リン酸鉄リチウム電池の長所と短所の議論と分析

1.リン酸鉄リチウム電池の紹介

リン酸鉄リチウム電池はリチウムイオン二次電池に属し、主な用途は電源電池として使用され、NI MHに比べて、NICd電池には大きな利点があります。

リン酸鉄リチウム電池の充放電効率は85％から90％と比較的高く、鉛蓄電池は約80％です。

2、リン酸鉄リチウム電池の長所と短所

（1）リン酸鉄リチウム電池の利点

セキュリティのパフォーマンスを向上させるため

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。

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。

鉛蓄電池の長寿命は約300倍、最高は500倍、リン酸鉄リチウム電池は2000倍以上、標準充電速度（5時間）で2000倍に達する。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。寿命の理論は7〜8年に達します。包括的な考察、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、2Cの急速充電および放電電流と同じくらい大きくなる可能性があります。 Cはバッテリーを40分充電でき、始動電流は最大2 Cになる可能性がありますが、鉛蓄電池は性能ではありません。

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℃でのみ動作します。広い動作温度範囲（20c --- + 75c）は、リン酸鉄リチウムは、約200℃でのみ350℃から500℃の加熱ピークのリチウムコバルトとリチウムマンガンの酸と酸に達することができます。

大容量

通常のバッテリー（鉛蓄電池など）よりも容量が大きい5 ah ah-1000（モノマー）

メモリー効果なし

充電式電池は、仕事をしないでいっぱいになることが多く、容量が定格容量値よりも急激に低下します。この現象はメモリー効果と呼ばれます。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電池はこの現象がなく、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。

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。

環境を守ること

バッテリーは一般に、重金属やレアメタル（レアメタルのニッケル水素バッテリー）を含まず、無毒（SGS認証による）、汚染なし、ヨーロッパのRoHSに準拠していると見なされており、完全にグリーンバッテリーの証明書です。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年間の国家ハイテク開発計画で「863」に記載された電池は、国家の主要なサポートとなり、プロジェクトの開発を促進しています。中国のWTOへの加盟、中国の電動自転車の輸出は急速に増加し、現在、欧米では無公害のバッテリー式電動自転車の装備を要求しています。

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。

パワーバッテリーのコントラスト

現在、パワータイプのリチウムイオン電池のカソード材料で最も有望な用途は、基本的にリチウムマンガン酸（LiMn2O4）、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（Li（Ni、Co、Mn）O2）の3成分材料です。ニッケルコバルトマンガン酸リチウムコバルト三元材料は、資源が不足し、ニッケルとコバルトが高価格変動で大きくなるため、一般に、パワータイプのリチウムイオン電池の主流である電気自動車になるのは難しいと考えられていますが、缶とスピネルリチウムマンガン酸が一定の範囲で混合されています。

業界アプリケーション

コーティングされたカーボンフォイルは、リチウム電気業界の技術革新と業界のプロモーションをもたらします

リチウム電気製品の性能を改善し、放電率を改善します

国内の電池メーカーの要件として、電池の性能は日々向上しており、一般に国内の新エネルギー電池材料である導電性材料と導電性コーティングのアルミホイル/銅箔で認識されています。

その利点は次のとおりです。電池材料の処理では、多くの場合、高いレートの充電と放電のパフォーマンスが良好で、比容量が大きくなりますが、サイクルの安定性は低く、減衰は理由のために深刻に待機し、あきらめることを選択する必要があります。

製品アプリケーション、バッテリーパックのチャーターでゴルフ

これは魔法のコーティングであり、新しい時代にバッテリーの性能を向上させるでしょう。

導電性コーティングは、ナノ導電性グラファイトコーティング粒子などを分散させることで優れています。優れた静的導電性を提供でき、保護エネルギー吸収層の層です。また、優れたカバー保護性能を提供できます。耐水性および耐溶剤性のコーティングが可能です。アルミニウム、銅、ステンレス鋼、アルミニウムおよびチタンプレートで使用されます。

リチウムイオン電池の性能にコーティングされたカーボンコーティングと次のプロモーション

A.バッテリーの内部抵抗を減らすために、動的抵抗が増加する過程での充電および放電サイクルの抑制。

B.バッテリーパックの一貫性を改善し、バッテリーパックのコストを削減します。

C.活物質と流体収集接着剤の接着を改善するために、ポールピースの製造コストを削減します。

D.分極を減らし、レート性能を改善し、加熱効果を減らします。

E.電解液が流体の腐食を引き起こすのを防ぎます。

F.包括的な要素であり、バッテリーの耐用年数を延長します。

G.コーティングの厚さ：従来のシングル1〜3ミクロンの厚さ。

日本と韓国は主に、パワー型リチウムイオン電池のアノード材料として変性マンガン酸リチウムコバルトとニッケルマンガン酸リチウム三元材料を使用して開発されました。リチウム鉄リン酸塩パワー型リチウムイオン電池のアノード材料の主な開発ですが、主要なPHEVとEVの自動車メーカーは、マンガンベース電源タイプのリチウムイオン電池カソード材料システムの選択であり、マンガン酸リチウム材料の検討分野ではA123社が主に採用していると言われています。バッテリー会社が他国と協力して、ダイムラーとフランスのサフト同盟、ドイツのフォルクスワーゲンと日本の三陽協力協定などの電気自動車を開発しています。現在、ドイツのフォルクスワーゲンとフランスのルノーは、政府の支援を受けて電力の開発と生産を行っています。タイプリチウムイオン電池。

