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Batterie au lithium ternaire VS batterie Lifepo4 - bataille ultime

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Auteur: administrateur
Heure de publication : 2023-02-24

Electric Vehicle being charged

En tant que source d'énergie des véhicules électriques, les batteries sont naturellement l'un des composants les plus importants. L'autonomie, la charge et la décharge des véhicules électriques sont également indissociables des performances de la batterie. À l'heure actuelle, les batteries électriques domestiques sont principalement divisées en deux écoles, qui sont divisées en batteries au lithium fer phosphate et batteries au lithium ternaire en fonction de la différence de matériaux de cathode.

Bien qu'il s'agisse toutes de batteries rechargeables, elles peuvent être chargées et déchargées à plusieurs reprises, mais en raison des différents matériaux, les performances reflétées dans le niveau d'utilisation sont encore très différentes. Alors quels sont les avantages des batteries au lithium ternaire?

Dans ce blog, nous allons vous présenter ce qu'est une batterie lithium ternaire, et comparer ses avantages et inconvénients avec les batteries lithium fer phosphate.

Après avoir lu cet article, vous devez avoir une compréhension globale de la compréhension et de l'utilisation des batteries au lithium ternaire, et choisissez la batterie au lithium celui qui convient le mieux à votre application.

A ternary lithium battery cell

Qu'est-ce que la batterie au lithium ternaire ?

La batterie au lithium polymère ternaire fait référence à une batterie au lithium dans laquelle le matériau d'électrode positive utilise un matériau d'électrode positive ternaire nickel-cobalt lithium-oxyde de manganèse (Li (NiCoMn) O2) ou nickel-cobalt lithium aluminate.

Le matériau de cathode composite ternaire est constitué de sel de nickel, de sel de cobalt et de sel de manganèse, et le rapport de nickel, de cobalt et de manganèse peut être ajusté en fonction des besoins réels.

Le lithium-ion ternaire la batterie a une densité énergétique élevée et de meilleures performances de cycle que le lithium normal oxyde de cobalt. À l'heure actuelle, avec l'amélioration continue de la formule et l'amélioration de la structure, la tension nominale de la batterie a atteint 3,7 V et la capacité a atteint ou dépassé le niveau de la batterie au lithium-oxyde de cobalt.

Il convient de mentionner que dans l'application réelle de recherche et développement, il existe un autre type d'électrode positive est ternaire, l'électrode négative est le titanate de lithium, généralement appelé "titanate de lithium", ses performances sont relativement sûres et sa durée de vie est relativement longue, mais il n'appartient pas au type de pile au lithium ternaire.

 

Paramètres techniques

Indicateurs Paramètre
Tensions nominales 3.7V
Tension de travail 3.6-4.3V
Densité d'énergie 170-200Wh/kg
Courant continu de décharge standard 0.2c
Courant continu de décharge maximum 1C
Tension de protection contre les surcharges 4.325±0.025V
Tension de protection contre les décharges excessives 2.5±0.05V
Fonctionnement écart de température –20℃ ~ 60℃
Cycle de vie 800

Avantages

  1. La tension de la batterie est aussi élevée que 3,7 V, ce qui peut fournir une alimentation plus suffisante pour le véhicule. La vitesse de charge est également plus rapide.
  2. Résistance aux basses températures, même face à une basse température de moins 20 degrés, elle peut également garantir les bonnes performances de fonctionnement de la batterie.
  3. Le densité énergétique de la batterie est élevé, le volume et le poids globaux sont faibles, mais les performances sont toujours très bonnes et la puissance de sortie est plus élevée.

Désavantages

  1. Le durée de vie de la batterie est relativement faible, peut-être moins de 2000 fois.
  2. La résistance à la chaleur est faible, la combustion spontanée de la batterie est élevée et la sécurité ne peut pas être grandement garantie.
  3. Le coût des matières premières de la batterie est élevé et le seuil de production est élevé.

Qu'est-ce que la batterie lithium fer phosphate ?

Batterie au lithium fer phosphate (LiFePo4) fait référence à une batterie lithium-ion qui utilise du phosphate de fer et de lithium comme matériau d'électrode positive.

Sa caractéristique est qu'il ne contient pas d'éléments précieux comme le cobalt, le prix des matières premières est bas et les ressources de phosphore et de fer dans la terre sont abondantes, il n'y aura donc aucun problème d'approvisionnement en matériaux.

