Caracteristicile bateriei LiFePo4

În comparație cu bateriile secundare apoase tradiționale, cum ar fi bateriile cu plumb-acid, nichel-hidrogen și nichel-cadmiu, bateriile LiFePO4 litiu-ion au avantajele unui ciclu lung de viață și densitate mare de energie și siguranță ridicată a bateriei. Bateriile LiFePO4 au devenit cel mai promițător sistem de baterii dintre diferitele sisteme de baterii. Prin urmare, bateriile LiFePO4 sunt utilizate pe scară largă în alimentarea cu energie a vehiculelor electrice, stocarea energiei pe scară largă, stația de bază de comunicații, bicicletele electrice și sistemele de panouri solare. Acest articol studiază și elaborează în principal durata ciclului de viață, performanța de încărcare-descărcare de mare viteză, siguranța acupuncturii și densitatea energetică a greutății bateriilor LiFePO4 litiu-ion.

Postare conexă: Întreținerea vehiculelor electrice pentru lunile cu vreme caldă

1. Performanța ciclului bateriei LiFePO4

Fiind una dintre componentele cheie ale vehiculelor electrice, bateriile reprezintă aproximativ jumătate din costul vehiculelor electrice. Prin urmare, durata de viață a bateriei determină în mod direct costul utilizării vehiculelor electrice. Datorită proprietăților chimice stabile ale materialelor pozitive și negative ale bateriilor LiFePO4, modificarea volumului de încărcare și a tensiunii în timpul procesului de descărcare este foarte mică, astfel încât ciclul de viață este foarte lung. Figura 1 arată că o baterie litiu-ion de 20Ah 12v este încărcată cu un curent de 1C până la 3,65V și apoi convertită la o tensiune constantă până când curentul scade la 0,02C; curentul de descărcare este 1C, durata de viață a ciclului în condițiile tensiunii de întrerupere de 2,0 V (încărcare și adâncime de descărcare 100%).

Figura 1 arată că capacitatea rămasă a bateriei este încă mai mare de 80% din capacitatea inițială după ce ciclul depășește de 1600 de ori. Deși costul actual al bateriilor de alimentare LiFePo4 este puțin mai mare decât al bateriilor cu plumb-acid, durata de viață mai lungă a bateriei va reduce semnificativ costurile de utilizare și întreținere a vehiculelor electrice.

2. Performanță de descărcare la rate diferite

Deoarece bateriile LiFePO4 pot fi descărcate la viteze diferite în aplicații practice, capacitatea de descărcare scade rapid în unele sisteme de baterii pe măsură ce crește curentul de descărcare. Prin urmare, pentru a înțelege performanța de descărcare a bateriilor LiFePO4 la viteze mari, descărcați bateria de 20Ah LiFePO4 la 0,5C, 1C și, respectiv, 3C. Rezultatele sunt prezentate în Figura 2.

Se poate observa din figura 2 că atunci când curentul de descărcare este crescut de la 0,5C la 3C, capacitatea de descărcare a bateriei scade ușor, dar numai cu mai puțin de 5%, sugerând că bateria cu litiu fier fosfat este încă bună la rate mari. muncește. În același timp, rata de descărcare 3C poate satisface nevoile vehiculelor electrice în condiții de descărcare de mare viteză, astfel încât vehiculele electrice au capacități puternice de urcare și accelerare.

Citește și: Cum schimbă contractele inteligente modalitățile de gestionare a afacerilor?

3. Putere mare de încărcare

Performanța de încărcare rapidă a bateriei poate determina EV-urile să utilizeze metode de încărcare de urgență în situații neașteptate, ceea ce este mai convenabil pentru utilizarea EV. Figura 3 prezintă rezultatele testului unei baterii cu o capacitate reală de 20 Ah încărcată cu un curent de 3 C, ajungând la 3,65 V, apoi trecută la încărcare cu tensiune constantă.

Din Figura 3, se poate observa că capacitatea bateriei se modifică liniar cu timpul în faza inițială de încărcare. Poate atinge 55% din capacitatea bateriei în 15 minute, 90% în 25 de minute și mai mult de 95% în 30 de minute. Acest lucru arată că bateria LiFePO4 poate fi încărcată la o rată mai mare, iar bateria poate fi încărcată complet într-un timp scurt.

