リン酸鉄リチウム電池の長所と短所を比較する

リン酸鉄リチウム電池の正式名称は、リン酸鉄リチウムリチウムイオン電池です。名前が長すぎて、リン酸鉄リチウム電池と呼ばれています。その性能は特に電力用途に適しているため、「電力」という言葉が名前に追加されています。つまり、リン酸鉄リチウムパワーバッテリーです。 「LiFe鉄（LiFe）パワーバッテリー」と呼ぶ人もいます。

リン酸鉄リチウム電池とは、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池のことです。リチウムイオン電池には、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料、リン酸鉄リチウムなど、多くの種類の正極材料があります。その中で、コバルト酸リチウムはほとんどのリチウムイオン電池に使用されているカソード材料であり、他のカソード材料はさまざまな理由で市場で大量生産されていません。リン酸鉄リチウムもリチウムイオン電池の1つです。原則として、リン酸鉄リチウムも埋め込み/脱インターカレーションプロセスであり、コバルト酸リチウムおよびマンガン酸リチウムと同じです。

リン酸鉄リチウム電池はリチウムイオン二次電池であり、その主な用途の1つは電源電池としてであり、NI-MHやNi-Cd電池に比べて大きな利点があります。

リン酸鉄リチウム電池の充電および放電効率は比較的高く、85％から90％の間です。鉛蓄電池は約80％です。

利点

1.安全性能の向上

リン酸鉄リチウム結晶のPO結合は安定しており、分解しにくく、コバルト酸リチウムのように崩壊したり加熱したりすることはなく、高温や過充電でも強い酸化性物質を形成することはなく、安全性に優れています。実際の操作では、鍼灸や短絡試験でサンプルのごく一部に燃焼現象が見られたとの報告がありますが、爆発はありませんでした。過充電実験では、自己放電電圧の数倍の高電圧充電を使用しましたが、まだ爆発現象が見られました。それにもかかわらず、その過充電の安全性は、通常の液体電解質コバルト酸リチウム電池と比較して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、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池のことです。

長寿命の鉛蓄電池のサイクル寿命は約300倍で、最長は500倍です。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倍以上で、標準充電（5時間レート）は2000倍まで使用できます。同じ品質の鉛蓄電池は「新半年、旧半年、半年のメンテナンスとメンテナンス」、最長1〜1。5年ですが、リン酸鉄リチウム電池を同じ条件で使用すると、理論寿命は7〜8年。総合的に考えると、性能価格比は理論的には鉛蓄電池の4倍以上です。大電流放電は、大電流2Cで素早く充電・放電できます。専用充電器では、1.5C充電で1.5分以内に完全充電が可能で、始動電流は2Cに達することがありますが、鉛蓄電池にはそのような性能はありません。

3、高温性能

リン酸鉄リチウムのピーク温度は350°C〜500°Cに達する可能性がありますが、マンガン酸リチウムとコバルト酸リチウムは約200°Cです。広い動作温度範囲（-20°C〜75°C）、高温耐性、リン酸鉄リチウム電気加熱350°C〜500°Cまでのピークとマンガン酸リチウムおよびコバルト酸リチウムは200°C付近でのみピークに達します。

4、大容量

充電式バッテリーは、完全に放電されないことが多い条件下で動作し、容量はすぐに定格容量を下回ります。この現象はメモリー効果と呼ばれます。ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池のような記憶がありますが、リン酸鉄リチウム電池にはこの現象はありません。バッテリーの状態に関係なく、充電しながら使用でき、放電や再充電は必要ありません。

6、軽量

同じ仕様容量のリン酸鉄リチウム電池の容量は鉛蓄電池の容量の2/3であり、重量は鉛蓄電池の1/3です。

7、環境保護

リン酸鉄リチウム電池は、一般に重金属やレアメタルがなく（Ni-MHバッテリーにはレアメタルが必要）、無毒（SGS認証に合格）、汚染がなく、ヨーロッパのRoHS規制に準拠していると考えられています。バッテリー証明書。したがって、リチウム電池が業界で支持されている理由は、主に環境への配慮です。そのため、バッテリーは「第10次5カ年計画」期間中の「863」国家ハイテク開発計画に含まれ、国家の主要な支援および奨励開発プロジェクトになりました。中国のWTO加盟に伴い、中国での電動自転車の輸出量は急増し、欧米に入る電動自転車には無公害のバッテリーを搭載することが求められています。