Il a une tension de fonctionnement modérée (3,2 V), une grande capacité par unité de poids (170 mAh/g), une puissance de décharge élevée, une charge rapide et une longue durée de vie, ainsi qu'une grande stabilité dans les environnements à haute température et à forte chaleur.

 

Paramètres techniques

Indicateurs Paramètre
Tensions nominales 3.2V
Tension de travail 3.0~3.3V
Densité d'énergie 160-180Wh/kg
Courant continu de décharge standard 0.2c
Courant continu de décharge maximum 1C
Tension de protection contre les surcharges 3.7±0.025V
Décharge excessive tension de protection 2.5±0.05V
Plage de température de travail –20℃~ 60℃
Cycle de vie 2000~10000

Avantages

  1. Les matières premières sont simples et sûres, ne contiennent pas d'éléments métalliques lourds tels que le cobalt et ont une valeur de recyclage élevée.
  2. Bonne résistance à la chaleur. Fondamentalement, la combustion spontanée ne peut se produire que lorsque la température de la batterie dépasse 800 degrés et la sécurité est relativement bonne.
  3. La durée de vie de la batterie peut atteindre 2 000 à 10 000 fois et la tension de fonctionnement est de 3,2 à 3,4 V, ce qui est suffisant pour que le propriétaire de la voiture puisse l'utiliser comme source d'alimentation. batterie d'alimentation.

Désavantages

  1. Face à la basse température de moins 20 degrés, les performances de la batterie seront affectées et les performances ne seront pas stables.
  2. La densité de tassement et la densité de compactage sont très faibles, ce qui entraîne une faible densité d'énergie des batteries lithium-ion.
  3. Le coût de préparation du matériau et le coût de fabrication de la batterie sont élevés, le rendement de la batterie est faible et la consistance est médiocre.

Batterie au lithium ternaire VS batterie Lifepo4

En résumé, on voit que les batteries ternaires au lithium et lifepo4 les batteries ont leurs propres caractéristiques, mais comment choisir ? Nous pouvons comparer à partir des 6 aspects suivants.

(1) Comparaison de la densité énergétique

En raison de l'utilisation d'éléments métalliques plus actifs, la batterie au lithium ternaire a généralement une densité d'énergie (140wh/kg-160 wh/kg), légèrement inférieure à celle d'une batterie ternaire à rapport nickel élevé (160 wh/kg- 180 Wh/kg). , une partie de la densité énergétique du poids peut atteindre 180Wh-240Wh/kg.

Le densité énergétique des batteries au lithium fer phosphate est généralement de 110 à 140 W/kg, comme les batteries à lames, la densité énergétique peut atteindre 120 W/kg à 140 W/kg.

Conclusion: Ternaire batterie au lithium > Batterie Lifepo4

 

(2) Sécurité

L'électrolyte liquide des batteries ternaires au lithium est inflammable et explosif. Il est facile de déclencher un emballement thermique lors d'une utilisation à long terme, et la croissance des dendrites de lithium pendant la charge et la décharge permet de percer facilement le séparateur, provoquant un court-circuit du batterie et assurant la sécurité dangers.

Les batteries au lithium fer phosphate ont les avantages de la résistance à haute température, sécurité renforcée et stabilité, et de meilleures performances de cycle en utilisation réelle.

Conclusion: Batterie lithium ternaire < Batterie Lifepo4

 

(3) Résistance aux basses températures

Batterie lithium ternaire : La basse température performances de la batterie ternaire au lithium est excellent, et il peut encore maintenir environ 90% de performance en été à 0-5°C en hiver.

Même à -20 ° C, la batterie au lithium ternaire peut également maintenir environ 70% ~ 80% de la capacité normale de la batterie.

Le phosphate de fer lithium ne résiste pas aux basses températures et la température est inférieure à -10 °C. Batterie lithium fer phosphate se dégrade très rapidement et ne peut maintenir qu'environ 50%~60% de la capacité normale de la batterie à -20°C.

Conclusion: Batterie lithium ternaire > Batterie Lifepo4

 

(4) Vie

Si la capacité restante/capacité initiale=80% est utilisée comme point final du test, pour tester :

Les batteries au lithium fer phosphate ont une durée de vie plus longue que les batteries au plomb et les batteries au lithium ternaire.

