Vergleich zwischen LFP&NMC-Batterien
Aug 10, 2020
Lithiumeisenphosphat (LFP)
1996 entdeckten die University of Texas (und andere Mitwirkende) Phosphat als Kathodenmaterial für wiederaufladbare Lithiumbatterien. Lithiumphosphat hat eine gute elektrochemische Leistung und einen geringen Widerstand. Dies wird durch Nanophosphatkathodenmaterialien erreicht. Die Hauptvorteile sind eine hohe Nennstromstärke und eine lange Lebensdauer. Darüber hinaus hat es eine gute thermische Stabilität und verbesserte Sicherheit und Toleranz.
Im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Systemen behält Lithiumphosphat unter Hochspannung lange Zeit eine höhere Toleranz bei und der Druck ist niedriger. Als Kompromiss kann die niedrigere Spannung von 3,2 V / Batterie die spezifische Energie auf ein niedrigeres Niveau als Manganlithium reduzieren. Bei den meisten Batterien verringert eine niedrige Temperatur die Leistung, eine erhöhte Lagertemperatur verkürzt die Batterielebensdauer und Lithiumphosphat ist keine Ausnahme.
Lithiumphosphat hat eine höhere Selbstentladung als andere Lithium-Ionen-Batterien, was während des Alterns zu Gleichgewichtsstörungen führen kann.
Lithiumphosphat wird häufig als Ersatz für Blei-Säure-Batterien verwendet.
Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC)
Eines der erfolgreichsten Lithiumionensysteme ist die Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) -Kathodenkombination. Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterien, auch als Lithium-Mangan-Kobaltoxid-Batterien bekannt, bestehen aus verschiedenen Materialien, die üblicherweise in anderen Lithium-Eisen-Batterien vorkommen. Hierbei handelt es sich um die Kathodenkombination aus Nickel, Mangan und Kobalt
Die NMC in derselben Batterie ist für eine bestimmte Leistung optimiert, ihre Kapazität beträgt nur etwa 2000 MWh, sie kann jedoch einen kontinuierlichen Entladestrom von 20 A liefern.
Die Anode auf Siliziumbasis erreicht 4000 mAh oder mehr, aber die Lastkapazität wird verringert und die Lebensdauer ist kürzer. Das dem Graphit zugesetzte Silizium hat den Nachteil, dass die Anode beim Laden und Entladen wächst und schrumpft, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Batterie instabil werden.
Wie andere Arten von Lithium-Ionen-Batterien können NMC-Batterien eine hohe spezifische Energie oder eine hohe spezifische Leistung aufweisen. Sie können jedoch nicht beide Attribute haben. Solche Batterien sind am häufigsten in Elektrowerkzeugen und Fahrzeugantrieben zu finden.
Das Kathodenmischungsverhältnis beträgt normalerweise ein Drittel Nickel, ein Drittel Mangan und ein Drittel Kobalt, was bedeutet, dass die Rohstoffkosten niedriger sind als bei anderen Optionen, da Kobalt selbst ziemlich teuer sein kann. Nach Angaben der Battery University wird dieser Batterietyp aufgrund seiner extrem niedrigen Eigenerwärmungsrate auch häufig in Elektrofahrzeugen verwendet.
Wie lange entlädt sich eine 6000-mAh-Lithiumbatterie unter einer Last von 300 Ampere?
Dieser Akku ist für eine Leistung von 0,3 Ampere in 20 Stunden ausgelegt. Es gibt immer einen Begrenzer, der Lithiumbatterien verpackt, um sicherzustellen, dass Sie nicht zu viel Strom verbrauchen und die Batterie beschädigen. Der Versuch, 300 Ampere zu ziehen, wird als vollständiger Kurzschluss betrachtet und der Begrenzer wird aktiviert, um Batterieschäden zu vermeiden. Andernfalls treten kurz nach dem Laden Feuer und Explosionen auf.
Was verursacht den Lithium-Ionen-Akku, wenn er dauerhaft leer ist?
Wenn die Entladespannung jeder Batterie der Lithiumbatterie niedriger als 3,0 V ist, fällt die Kathode aus und schließlich wird die Anode kurzgeschlossen, so dass die Batterie überhaupt nicht arbeiten kann. Je mehr Entladung, desto schneller die Auftrittsrate. Wenn die Spannung jeder Batterie einer Lithium-Ionen-Batterie 3,2 V erreicht, stellen Sie sicher, dass die Entladung unterbrochen wird, um Schäden zu vermeiden.
Wenn eine Batterie verwendet und erwärmt wird, bricht sie außerdem die sehr dünne SEI-Schicht auf der Anode. Diese Schicht wird bei der Herstellung der Batterie sorgfältig geformt. Wenn eine Schicht beschädigt oder zu dick ist, führt dies zum Versagen oder Versagen der chemischen Substanz, was zu mehr Wärme und mehr Fehlern führt.