しかし、鉛蓄電池による環境汚染は、主に企業の製造工程やリサイクル工程で発生するとの見方もあります。同様に、リチウム電池は新エネルギー産業には適していますが、重金属汚染の問題を回避することはできません。金属材料の処理に含まれる鉛、ヒ素、カドミウム、水銀、クロムなどは、粉塵や水に放出される可能性があります。バッテリー自体は化学物質であるため、2種類の汚染が考えられます。1つは製造プロセスにおけるプロセス廃棄物汚染です。もう1つは、スクラップ後のバッテリー汚染です。

リン酸鉄リチウム電池にも欠点があります。たとえば、低温性能が低い、正極材料のタップ密度が低い、コバルト酸リチウムを超える容量を持つリン酸鉄リチウム電池は、次の点で利点がありません。マイクロバッテリー。パワーバッテリーで使用する場合、リン酸鉄リチウムバッテリーは、他のバッテリーと同様に、バッテリーの一貫性の問題に直面する必要があります。

リン酸鉄リチウム電池の長所と短所

リン酸鉄リチウム電池のデメリットと改善策

リン酸鉄リチウム電池にも欠点があります。例えば、リン酸鉄リチウムカソード材料は、リン酸鉄リチウムのように、より低いタップ密度およびより低い容量を有する。

コバルト酸リチウムなどのリチウムイオン電池よりも容量が大きいため、マイクロ電池としてのメリットはありません。

リチウムイオン電池の性能は、主にプラスとマイナスの材料に依存します。リチウム電池材料としてのリン酸鉄リチウムは、近年登場したばかりです。大容量リン酸鉄リチウム電池の国内開発は2005年7月でした。その安全性能とサイクル寿命は他の材料に匹敵しません。これらは、パワーバッテリーの最も重要な技術的指標です。 2000倍の1C充電および放電サイクル寿命。シングルセルバッテリーの過充電電圧30Vは燃焼せず、パンクは爆発しません。リン酸鉄リチウムカソード材料により、大容量のリチウムイオン電池を直列で使いやすくなります。頻繁な充電と放電のための電気自動車のニーズを満たすため。それは、無毒、無公害、優れた安全性能、幅広い原材料、低価格、長寿命という利点があります。新世代のリチウムイオン電池にとって理想的なカソード材料です。このプロジェクトは、ハイテクプロジェクトにおける機能性エネルギー材料の開発に属しています。これは、国家の「863」計画、「973」計画、および「第11次5カ年」ハイテク産業開発計画によってサポートされている重要な分野です。導電率が低く、リチウムイオンの拡散が遅い。高速での充電および放電中の低い比容量の問題は、リン酸鉄リチウム産業の発展を制限する困難である。リン酸鉄リチウムがそれほど大規模に使用されていない理由は大きな問題です。しかし、導電率が低いことは比較的完璧な解決策であり、Cまたは他の導電剤を加えることです。現在、実際の製造工程では、前駆体に有機炭素源と高価な金属イオンドーピングを添加して材料A123とYantai Zhuoengの導電性を改善する方法を使用して、リン酸鉄リチウムの導電性が7桁改善されました。

リン酸鉄リチウムは、コバルト酸リチウムと同様の導電特性を備えています。研究所は、0.1Cが充電および放電されると、

165mAh / gの上記特定容量は、実際に近いコバルト酸リチウムのレベルにある、135-145mAh / gのに達したが、リチウムイオン拡張

遅い分散の問題はまだうまく解決されていません。現在の解決策は主にナノメートル化です。

LiFePO4粒子エンタルピーは、粒子内のリチウムイオンの拡散距離を短縮します。さらに、リチウムイオンの拡散チャネルを改善するためのドーピング方法は効果的ではないようです。ナノ結晶化に関する研究はまだまだありますが、実際の工業生産に適用することは困難です。現在、A123だけがLiFePO4のナノテクノロジー産業をマスターしたと主張しています。

