Introduzione:
Batterie al litio ternarie ebatterie al litio ferro fosfatoSono i due principali tipi di batterie al litio attualmente ampiamente utilizzate nei veicoli elettrici, nei sistemi di accumulo di energia e in altri dispositivi elettronici. Ma ne conoscete le caratteristiche e le differenze? La loro composizione chimica, le prestazioni e i campi di applicazione sono significativamente diversi. Scopriamo di più su di loro con Heltec.
Composizione del materiale:
Batteria al litio ternaria: il materiale dell'elettrodo positivo è solitamente ossido di nichel-cobalto-manganese (NCM) o ossido di nichel-cobalto-alluminio (NCA), composto da nichel, cobalto, manganese o ossidi di nichel, cobalto, alluminio e altri elementi metallici, mentre l'elettrodo negativo è generalmente in grafite. Tra questi, il rapporto tra nichel, cobalto, manganese (o alluminio) può essere regolato in base alle esigenze effettive.
Batteria al litio-ferro-fosfato: il litio-ferro-fosfato (LiFePO₄) viene utilizzato come materiale per l'elettrodo positivo, mentre la grafite viene utilizzata anche per l'elettrodo negativo. La sua composizione chimica è relativamente stabile e non contiene metalli pesanti e metalli rari, il che la rende più ecologica.
Prestazioni di carica e scarica:
Batteria al litio ternaria: velocità di carica e scarica elevate, adatta a carichi ad alta corrente, adatta ad apparecchiature e scenari con elevati requisiti di velocità di carica, come i veicoli elettrici che supportano la ricarica rapida. Anche in ambienti a bassa temperatura, le sue prestazioni di carica e scarica sono relativamente buone e la perdita di capacità è relativamente ridotta.
Batteria al litio ferro fosfato: velocità di carica e scarica relativamente lenta, ma prestazioni stabili del ciclo di carica e scarica. Può supportare una carica ad alta velocità e può essere completamente caricata in 1 ora al massimo, ma l'efficienza di carica e scarica è solitamente intorno all'80%, leggermente inferiore a quella delle batterie al litio ternarie. A basse temperature, le sue prestazioni diminuiscono significativamente e il tasso di mantenimento della capacità della batteria può essere solo del 50%-60%.
Densità energetica:
Batteria al litio ternaria: la densità energetica è relativamente elevata, raggiungendo solitamente oltre 200 Wh/kg, e alcuni prodotti avanzati possono superare i 260 Wh/kg. Ciò consente alle batterie al litio ternarie di immagazzinare più energia a parità di volume o peso, garantendo una maggiore autonomia per dispositivi come i veicoli elettrici, che possono così percorrere distanze maggiori.
Batteria al litio-ferro-fosfato: la densità energetica è relativamente bassa, generalmente intorno a 110-150 Wh/kg. Pertanto, per ottenere la stessa autonomia delle batterie al litio ternarie, le batterie al litio-ferro-fosfato potrebbero richiedere un volume o un peso maggiore.
Ciclo di vita:
Batteria al litio ternaria: la durata del ciclo è relativamente breve, con un numero teorico di cicli di circa 2.000. Nell'uso reale, la capacità potrebbe ridursi a circa il 60% dopo 1.000 cicli. Un uso improprio, come la sovraccarica o la scarica eccessiva, e l'utilizzo in ambienti ad alta temperatura, accelereranno il decadimento della batteria.
Batteria al litio-ferro-fosfato: Lunga durata, con oltre 3.500 cicli di carica e scarica, e alcune batterie di alta qualità possono persino superare i 5.000 cicli, equivalenti a oltre 10 anni di utilizzo. Presenta una buona stabilità del reticolo, e l'inserimento e la rimozione degli ioni di litio hanno un impatto minimo sul reticolo, e presenta una buona reversibilità.
Sicurezza:
Batteria al litio ternaria: scarsa stabilità termica, facile instabilità termica in caso di alte temperature, sovraccarico, cortocircuito e altre condizioni, con conseguente rischio relativamente elevato di combustione o addirittura esplosione. Tuttavia, con il progresso tecnologico e il rafforzamento delle misure di sicurezza, come l'impiego di sistemi di gestione della batteria più avanzati e l'ottimizzazione della struttura della batteria, anche la sua sicurezza è in costante miglioramento.
Batteria al litio ferro fosfato: buona stabilità termica, il materiale dell'elettrodo positivo non rilascia facilmente ossigeno ad alta temperatura e non inizia a decomporsi prima di 700-800 °C, non rilascia molecole di ossigeno in caso di impatto, foratura, cortocircuito e altre situazioni e non è soggetto a combustione violenta, con elevate prestazioni di sicurezza.
Costo:
Batteria al litio ternaria: poiché il materiale dell'elettrodo positivo contiene elementi metallici costosi come nichel e cobalto, i requisiti del processo produttivo sono elevati e anche i requisiti ambientali sono più severi, quindi il costo è relativamente elevato.
Batteria al litio ferro fosfato: il prezzo delle materie prime è relativamente basso, il processo di produzione è relativamente semplice e il costo complessivo presenta alcuni vantaggi. Ad esempio, nei veicoli a nuova energia, i modelli dotati di batterie al litio-ferro-fosfato hanno spesso un prezzo relativamente basso.
Conclusione
La scelta della batteria dipende principalmente dai requisiti specifici dell'applicazione. Se sono richieste una maggiore densità energetica e una maggiore durata, le batterie al litio ternarie potrebbero essere una scelta migliore; se sicurezza, durata e lunga durata sono le priorità, le batterie al litio-ferro-fosfato sono più adatte.
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Data di pubblicazione: 27-12-2024