Die positive Elektrode vonLithium-Ionen-BatterienLithium-Eisenphosphat ist ein Kathodenmaterial, das große Vorteile hinsichtlich Sicherheit und Zyklenfestigkeit bietet. Dies sind einige der wichtigsten technischen Indikatoren für Hochleistungsbatterien. Eine LiFePO4-Batterie erreicht bei 1C-Lade- und Entladezyklen bis zu 2000 Zyklen. Sie ist bei Beschädigung nicht explosionsgefährdet und auch bei Überladung besteht keine Brand- oder Explosionsgefahr. Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterialien erleichtern die Reihenschaltung von Lithium-Ionen-Akkus mit hoher Kapazität.
Lithium-Eisenphosphat als Kathodenmaterial
Der Begriff LiFePO4-Batterie bezeichnet eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Zu den positiven Elektrodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien zählen hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelat, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat und ähnliche. Lithiumcobaltat ist das am häufigsten verwendete positive Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien. Prinzipiell basiert auch Lithiumeisenphosphat auf einem Einbettungs- und Deinterkalationsprozess. Dieses Prinzip ist identisch mit dem von Lithiumcobaltat und Lithiummanganat.
Vorteile der LiFePO4-Batterie
1. Hohe Lade- und Entladeeffizienz
Der LiFePO4-Akku ist ein Lithium-Ionen-Akku, der hauptsächlich als Stromversorgungsakku eingesetzt wird. Er bietet deutliche Vorteile gegenüber NiMH- und NiCd-Akkus. Der LiFePO4-Akku zeichnet sich durch einen hohen Lade- und Entladewirkungsgrad aus, der im entladenen Zustand über 90 % erreichen kann, während Bleiakkus etwa 80 % erreichen.
2. Hohe Sicherheit des LiFePO4-Akkus
Die PO-Bindung im Lithium-Eisenphosphat-Kristall ist stabil und schwer zu zersetzen. Im Gegensatz zu Lithium-Cobaltat kollabiert oder erhitzt sie sich nicht und bildet auch bei hohen Temperaturen oder Überladung keine stark oxidierenden Substanzen. Daher bietet sie eine hohe Sicherheit. Im praktischen Betrieb zeigte ein kleiner Teil der Probe bei Kurzschlusstests ein Brennphänomen, jedoch keine Explosion. Im Überladungsexperiment wurde eine Hochspannung verwendet, die um ein Vielfaches höher war als die Selbstentladungsspannung. Hierbei trat jedoch weiterhin eine Explosion auf. Dennoch ist die Überladungssicherheit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Cobalt-Oxid-Batterien mit flüssigem Elektrolyten deutlich verbessert.
3. Lange Lebensdauer des LiFePO4-Akkus
Der LiFePO4-Akku ist ein Lithium-Ionen-Akku mit Lithium-Eisenphosphat als positivem Elektrodenmaterial. Herkömmliche Blei-Säure-Akkus erreichen eine Lebensdauer von etwa 300 Ladezyklen, maximal 500. LiFePO4-Akkus hingegen können über 2000 Ladezyklen erreichen, wobei eine Standardladung (5 Stunden Ladezeit) bis zu 2000 Zyklen ermöglicht. Vergleichbare Blei-Säure-Akkus erreichen eine Lebensdauer von etwa einem halben Jahr (neu, alt, Wartung und Instandhaltung) und somit maximal 1 bis 1,5 Jahre. Unter gleichen Bedingungen kann ein LiFePO4-Akku theoretisch eine Lebensdauer von 7 bis 8 Jahren erreichen. Insgesamt bietet er somit ein mehr als vierfach besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als Blei-Säure-Akkus. Dank hoher Entladeströme kann er mit 2C schnell geladen und entladen werden. Mit einem speziellen Ladegerät lässt er sich innerhalb von 1,5 Minuten mit 1,5C vollständig aufladen, und der Startstrom beträgt 2C. Diese Leistungsfähigkeit ist bei Blei-Säure-Akkus nicht gegeben.
4. Gutes Temperaturverhalten
Die Spitzentemperatur von Lithiumeisenphosphat kann 350 °C bis 500 °C erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumcobaltat nur etwa 200 °C erreichen. Lithiumeisenphosphat zeichnet sich durch einen breiten Betriebstemperaturbereich (-20 °C bis +75 °C) und hohe Temperaturbeständigkeit aus. Die elektrische Heizspitze von Lithiumeisenphosphat kann 350 °C bis 500 °C erreichen, während Lithiummanganat und Lithiumcobaltoxid nur bei 200 °C liegen.
5. LiFePO4-Akku mit hoher Kapazität
Sie besitzt eine größere Kapazität als herkömmliche Batterien (Bleiakkumulatoren usw.). Die Kapazität der einzelnen Zellen liegt zwischen 5 Ah und 1000 Ah.
6. Kein Memory-Effekt
Wiederaufladbare Batterien funktionieren unter Bedingungen, bei denen sie oft nicht vollständig entladen werden, und ihre Kapazität sinkt schnell unter die Nennkapazität. Dieses Phänomen wird als Memory-Effekt bezeichnet. Ähnlich wie Nickel-Metallhydrid- und Nickel-Cadmium-Akkus weisen auch LiFePO4-Akkus diesen Effekt auf. LiFePO4-Akkus hingegen haben ihn nicht. Unabhängig vom Ladezustand können sie mit der vorhandenen Ladung verwendet werden; ein Entladen und anschließendes Aufladen ist nicht erforderlich. 7. Leichtgewicht von LiFePO4-Akkus
Die LiFePO4-Batterie mit der gleichen Kapazitätsspezifikation hat 2/3 des Volumens der Blei-Säure-Batterie und 1/3 des Gewichts der Blei-Säure-Batterie.
8. LiFePO4-Batteriensind umweltfreundlich
Die Batterie gilt allgemein als frei von Schwermetallen und seltenen Metallen (Ni-MH-Akkus benötigen seltene Metalle), ungiftig (SGS-zertifiziert), umweltfreundlich und entspricht den europäischen RoHS-Richtlinien – sie ist somit ein absolutes Umweltzertifikat. Daher werden Lithium-Batterien in der Industrie hauptsächlich aus Umweltgründen bevorzugt. Aus diesem Grund wurde die Batterie während des Zehnten Fünfjahresplans in den nationalen Hightech-Entwicklungsplan „863“ aufgenommen und zu einem nationalen Schlüsselprojekt für Förderung und Unterstützung erklärt. Mit Chinas WTO-Beitritt wird das Exportvolumen von Elektrofahrrädern aus China rapide ansteigen, und für den Import nach Europa und in die USA ist die Ausstattung von Elektrofahrrädern mit umweltfreundlichen Batterien vorgeschrieben. Die Leistungsfähigkeit der Lithium-Ionen-Batterie hängt hauptsächlich von den positiven und negativen Elektrodenmaterialien ab. Lithium-Eisenphosphat ist ein erst in den letzten Jahren entwickeltes Lithium-Batteriematerial. Seine Sicherheit und Zyklenfestigkeit sind mit anderen Materialien nicht vergleichbar. Dies sind die wichtigsten technischen Kennzahlen der Batterie. Die LiFePO4-Batterie zeichnet sich durch ihre Ungiftigkeit, Umweltfreundlichkeit, hohe Sicherheit, die Verfügbarkeit einer breiten Rohstoffpalette, niedrige Preise und lange Lebensdauer aus. Sie ist ein ideales Kathodenmaterial für eine neue Generation von...Lithium-Ionen-Batterien.