低タップ密度

一般に、わずか0.8〜1.3のタップ密度は、リン酸鉄リチウムの大きな欠点であると言えます。すべてのリン酸鉄リチウムカソード材料は、携帯電話のバッテリーなどの小型バッテリーには利点がないため、使用範囲が制限されています。

固定制限

コストが低くても安全性能は良く、安定性も良く、サイクル数も多いですが、大きすぎるとコバルト酸リチウムを少量しか置き換えることができません。しかし、この欠点はパワーバッテリーの観点からは目立ちません。したがって、リン酸鉄リチウムは主にパワーバッテリーの製造に使用されます。

リン酸鉄リチウム電池は低温性能が悪い

人々はリチウム、鉄、さらにはリン酸部位のドーピングなどのさまざまな方法でイオンと電子の伝導性を改善しますが、伝導性を追加することにより、一次または二次粒子の粒子サイズと形態を改善することによって有効反応領域を制御します。リン酸鉄リチウムの低温性能を向上させるための電子伝導性等。ただし、リン酸鉄リチウム材料の固有の特性により、その低温性能はマンガン酸リチウムなどの他の正極材料よりも劣っています。

一般に、単一のバッテリーの場合、 は単一のバッテリーであり、バッテリーパック用ではないことに注意してください。バッテリーパックの場合、測定された低温性能はわずかに高くなる可能性があります。これは、熱放散条件と、0°Cでの静電容量の保持に関連しています。比率は70-10約60°が4055から20である場合に2040°CであるC、です。

このような低温性能は、明らかに電源の要件を満たすことができません。現在、一部のメーカーは、電解質システムの改善、正極式の改善、材料特性の改善、セル構造の設計の改善により、リン酸鉄リチウムの低温性能を改善していますが、実際には需要を満たしていません。

バッテリーの一貫性の問題

現在、リン酸鉄リチウム電池1本の寿命は2,000倍以上ですが、電池パックの寿命は大幅に短くなります。 500回かもしれません。バッテリーパックは多数のシングルバッテリーストリングで構成されており、ロープで縛られて走るグループよりも動作状態が良いため、全員がスプリンターであっても、全員の動きの一貫性が高くなければ、チーム全体的な速度が速くなることはありません。最も遅い速度で走るシングルプレイヤーよりもさらに遅くなります。

同様に、バッテリーパックは、バッテリーのパフォーマンスが非常に一貫している場合にのみ、単一のバッテリーのレベルに達することができます。

現在の状況では、さまざまな理由により、製造されたバッテリーの一貫性が低いと、バッテリーの性能と全体的な寿命に影響を与えるため、動力車の用途には一定の障害があります。

リン酸鉄リチウム電池の長所と短所

また、リチウムイオン電池の研究開発・製造の経験から、日本はリチウムイオン電池の最初の商業化国であり、常にハイエンドのリチウムイオン電池市場を占めてきました。米国はいくつかの基礎研究をリードしていますが、大規模なリチウムイオン電池メーカーはまだありません。そのため、日本はパワーリチウムイオン電池の正極材料として変性マンガン酸リチウムを選択しました。米国でも、パワーベースのリチウムイオン電池の正極材料としてリン酸鉄リチウムとマンガン酸リチウムが使用されており、連邦政府もこれら2つのシステムの開発を支援しています。以上のリン酸鉄リチウムの問題点から、新エネルギー車などのパワーリチウムイオン電池の正極材料として広く利用することは難しい。低コスト・高レート性能というメリットを生かし、マンガン酸リチウムの高温サイクルや保存性能の悪さの問題を解決できれば、パワーリチウムイオン電池の応用に大きな可能性を秘めています。

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