Citiți și: 10 cele mai bune instrumente de testare A/B pentru a vă ajuta să vă creșteți afacerea

4. Siguranța bateriilor LiFePO4

Materialele LiFePO4 sunt foarte stabile din punct de vedere chimic, mai ales stabilitatea la temperaturi ridicate este foarte bună. Chiar și temperaturile foarte ridicate nu pot fi descompuse pentru a elibera oxigen, astfel încât performanța de siguranță a bateriilor cu litiu fier fosfat este foarte bună. Nu sunt ușor de ars și de explodat și de alte pericole.

Cu un design structural bun, siguranța a fost îmbunătățită în continuare, astfel încât bateria să nu ardă sau să explodeze în cazul unui impact, înțepătură de ac, scurtcircuit etc. Figura 4 prezintă un acumulator de 20 Ah LiFePO4 care este complet încărcat, un oțel. cuiul cu diametrul de 8 mm a perforat rapid acumulatorul, iar variațiile de tensiune și temperatură ale acumulatorului au fost înregistrate.

După cum se vede din Figura 4, la începutul inserării cuielor, din cauza scurtcircuitului intern, tensiunea bateriei scade rapid, se eliberează o anumită cantitate de căldură și temperatura crește.

Cu toate acestea, deoarece vidul intern al bateriei scade semnificativ după perforare, partea de contact în scurtcircuit este deformată și are loc un contact slab. Căldura nu mai este emisă în acest moment, astfel încât tensiunea tinde să se stabilizeze, iar temperatura bateriei crește doar puțin.

5. Densitatea energiei bateriei LiFePO4

Densitatea energiei în greutate este un indicator important al performanței bateriei. Figura 5 arată că un fosfat de litiu și fier de 20 Ah este complet încărcat și o rată de 0,3 C descărcată la 2,0 V. Curba de descărcare poate fi integrată pentru a obține energia eliberată de baterie.

După calculul integral, bateria cu litiu fosfat de fier de 20 Ah a eliberat 70,7 Wh de energie. Greutatea bateriei este de 580 g, astfel încât densitatea de energie a bateriei cu litiu fier fosfat poate fi calculată ca 121,90 Wh/kg.

Citește și: Cele mai bune 10 beneficii ale utilizării unei diagrame PERT pentru planificarea proiectelor

6. Descărcarea bateriei LiFePo4 la diferite temperaturi

Datorită diferențelor regionale mari în utilizarea vehiculelor electrice, unele locuri au condiții meteorologice de temperatură scăzută iarna, iar temperatura scăzută va avea inevitabil un anumit impact asupra performanței bateriei.

Prin urmare, pentru a înțelege performanța de descărcare a bateriilor LiFePO4 la temperaturi scăzute, testul va fi o baterie LiFepP4 de 20Ah stocată la -20℃, -10℃, 0℃, 25℃ și 55℃ timp de 20 de ore. Apoi, în acest mediu cu temperatură scăzută, la 0,3 °C ori rata de descărcare (la temperatura camerei, capacitatea de descărcare de 0,3 °C de 100%). Rezultatele sunt prezentate în Figura 6.

Figura 6 arată că bateria LiFePO4 poate elibera doar aproximativ 55% din capacitatea sa la temperatura camerei la -20°C, astfel încât poate afecta negativ vehiculele electrice în timpul funcționării. Cu toate acestea, capacitatea de descărcare a unei singure baterii scade mai mult pe măsură ce scade temperatura. Vehiculele electrice combină de obicei sute de baterii, iar atunci când bateria funcționează, se eliberează o parte de căldură, iar temperatura bateriei trebuie să crească.

Prin urmare, în pachetele de baterii din aplicații practice, problema de descărcare la temperatură scăzută nu este foarte gravă. În timpul testului, datorită suprafeței specifice expuse mari a unei singure baterii, temperatura este aceeași cu temperatura ambiantă, astfel încât capacitatea de descărcare este foarte afectată. La temperaturi mai ridicate, bateriile LiFePO4 sunt mai puțin afectate. De exemplu, capacitatea de descărcare a bateriei la 55°C este ușor crescută față de 25°C.

Cercetările de mai sus arată că bateria cu litiu fosfat de fier are o durată lungă de viață, siguranță ridicată și densitate energetică. În același timp, deoarece bateria cu litiu RV nu utilizează plumb, cadmiu, mercur, crom hexavalent și alte metale grele toxice în întregul proces de producție, materialele de ambalare a bateriilor nu conțin bifenili polibromurați și eteri difenilici polibromurați, iar LiFePO4 bateria este, de asemenea, mai ecologică. Prin urmare, bateria cu litiu fier fosfat va găsi o aplicație mai largă în vehiculele electrice și în stocarea pe scară largă a energiei chimice.