Le long durée de vie" de nos batteries au plomb de voiture n'est qu'environ 300 fois.

Théoriquement, la batterie au lithium ternaire peut atteindre 2000 fois, et l'application réelle réduira la capacité à 60% après environ 1000 fois.

Le vrai durée de vie de la batterie lithium fer phosphate atteint 3 000 fois, et il y a encore 95% de capacité à l'heure actuelle, et sa durée de vie conceptuelle atteint plus de 5 000 fois.

Conclusion: Batterie lithium ternaire < Batterie Lifepo4

 

(5) Prix

Le lithium ternaire batterie utilise principalement le matériau d'électrode positive ternaire de « l'oxyde de nickel-cobalt-lithium-manganèse » ou « d'aluminate de nickel-cobalt-lithium » comme électrode positive, en utilisant principalement du sel de nickel, du sel de cobalt et du sel de manganèse comme matières premières.

Parmi eux, "l'élément cobalt" de ces deux matériaux de cathode est un métal noble. Le coût est élevé, et avec la réduction des matériaux, le prix ne cesse d'augmenter.

Et parce que la sécurité du la batterie est faible et elle n'est pas résistante à haute température, il doit être combiné avec un ensemble d'équipements complexes de protection de batterie, ce qui augmente encore le coût du produit de batterie ternaire au lithium.

Étant donné que les batteries au lithium fer phosphate ne contiennent pas de métaux précieux, le coût des matières premières peut être très bas.

Et la batterie est composée de phosphate de fer au lithium car la cellule de la batterie est relativement simple et il n'est pas nécessaire de trop protéger l'équipement auxiliaire.

Conclusion: Batterie ternaire au lithium <Batterie Lifepo4

 

(6) Efficacité de charge

Lithium ternaire les batteries ont un grand avantage par rapport aux batteries au lithium fer phosphate en termes d'efficacité de charge.

À l'heure actuelle, la méthode de charge la plus courante sur le marché est la charge à courant constant et à tension constante.

Dans ce processus, le rapport du courant constant capacité de charge par rapport à la batterie totale La capacité est appelée rapport de courant constant. C'est une valeur clé pour mesurer la charge efficacité d'un groupe de batteries pendant le processus de charge.

Généralement, plus le pourcentage est élevé, plus la charge est élevée dans l'étape de courant constant, ce qui prouve que le efficacité de charge de la batterie est plus élevé.

Des expériences ont prouvé qu'il y a peu de différence entre les deux lors de la charge en dessous de 10°C, mais la distance sera ouverte au-dessus de 10°C.

Lors d'une charge à 20°C, le rapport de courant constant du ternaire batterie au lithium est de 52,75%, le rapport de courant constant de la batterie au lithium fer phosphate est de 10,08% et la batterie au lithium ternaire est 5 fois celle de la batterie au lithium fer phosphate.

Conclusion: Batterie lithium ternaire > Batterie Lifepo4

 

Résumer

En combinant divers facteurs, nous pouvons conclure que les caractéristiques d'utilisation du lithium ternaire batteries et le phosphate de fer et de lithium sont les suivants.

Ternaire batterie au lithium:>

  • Un peu moins sécurisé.
  • Le taux de charge est meilleur.
  • Il n'y a pas beaucoup de baisse de performances en hiver et les performances à haute température sont médiocres.
  • Haute densité d'énergie, petite taille, peut contenir une plus grande capacité.
  • La capacité initiale est grande, mais il y aura une baisse significative dans la dernière période de la vie, et la durée de vie générale est d'environ 3 ans.

Batterie lithium fer phosphate :

  • Haute sécurité.
  • Le coût est relativement faible.
  • La densité d'énergie est légèrement inférieure et la taille est relativement grande.
  • Bonne performance à haute température, mauvaise performance à basse température.
  • Il peut maintenir un taux de dégradation relativement doux pendant sa durée de vie et il est généralement possible de l'utiliser pendant plus de 10 ans.

En général, en tant que force principale de alimenter les batteries au lithium et le stockage d'énergie batteries, la densité énergétique des batteries au lithium fer phosphate a fondamentalement atteint l'extrême théorique, mais en raison des avantages de coût et de sécurité, elle est plus acceptable dans la production industrielle, il y a donc une forte demande.

 

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