エネルギー貯蔵システムセンターの所長、低温でのリチウム鉄リン酸塩電池の性能に関しては、説明するのがひどいですが、リチウム鉄リン酸塩リチウムイオン電池のテスト結果のタイプは、低温（0℃以下）のリン酸鉄リチウム電池は電気自動車を作ることができませんでした。低温保持のリン酸鉄リチウム電池の容量は良いとメーカーが主張していますが、放電電流と放電カットは小さいです。 -オフ電圧が非常に低いこの状態では、機器はジョブを開始できません。

3の準備は、材料費と電池製造費が高く、電池の歩留まりが低く、一貫性が低い。材料の電気化学的特性にもかかわらず、リン酸鉄リチウムナノおよびカーボンコーティングされているが、エネルギー密度の低下やLi、Fe、Pのリン酸鉄リチウム化学元素は非常に豊富で低コストですが、リン酸鉄リチウム製品の調製は合成コストの上昇、電極処理性能の低下、環境への要求などの問題があります。コストは低くはありませんが、以前の研究開発コスト、材料コストのプロセス、およびバッテリーの高コストは、エネルギー貯蔵バッテリーの最終的な単価を高くします。

4、製品の一貫性が悪い。現在、国内ではリン酸鉄リチウム材料工場がこの問題を解決することはできません。材料の準備の角度から、リン酸鉄リチウムの合成反応は複雑な多相反応であり、固体のリン酸、鉄を持っています酸化物とリチウム塩に加えて、前駆体と炭素還元エアロゾル。複雑な反応の過程で、応答の一貫性を確保することは困難です。

5、知的財産権。テキサス大学の米国によるすべての特許のリン酸鉄リチウムの基礎であり、カナダの特許出願によってコーティングされた炭素です。2つの基本的な特許は過去のものではありません。計算により、製品コストはさらに改善されます。

また、リチウムイオン電池の開発と製造の経験の観点から、日本は最初の商用リチウムイオン電池の国であり、ハイエンドのリチウムイオン電池が市場を支配しています。大手と米国、しかしこれまでのところ単一の大規模なリチウムイオン電池製造企業ではありません。その結果、日本はパワータイプのリチウムイオン電池のカソード材料として修飾リチウムマンガン酸を選択します。米国でも、使用し、パワータイプのリチウムイオン電池のカソード材料のメーカーとしてのリチウムマンガン酸リチウム鉄リン酸塩も半分であり、連邦政府も2つのシステムの開発を支援しています。リチウム鉄リン酸塩に存在する問題を考慮すると、幅広い用途の新エネルギー車の分野でのパワータイプリチウムイオン電池カソード材料。マンガン酸リチウム貯蔵ハイテを解決できればパワータイプのリチウムイオン電池の用途における低コストと高性能比の利点を備えた、温度サイクルと性能不良の難しい問題は、大きな可能性を秘めています。

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