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三元リチウム電池 VS Lifepo4 バッテリー - 究極の戦い

ビュー: 3643
著者: 管理者
公開時間: 2023-02-24

Electric Vehicle being charged

電気自動車の動力源として、バッテリーは当然ながら最も重要なコンポーネントの 1 つです。電気自動車のバッテリー寿命、充電および放電も、バッテリーの性能と切り離すことはできません。現在、国内の動力電池は主に2つの学校に分かれており、正極材料の違いにより、リン酸鉄リチウム電池と三元リチウム電池に分けられます。

同じ充電式電池でも充放電を繰り返すことができますが、素材が異なるため、使用レベルに反映される性能はやはり大きく異なります。それで、それは何ですか 三元系リチウム電池の利点?

このブログでは、三元系リチウム電池とは何かを紹介し、リン酸鉄リチウム電池とのメリットとデメリットを比較します。

この記事を読んだ後は、三元リチウム電池の理解と使用方法を包括的に理解する必要があります。 リチウム電池を選ぶ あなたのアプリケーションに最適です.

A ternary lithium battery cell

三元系リチウム電池とは?

三元ポリマーリチウム電池とは、正極材料にニッケルコバルトリチウムマンガン酸化物(Li(NiCoMn)O2)またはニッケルコバルトアルミン酸リチウムの三元正極材料を用いたリチウム電池のことです。

三元複合カソード材料は、ニッケル塩、コバルト塩、およびマンガン塩でできており、実際のニーズに応じて、ニッケル、コバルト、およびマンガンの比率を調整できます。

三元系リチウムイオン バッテリーは通常のリチウムよりもエネルギー密度が高く、サイクル性能が優れています。 酸化コバルト。現在、方式の継続的な改良と構造の改良により、電池の公称電圧は3.7Vに達し、容量はコバルト酸リチウム電池のレベルに達するか、それを超えています。

実際の研究開発アプリケーションでは、別の種類の正極があり、負極は通常「チタン酸リチウム」と呼ばれるチタン酸リチウムであり、その性能は比較的安全で、寿命は比較的長いです。ただし、三元系リチウム電池の種類には属しません。

 

技術パラメータ

指標 パラメータ
公称電圧 3.7V
使用電圧 3.6~4.3V
エネルギー密度 170~200Wh/kg
標準放電連続電流 0.2c
最大放電連続電流 1C
過充電保護電圧 4.325±0.025V
過放電保護電圧 2.5±0.05V
働く 温度範囲 –20℃~60℃
サイクルライフ 800

利点

  1. バッテリー電圧は 3.7v と高く、車両により十分な電力サポートを提供できます。充電速度も速いです。
  2. 低温抵抗は、マイナス 20 度の低温に直面しても、バッテリーの良好な動作性能を保証します。
  3. バッテリーのエネルギー密度 が高く、全体の体積と重量は小さいですが、性能は依然として非常に優れており、出力はより高くなります。

短所

  1. バッテリーのサイクル寿命 は比較的低く、おそらく 2000 倍未満です。
  2. 耐熱性が悪く、バッテリーの自然発火性が高く、安全性が大きく保証できません。
  3. バッテリー原材料のコストが高く、生産の敷居が高い。

リン酸鉄リチウム電池とは?

リン酸鉄リチウム電池(LiFePo4) 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を指します。

コバルトなどの貴元素を含まず、原料価格が安く、地中のリンや鉄の資源が豊富なため、原料調達に困らないのが特徴です。

適度な動作電圧 (3.2V)、単位重量あたりの静電容量 (170mAh/g) が大きく、放電電力が高く、充電が速く、サイクル寿命が長く、高温および高熱環境での高い安定性を備えています。

 

技術パラメータ

指標 パラメータ
公称電圧 3.2V
使用電圧 3.0~3.3V
エネルギー密度 160~180Wh/kg
標準放電連続電流 0.2c
最大放電連続電流 1C
過充電保護電圧 3.7±0.025V
過放電 保護電圧 2.5±0.05V
使用温度範囲 –20℃~60℃
サイクルライフ 2000~10000

利点

  1. 原材料はシンプルで安全、コバルトなどの重金属元素を含まず、リサイクル価値も高い。
  2. 耐熱性良好。基本的に自然発火はバッテリー温度が800度以上に達した場合のみ発生する可能性があり、安全性は比較的良好です。
  3. バッテリーのサイクル寿命は2000〜10000回と高く、動作電圧は3.2〜3.4vで、車の所有者がバッテリーとして使用するのに十分です。 電源バッテリー.

短所

  1. マイナス20度の低温に直面すると、バッテリーの性能に影響を与え、性能が安定しなくなります。
  2. タップ密度と圧縮密度が非常に低いため、リチウムイオン電池のエネルギー密度が低くなります。
  3. 材料の準備コストと電池の製造コストが高く、電池の歩留まりが低く、一貫性が悪い。

三元リチウム電池 VS Lifepo4 バッテリー

要約すると、三元系リチウム電池と ライフポ4 電池にはそれぞれ特徴がありますが、どのように選べばよいのでしょうか?以下の6つの観点から比較できます。

(1) エネルギー密度比較

より活性な金属元素を使用しているため、通常、三元リチウム電池のエネルギー密度は (140wh/kg-160 Wh/kg)、高ニッケル比率の三元電池 (160 Wh/kg- 180Wh/kg)。 、重量エネルギー密度の一部は180Wh-240Wh / kgに達する可能性があります。

