Einführung:
Ternäre Lithiumbatterien undLithium-Eisenphosphat-BatterienLithium-Ionen-Akkus sind die beiden Haupttypen, die derzeit in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen elektronischen Geräten weit verbreitet sind. Aber kennen Sie schon ihre Eigenschaften und Unterschiede? Ihre chemische Zusammensetzung, ihre Leistungsmerkmale und ihre Anwendungsbereiche unterscheiden sich deutlich. Erfahren Sie mehr darüber mit Heltec.
Materialzusammensetzung:
Ternäre Lithiumbatterie: Das positive Elektrodenmaterial besteht üblicherweise aus Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid (NCM) oder Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA) und setzt sich aus Nickel, Kobalt, Mangan oder Nickel, Kobalt, Aluminium und anderen Metalloxiden zusammen. Die negative Elektrode besteht in der Regel aus Graphit. Das Verhältnis von Nickel, Kobalt und Mangan (bzw. Aluminium) kann je nach Bedarf angepasst werden.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) dient als positives Elektrodenmaterial, Graphit als negatives. Die chemische Zusammensetzung ist relativ stabil, und da die Batterie keine Schwermetalle oder seltene Metalle enthält, ist sie umweltfreundlicher.
Lade- und Entladeverhalten:
Ternäre Lithiumbatterie: Schnelles Laden und Entladen, geeignet für hohe Ladeströme, ideal für Geräte und Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Ladegeschwindigkeit, wie z. B. Elektrofahrzeuge mit Schnellladefunktion. Auch bei niedrigen Temperaturen ist die Lade- und Entladeleistung gut, und der Kapazitätsverlust ist gering.
Lithium-Eisenphosphat-BatterieDie Lade- und Entladegeschwindigkeit ist relativ gering, die Zyklenleistung jedoch stabil. Der Akku unterstützt Schnellladung und kann in maximal einer Stunde vollständig aufgeladen werden. Der Wirkungsgrad liegt jedoch üblicherweise bei etwa 80 % und damit etwas niedriger als bei ternären Lithium-Ionen-Akkus. Bei niedrigen Temperaturen sinkt die Leistung deutlich, und die Kapazitätserhaltung beträgt dann nur noch 50–60 %.
Energiedichte:
Ternäre Lithiumbatterie: Die Energiedichte ist relativ hoch und erreicht üblicherweise über 200 Wh/kg, einige fortschrittliche Produkte sogar über 260 Wh/kg. Dadurch können ternäre Lithiumbatterien bei gleichem Volumen oder Gewicht mehr Energie speichern und so die Reichweite von Geräten wie Elektrofahrzeugen erhöhen, was wiederum längere Fahrten ermöglicht.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Die Energiedichte ist relativ gering und liegt üblicherweise bei etwa 110–150 Wh/kg. Um die gleiche Reichweite wie ternäre Lithium-Batterien zu erzielen, benötigen Lithium-Eisenphosphat-Batterien daher unter Umständen ein größeres Volumen oder Gewicht.
Lebenszyklus:
Ternäre Lithiumbatterie: Die Lebensdauer ist mit einer theoretischen Zyklenzahl von etwa 2.000 relativ kurz. Im praktischen Einsatz kann die Kapazität nach 1.000 Zyklen auf etwa 60 % gesunken sein. Unsachgemäße Verwendung, wie z. B. Überladung oder Tiefentladung, sowie der Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen beschleunigen den Kapazitätsverlust der Batterie.
Lithium-Eisenphosphat-Akku: Lange Lebensdauer mit über 3.500 Lade- und Entladezyklen; einige hochwertige Akkus erreichen sogar über 5.000 Zyklen, was einer Nutzungsdauer von mehr als 10 Jahren entspricht. Er zeichnet sich durch gute Gitterstabilität aus, die Einlagerung und Entfernung von Lithiumionen hat nur geringe Auswirkungen auf das Gitter und bietet eine gute Reversibilität.
Sicherheit:
Ternäre Lithiumbatterien weisen eine geringe thermische Stabilität auf und neigen unter hohen Temperaturen, Überladung, Kurzschluss und anderen Bedingungen zu thermischem Durchgehen, was ein relativ hohes Risiko von Verbrennung oder sogar Explosion birgt. Dank technologischer Fortschritte und verstärkter Sicherheitsmaßnahmen, wie dem Einsatz fortschrittlicherer Batteriemanagementsysteme und der Optimierung der Batteriestruktur, verbessert sich ihre Sicherheit jedoch stetig.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: gute thermische Stabilität, das positive Elektrodenmaterial setzt bei hohen Temperaturen nicht leicht Sauerstoff frei und beginnt sich erst bei 700-800℃ zu zersetzen, und setzt auch bei Stößen, Durchstichen, Kurzschlüssen und anderen Situationen keine Sauerstoffmoleküle frei und ist nicht anfällig für heftige Verbrennung, mit hoher Sicherheitsleistung.
Kosten:
Ternäre Lithiumbatterie: Da das positive Elektrodenmaterial teure Metallelemente wie Nickel und Kobalt enthält, die Anforderungen an den Produktionsprozess hoch sind und die Umweltauflagen ebenfalls strenger sind, sind die Kosten relativ hoch.
Lithium-Eisenphosphat-BatterieDie Rohstoffpreise sind relativ niedrig, der Produktionsprozess ist vergleichsweise einfach, und die Gesamtkosten bieten gewisse Vorteile. Beispielsweise sind Modelle von Elektrofahrzeugen mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien oft vergleichsweise günstig.
Abschluss
Die Wahl der Batterie hängt hauptsächlich von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab. Werden eine höhere Energiedichte und eine längere Batterielebensdauer benötigt, sind ternäre Lithiumbatterien möglicherweise die bessere Wahl; stehen Sicherheit, Langlebigkeit und eine lange Lebensdauer im Vordergrund, eignen sich Lithium-Eisenphosphat-Batterien besser.
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Veröffentlichungsdatum: 27. Dezember 2024