（2）リン酸鉄リチウム電池の欠点

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。

電力型リチウムイオン電池のカソード材料としての国内のリン酸鉄リチウムの一般的な選択は、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から、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。その理由の分析は、主に次の2つのポイントがあります：最初はアメリカの研究の方向性に影響され、ヴァランスとA123会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。続いて国内は電力で使用する準備ができていません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優れた高温サイクルと貯蔵性能を備えていますが、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。低温保持で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。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、リチウム鉄のために準備することができますリン酸塩製品の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。1993年6月25日のFXMITTERMAIER＆SOEHNEOHG（DE）によるリン酸鉄リチウムの特許出願の最も早い時期、および同年8月19日の出願結果。リン酸鉄リチウムの基礎テキサス大学の米国によるすべての特許、およびカナダの特許出願によってコーティングされた炭素。2つの基本的な特許は過去のものではなく、計算コストのロイヤルティがあれば、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。

3、リン酸鉄リチウム電池の動作原理と特性

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ある必要があり、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。その性能は電力用途に特に適しているため、「電源」2の名前に加わります言葉、すなわちリチウム鉄リン酸塩パワーバッテリー。また、一部の人々はそれを「リチウム鉄（LiFe）パワーバッテリー」と呼びました。

意味

エントリー（2013年4月24日）を補足すると、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）は比較的安価で、鉄（Fe ）最も安いアノード材料の価格はこれらの金属市場の価格と一致しているため、リチウムイオン電池のLiFePO4カソード材料の使用が最も安いはずです。もう1つの特徴は環境への汚染がないことです。

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

図1に示すLiFePO4バッテリーの内部構造左側は、バッテリーの正極としてのオリビンLiFePO4の構造であり、アルミニウム箔でバッテリーの正極に接続されており、ポリマーダイアフラムがその中にあり、正極と負極を分離しています。しかし、リチウムイオンLi +と電子e-は通過できず、右側はカーボン（グラファイト）バッテリーのカソード、銅箔、バッテリーの負の接続で構成されています。上面と下面の間にはバッテリー電解質バッテリー、金属によるバッテリーがあります。ケーシング気密包装。

充電時のLiFePO4バッテリー、リチウムイオンLi +のアノードは、高分子膜を通ってカソードに移動します。放電の過程で、リチウムイオンLi +のカソードは、ダイアフラムを通って正に移動します。リチウムイオンバッテリーは、リチウムによるものです。イオンの移動と、充電および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％）。

表1に記載されているリン酸鉄リチウム電池の主な特性他の充電式電池と比較するために、表に記載されている他の種類の二次電池の性能もここで説明します。性能パラメータには多少の違いがあります。また、電池の内部抵抗、自己放電率、充放電温度など、電池の性能が含まれていないものもあります。

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つのカテゴリに分類できます：小さなゼロから数mAh、中程度の数十mAh、大きな数百mAh。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。ここでは、現在広く使用されている小型の標準円筒形カプセル化リチウム鉄リン酸塩パワーバッテリーパラメーターを紹介します。その外側の輪郭サイズ：直径18 mm、高さ650 mm（モデル18650）、その性能パラメーターを表2に示します。

ゼロ電圧テストへの放電

STL18650（1100 mAh）リチウム鉄リン酸塩パワーバッテリーのゼロ電圧テストへの放電を使用テスト条件：0.5Cの充電率は1100mAhのSTL18650バッテリーで満たされ、次に1.0Cの放電率を使用してバッテリー電圧への放電は0Cになります。 〜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、バッテリーの放電が見られても（または0 vまで）、一定の時間、バッテリーの漏れ、損傷が発生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バッテリーには機能がありません。

リン酸鉄リチウム電池の特性

以上の紹介により、LiFePO4電池は以下の特徴をまとめることができます。

効率的な出力：標準放電は2〜5 c、連続高放電電流は最大10 c、瞬間パルス放電（10 s）は最大20cです。

高温、外部温度65℃、内部温度が95℃と高い場合の良好な性能、バッテリー放電温度の終わりには160℃に達することができ、バッテリーの構造は安全で良好な状態です。

バッテリーの内部または外部の損傷があっても、バッテリーは燃焼、爆発、セキュリティではありません。

優れたサイクル寿命、500サイクル後、その放電容量は95％を超えます。

ゼロボルトまで放電し、損傷はありません。

急速充電できます。

低価格;