リン酸鉄リチウム電池のエネルギー密度 ブレードバッテリーなどのエネルギー密度は通常 110 ~ 140 W/kg で、エネルギー密度は 120 W/kg ~ 140 W/kg に達することがあります。

結論:三元 リチウム電池 > Lifepo4 バッテリー

 

(2) 安全性

三元リチウム電池の電解液は可燃性で爆発性があります。長期間使用すると熱暴走を起こしやすく、充放電時にリチウムデンドライトが成長してセパレータを突き破り、ショートを引き起こしやすくなります。 バッテリーと安全性の原因 危険。

リン酸鉄リチウム電池には、高温耐性という利点があります。 強力な安全性 と安定性、そして実際の使用におけるサイクル性能の向上。

結論:三元系リチウム電池< Lifepo4 バッテリー

 

(3) 耐低温性

三元系リチウム電池:低温 三元系リチウム電池の性能 は優れており、夏場でも冬場0〜5℃でも約90%の性能を維持できます。

-20°Cでも、三元リチウム電池は通常の電池容量の約70%~80%を維持できます。

リン酸鉄リチウムは低温に弱く、-10℃以下となります。 リン酸鉄リチウム電池 劣化が非常に早く、-20°C では通常のバッテリー容量の約 50% ~ 60% しか維持できません。

結論:三元系リチウム電池 > Lifepo4 バッテリー

 

(4) 生活

残り容量/初期容量=80% をテストの終点として使用する場合、次のようにテストします。

リン酸鉄リチウム電池パックはサイクル寿命が長い 鉛蓄電池や三元リチウム電池よりも優れています。

「長い」 車用鉛蓄電池の「寿命」 わずか300回程度です。

理論的には、三元リチウム電池は 2000 回に達することができ、実際のアプリケーションでは、約 1000 回後に容量が 60% に減少します。

本当の リン酸鉄リチウム電池の寿命 は 3,000 回に達しますが、この時点でもまだ 95% の容量があり、概念的なサイクル寿命は 5,000 回以上に達します。

結論:三元系リチウム電池< Lifepo4 バッテリー

 

(5) 価格

三元系リチウム バッテリー 主に「ニッケルコバルトリチウムマンガン酸化物」または「ニッケルコバルトリチウムアルミン酸塩」の三元系正極材料を正極として使用し、主にニッケル塩、コバルト塩、マンガン塩を原料として使用します。

このうち、この2つの正極材に含まれる「コバルト元素」は貴金属です。コストが高く、材料の削減に伴い、価格は上昇し続けています。

そして、その安全性のため、 バッテリーが弱っていて耐久性がありません 高温になると、一連の複雑な電池保護装置を組み合わせる必要があり、三元系リチウム電池製品のコストがさらに上昇します。

リン酸鉄リチウム電池には貴金属材料が含まれていないため、原材料のコストを非常に低く抑えることができます。

また、バッテリー セルは比較的シンプルなため、バッテリー パックはリン酸鉄リチウムで構成されており、補機を過度に保護する必要はありません。

結論: 三元系リチウム電池 < Lifepo4 バッテリー

 

(6) 充電効率

三元リチウム 充電効率の点で、リン酸鉄リチウム電池よりも大きな利点があります。.

現在、市場でより一般的な充電方法は、定電流および定電圧充電です。

このとき、定電流の比率は バッテリー全体に対する充電容量 容量を定電流比といいます。充電を測定するための重要な値です 電池グループの効率 充電プロセス中。

一般に、パーセンテージが大きいほど、定電流段での充電量が高くなります。これは、 バッテリーの充電効率 の方が高いです。

実験では、10°C 未満で充電する場合は 2 つの間にほとんど差がないことが証明されていますが、10°C を超えると距離が開きます。

20℃で充電した場合、三元電流の定電流比は リチウム電池 は52.75%であり、リン酸鉄リチウム電池の定電流比は10.08%であり、三元系リチウム電池はリン酸鉄リチウム電池の5倍である。

結論:三元系リチウム電池 > Lifepo4 バッテリー

 

要約する

さまざまな要因を組み合わせると、三元リチウムの使用特性は次のように結論付けることができます。 電池 及びリン酸鉄リチウムは以下の通りである。

三進法 リチウム電池:>

  • 安全性がやや低い。
  • 充電率が良くなります。
  • 冬場の性能低下が少なく、高温性能が悪い。
  • エネルギー密度が高く、サイズが小さいため、より大きな容量を保持できます。
  • 初期の容量は大きいですが、寿命が進むにつれて大幅に低下し、一般的な寿命は約 3 年です。

リン酸鉄リチウム電池:

  • 高セキュリティ。
  • コストは比較的低いです。
  • エネルギー密度はわずかに低く、サイズは比較的大きいです。
  • 高温では良好なパフォーマンス、低温ではパフォーマンスが低下します。
  • 耐用年数中は比較的緩やかな劣化速度を維持でき、一般的に10年以上の使用が可能です。

一般的に主力としては、 電力リチウム電池とエネルギー貯蔵 リン酸鉄リチウム電池のエネルギー密度は基本的に理論上の限界に達していますが、コストと安全性の利点により工業生産でより受け入れられやすいため、多くの需要があります。

 

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