Einführung:
Ternäre Lithiumbatterien undLithium-Eisenphosphat-Batteriensind die beiden Haupttypen von Lithiumbatterien, die derzeit in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen elektronischen Geräten weit verbreitet sind. Aber kennen Sie ihre Eigenschaften und Unterschiede? Ihre chemische Zusammensetzung, Leistungsmerkmale und Anwendungsgebiete unterscheiden sich erheblich. Erfahren Sie mehr über sie mit Heltec.
Materialzusammensetzung:
Ternäre Lithiumbatterie: Das Material der positiven Elektrode besteht üblicherweise aus Nickel-Kobalt-Manganoxid (NCM) oder Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), das aus Nickel, Kobalt, Mangan oder Nickel, Kobalt, Aluminium und anderen Metalloxiden besteht. Die negative Elektrode besteht im Allgemeinen aus Graphit. Dabei kann das Verhältnis von Nickel, Kobalt, Mangan (oder Aluminium) je nach Bedarf angepasst werden.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) wird als positives Elektrodenmaterial verwendet, Graphit auch für die negative Elektrode. Seine chemische Zusammensetzung ist relativ stabil und er enthält keine Schwermetalle und seltenen Metalle, was ihn umweltfreundlicher macht.
Lade- und Entladeleistung:
Ternäre Lithiumbatterie: Schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit, kann sich an hohe Lade- und Entladeströme anpassen und eignet sich für Geräte und Szenarien mit hohen Anforderungen an die Ladegeschwindigkeit, wie z. B. Elektrofahrzeuge, die Schnellladen unterstützen. Auch bei niedrigen Temperaturen ist die Lade- und Entladeleistung relativ gut und der Kapazitätsverlust relativ gering.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Relativ langsame Lade- und Entladegeschwindigkeit, aber stabile Lade- und Entladeleistung. Es unterstützt Hochgeschwindigkeitsladung und kann in kürzester Zeit in einer Stunde vollständig aufgeladen werden. Die Lade- und Entladeeffizienz liegt jedoch in der Regel bei etwa 80 %, was etwas niedriger ist als bei ternären Lithiumbatterien. Bei niedrigen Temperaturen nimmt die Leistung deutlich ab, und die Kapazitätserhaltungsrate der Batterie kann nur 50–60 % betragen.
Energiedichte:
Ternäre Lithiumbatterie: Die Energiedichte ist relativ hoch und liegt in der Regel über 200 Wh/kg. Einige fortschrittliche Produkte können sogar über 260 Wh/kg liegen. Dadurch können ternäre Lithiumbatterien bei gleichem Volumen oder Gewicht mehr Energie speichern und so beispielsweise in Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite erzielen, was die Fahrt über längere Strecken ermöglicht.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Die Energiedichte ist relativ gering und liegt im Allgemeinen bei etwa 110–150 Wh/kg. Um die gleiche Reichweite wie ternäre Lithiumbatterien zu erreichen, benötigen Lithium-Eisenphosphat-Batterien daher möglicherweise ein größeres Volumen oder Gewicht.
Lebensdauer:
Ternäre Lithiumbatterie: Die Zyklenlebensdauer 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. Unsachgemäßer Gebrauch, wie Überladen oder Entladen, und der Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen beschleunigen den Batterieverfall.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Lange Lebensdauer mit mehr als 3.500 Lade- und Entladezyklen. Einige hochwertige Batterien erreichen sogar mehr als 5.000 Zyklen, was einer Nutzungsdauer von mehr als 10 Jahren entspricht. Die Batterie hat eine gute Gitterstabilität, und das Einsetzen und Entfernen von Lithiumionen hat nur geringe Auswirkungen auf das Gitter. Die Batterie weist eine gute Reversibilität auf.
Sicherheit:
Ternäre Lithiumbatterie: Geringe thermische Stabilität, bei hohen Temperaturen, Überladung, Kurzschluss und anderen Bedingungen kann es leicht zu thermischem Durchgehen kommen, was ein relativ hohes Risiko einer Verbrennung oder sogar Explosion mit sich bringt. Mit dem technologischen Fortschritt und der Stärkung von Sicherheitsmaßnahmen, wie z. B. dem Einsatz modernerer Batteriemanagementsysteme und der Optimierung der Batteriestruktur, verbessert sich jedoch auch die Sicherheit ständig.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: gute thermische Stabilität, das Material der positiven Elektrode gibt bei hohen Temperaturen nicht so leicht Sauerstoff ab und beginnt erst bei 700–800 °C zu zerfallen. Bei Stößen, Durchschlägen, Kurzschlüssen und anderen Situationen gibt es keine Sauerstoffmoleküle ab und neigt nicht zu heftiger Verbrennung, bei hoher Sicherheitsleistung.
Kosten:
Ternäre Lithiumbatterie: Da das Material der positiven Elektrode teure Metallelemente wie Nickel und Kobalt enthält und die Anforderungen an den Produktionsprozess hoch sind und auch die Umweltauflagen strenger sind, sind die Kosten relativ hoch.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Der Rohstoffpreis ist relativ niedrig, der Produktionsprozess relativ einfach und die Gesamtkosten bieten gewisse Vorteile. Beispielsweise sind Modelle mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei Fahrzeugen mit neuer Energie oft relativ günstig.
Abschluss
Die Wahl der Batterie hängt hauptsächlich von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab. Wenn eine höhere Energiedichte und eine längere Batterielebensdauer erforderlich sind, können ternäre Lithiumbatterien die bessere Wahl sein. Wenn Sicherheit, Haltbarkeit und lange Lebensdauer im Vordergrund stehen, sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien besser geeignet.
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Veröffentlichungszeit: 27. Dezember 2024