De positieve elektrode vanlithium-ionbatterijenLithiumijzerfosfaat is een materiaal dat grote voordelen biedt op het gebied van veiligheid en levensduur. Dit zijn twee van de belangrijkste technische indicatoren voor accu's. Een LiFePO4-accu met een laad- en ontlaadcyclus van 1C kan 2000 keer meegaan, explodeert niet bij een lek en is niet gevoelig voor brand of explosie bij overladen. Lithiumijzerfosfaat als kathodemateriaal maakt het eenvoudiger om lithium-ionaccu's met een grote capaciteit in serie te schakelen.
Lithiumijzerfosfaat als kathodemateriaal
Een LiFePO4-batterij is een lithium-ionbatterij die lithiumijzerfosfaat als positief elektrodemateriaal gebruikt. De positieve elektrodematerialen van lithium-ionbatterijen omvatten hoofdzakelijk lithiumkobaltaat, lithiummangaan, lithiumnikkelaat, ternaire materialen, lithiumijzerfosfaat en dergelijke. Van deze materialen is lithiumkobaltaat het meest gebruikte positieve elektrodemateriaal in lithium-ionbatterijen. Lithiumijzerfosfaat wordt in principe ook geproduceerd via een inbeddings- en de-intercalatieproces. Dit principe is identiek aan dat van lithiumkobaltaat en lithiummangaan.
Voordelen van LiFePO4-batterijen
1. Hoge laad- en ontlaadefficiëntie
De LiFePO4-batterij is een lithium-ion-accu. Een van de belangrijkste toepassingen is als stroomaccu. De LiFePO4-batterij heeft grote voordelen ten opzichte van NiMH- en Ni-Cd-batterijen. De LiFePO4-batterij heeft een hoge laad- en ontlaadefficiëntie, die onder ontlaadomstandigheden meer dan 90% kan bedragen, terwijl die van een loodzuuraccu ongeveer 80% is.
2. LiFePO4-batterij met hoge veiligheidsprestaties
De PO-binding in het lithiumijzerfosfaatkristal is stabiel en moeilijk te ontbinden. Het kristal stort niet in, verhit niet zoals lithiumkobaltaat en vormt geen sterk oxiderende stof, zelfs niet bij hoge temperaturen of overladen. Daardoor is het kristal veilig in gebruik. Tijdens de test met kortsluiting of het aanprikken van een klein deel van het monster werd een verbrandingsverschijnsel geconstateerd, maar er vond geen explosie plaats. Bij het overlaadexperiment werd een hoge laadspanning gebruikt die vele malen hoger was dan de zelfontladingsspanning, en ook hierbij trad een explosie op. Desondanks is de veiligheid bij overladen aanzienlijk verbeterd ten opzichte van gewone lithiumkobaltoxidebatterijen met vloeibare elektrolyt.
3. Lange levensduur van de LiFePO4-batterij
De LiFePO4-accu is een lithium-ionbatterij die lithiumijzerfosfaat als positieve elektrode gebruikt. De loodzuuraccu met lange levensduur heeft een levensduur van ongeveer 300 laadcycli, met een maximum van 500. De LiFePO4-accu heeft een levensduur van meer dan 2000 laadcycli en kan bij een standaard laadcyclus (5 uur) tot 2000 keer worden gebruikt. Een loodzuuraccu van dezelfde kwaliteit heeft een levensduur van 1 tot 1,5 jaar, waarbij een nieuwe accu een half jaar oud is, en vervolgens elk half jaar onderhoud nodig is. Bij dezelfde gebruiksomstandigheden kan de theoretische levensduur van de LiFePO4-accu 7 tot 8 jaar bedragen. Alles bij elkaar genomen is de prijs-prestatieverhouding theoretisch meer dan vier keer zo goed als die van loodzuuraccu's. De LiFePO4-accu kan snel worden opgeladen en ontladen met een hoge stroomsterkte van 2C. Met de speciale lader kan de accu binnen 1,5 minuut volledig worden opgeladen met een laadstroom van 1,5C, en de startstroom kan 2C bereiken, iets wat een loodzuuraccu niet kan.
4. Goede temperatuurprestaties
De piektemperatuur van lithiumijzerfosfaat kan oplopen tot 350 °C - 500 °C, terwijl lithiummangaanoxide en lithiumkobaltoxide slechts rond de 200 °C liggen. Lithiumijzerfosfaat heeft een breed bedrijfstemperatuurbereik (-20 °C tot +75 °C) en is bestand tegen hoge temperaturen. De piektemperatuur bij elektrische verwarming kan 350 °C - 500 °C bereiken, terwijl lithiummangaanoxide en lithiumkobaltoxide slechts 200 °C halen.
5. LiFePO4-batterij met hoge capaciteit
Het heeft een grotere capaciteit dan gewone accu's (loodzuuraccu's, enz.). De capaciteit van de monomeeraccu's varieert van 5 Ah tot 1000 Ah.
6. Geen geheugeneffect
Oplaadbare batterijen werken vaak onder omstandigheden waarbij ze niet volledig ontladen zijn, waardoor de capaciteit snel onder de nominale capaciteit daalt. Dit fenomeen wordt het geheugeneffect genoemd. Net als nikkel-metaalhydride- en nikkel-cadmium-batterijen vertonen deze batterijen geheugeneffecten, maar de LiFePO4-batterij heeft dit fenomeen niet. Ongeacht de laadstatus kan de batterij na het opladen worden gebruikt, ontladen en opnieuw opladen is niet nodig. 7. Lichtgewicht van de LiFePO4-batterij
Een LiFePO4-accu met dezelfde capaciteit heeft een volume dat 2/3 is van dat van een loodzuuraccu, en weegt 1/3 van een loodzuuraccu.
8. LiFePO4-batterijenzijn milieuvriendelijk
De lithiumbatterij wordt over het algemeen beschouwd als vrij van zware metalen en zeldzame metalen (Ni-MH-batterijen vereisen zeldzame metalen), niet-giftig (SGS-gecertificeerd), niet-vervuilend en voldoet aan de Europese RoHS-regelgeving. Het is een absolute groene batterij met een certificaat. De reden waarom lithiumbatterijen de voorkeur genieten in de industrie, is dan ook voornamelijk te danken aan milieuoverwegingen. Daarom is de batterij opgenomen in het nationale hightech-ontwikkelingsplan "863" tijdens het "Tiende Vijfjarenplan" en is het een belangrijk nationaal ontwikkelingsproject geworden dat ondersteuning en stimulering geniet. Met de toetreding van China tot de WTO zal het exportvolume van elektrische fietsen in China snel toenemen, en elektrische fietsen die Europa en de Verenigde Staten binnenkomen, moeten zijn uitgerust met niet-vervuilende batterijen. De prestaties van een lithium-ionbatterij hangen voornamelijk af van de positieve en negatieve materialen. Lithiumijzerfosfaat is een lithiumbatterijmateriaal dat pas de laatste jaren op de markt is gekomen. De veiligheidsprestaties en levensduur zijn ongeëvenaard in vergelijking met andere materialen. Dit zijn de belangrijkste technische indicatoren van de batterij. De LiFePO4-batterij heeft als voordelen dat hij niet giftig en milieuvriendelijk is, goede veiligheidsprestaties biedt, breed beschikbaar is als grondstof, laag geprijsd is en een lange levensduur heeft. Het is een ideaal kathodemateriaal voor een nieuwe generatie batterijen.lithium-ionbatterijen.