環境への汚染はありません。

リン酸鉄リチウムパワーバッテリーの応用

リン酸鉄リチウムパワーバッテリーは上記の特性を持ち、さまざまな容量のバッテリーを生成するため、すぐに広く使用されます。主な用途分野は次のとおりです。

大型電気自動車：バス、電気自動車、遊覧車、ハイブリッド車など。

軽電気自動車、電気自転車、ゴルフカート、小型フラットバッテリーカー、フォークリフト、清掃車、電気車椅子など。

電動工具：電気ドリル、電気のこぎり、芝刈り機など。

リモコンのおもちゃの車、ボート、飛行機、

太陽光および風力エネルギー貯蔵装置;

UPSと非常灯、警告灯、鉱山労働者のランプが最適です（セキュリティ）。

カメラ内の代替の3v使い捨てリチウム電池および9vニッケルカドミウムまたはニッケル水素充電式電池（同じサイズ）。

小型医療機器・携帯機器等

ここでは、鉛蓄電池をリン酸鉄リチウムパワーバッテリーのアプリケーション例に交換します.36v / 10 ah（360 wh）の鉛蓄電池、重量12 kg、充電は約50 km歩くことができ、充電時間は約100回、使用時間は約1年。リン酸鉄リチウム電池を使用する場合は、同じ360whエネルギー（10個の12ahバッテリーシリーズ）を使用し、その重量は約4kgで、80km程度の充電、充電数を歩くことができます1000倍まで、最長3〜5年の寿命。リン酸鉄リチウム電池の価格は鉛蓄電池であると言われていますが、全体的な経済効果やリン酸鉄リチウム電池の使用はより良いです、およびライターの使用について。

4、リン酸鉄リチウム電池の性能

リチウムイオン電池電池主にアノード材料の性能に依存しますが、近年リチウム電池材料としてリン酸鉄リチウムが登場し、2005年7月に国産の大容量リン酸鉄リチウム電池が登場しました。その安全性能とサイクル寿命は他に類を見ません。他の材料、これらの中で最も重要なのはパワーバッテリー技術指数です。1c2000回以上の充填サイクル寿命。単一バッテリー充電電圧30vは燃焼せず、パンクは爆発しません。大容量リチウムイオン電池を作るためのリン酸鉄リチウムカソード材料シリーズは使用する可能性が高いです。頻繁な充電と放電のニーズを満たすために。無毒で、汚染がなく、安全性能が良好で、原材料源があり、価格が安く、長寿命の利点があります。は、新世代のリチウムイオン電池のカソード材料の理想です。

このプロジェクトは、エネルギー機能材料の開発におけるハイテクプロジェクトに属し、国の「863」計画、「973」計画、および「第11次5カ年計画」の期間がハイテク産業開発計画の主要な支援分野です。

リチウムイオン電池は非常にリン酸鉄リチウム材料であり、その安全性能とサイクル寿命には大きな利点があります。これは、パワーバッテリーの最も重要な技術的指標の1つです。1c膨張サイクル寿命は2000回実行でき、パンクは爆発しません。燃焼や爆発が容易でない場合は過充電。大容量リチウムイオン電池をより多く製造するためのリン酸鉄リチウム陰極材料を直列に使用。

5、リン酸鉄リチウム電池の研究アプリケーション

新しいバッテリーの進捗レポートの近くで、従来のリチウムバッテリーを最も連続して置き換えることが期待されています。電話の希望を見てみましょう。タブレットのバッテリー寿命は長くなりますが、何よりも実験室の研究段階にとどまるのは残念です。または大規模なコマーシャルが言わなければならないかどうかさえ..今、新エネルギー会社DebochTEC GmbHは、新エネルギー技術の現実に1つを近づけます：鉄リチウム電池。

DebochTEC。 GmbH、リン酸鉄リチウム電池技術によると、複合ナノ材料の使用で公開されたホワイトペーパー、単一セクション32650仕様（直径32mm /長さは65mm）電池は、6000 mAh、エネルギー密度、および現在の業界32650まで上昇できます単一セクション5000mAhの仕様の仕様は、同じボリュームが1000 mAh増加し、20％にもなるのに対し、セクション1では4秒の携帯電話をほぼ4回充電できます。

さらにエキサイティングなのは、使用された単一の充電および放電条件での低範囲、最大3000回のリサイクルでのバッテリー、電力は約80％のままでしたが、一般的なリチウムバッテリー充電回路は約500倍の利点です.1回によると充電と放電の計算に3日ごとに、24年間継続して使用でき、バッテリーの寿命です。

この新しいタイプのバッテリー技術は、ポータブルモバイル電源、小型UPS、ラップトップバッテリー、カーバッテリーなどのさまざまな機器、およびさまざまな使用環境であるDebochTECで広く使用できます。 GmbHはまた、異なるバッテリーの色を使用した充電回路の回数の違いによると、金を対象とした軍事レベル、3000回までのサイクル時間。民間自動車の分野では、青を2500回使用します。 Green、2000は、小型のポータブルモバイルデバイスに適しています。

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