Батарея LiFePO4 против литий-ионной батареи-ru.consnant.com

Батарея LiFePO4 против литий-ионной батареи

Dec 05, 2024

LiFePO4 аккумулятор Vs Литий-ионный Батарея : Сравнительный анализ

Введение:

Поскольку спрос на эффективные и надежные решения для хранения энергии продолжает расти, появились два основных претендента: батареи LiFePO4 (литий-железо-фосфат) и литий-ионные батареи. В этой статье мы углубимся в ключевые различия между этими двумя технологиями производства аккумуляторов и рассмотрим их преимущества в различных приложениях.

Что такое аккумулятор LiFePO4?

LiFePO4 аккумулятор также означает батарею LFP, которая представляет собой очень стабильную, но немного менее энергоемкую аккумуляторную композицию. Железо и фосфат, используемые для изготовления катода, более распространены и дешевы, чем некоторые материалы, используемые в батареях NMC – в основном кобальт. Кроме того, материалы батарей LiFePO4 гораздо менее токсичны, чем материалы NMC, что упрощает их переработку в конце срока службы.

В настоящее время все больше и больше компаний производят батареи LiFePO4 вместо NMC для домашнего хранения энергии. Главным образом потому, что батареи LiFePO4 безопаснее и стабильнее. В домашней системе хранения энергии ELB популярны две модели:

Главная Серия ESS SmartCube: 5-25кВтhttps://www.consnant.com/home-energy-storage-system-10-25kw

Сводная таблица LiFePO4

Напряжения	3,20, 3,30 В номинал; типичный рабочий диапазон 2,5–3,65 В/ячейку
Удельная энергия (мощность)	90–120 Втч/кг
Заряд (C-ставка)	Типовой 1С, заряжается до 3,65 В; Обычное время зарядки 3 часа
Разряд (C-рейт)	1С, 25С на некоторых клетках; 40А импульс (2с); Отключение при 2,50 В (значение ниже 2 В приводит к повреждению)
Цикл жизни	2000 и выше (в зависимости от глубины разряда, температуры)
Термический побег	270°C (518°F) Очень безопасная батарея, даже если она полностью заряжена.
Расходы	~$XXX за кВтч
Приложения	ESS, электромобили и т. д.

Батарея LiFePO4:

Батареи LiFePO4 обладают рядом преимуществ, которые делают их очень востребованными в индустрии хранения энергии. Некоторые ключевые особенности включают в себя:

- Безопасность: батареи LiFePO4 по своей природе стабильны и обладают превосходной термической стабильностью, что делает их устойчивыми к тепловому выходу из строя, взрыву или возгоранию. Этот аспект безопасности сделал батареи LiFePO4 предпочтительным выбором в приложениях, где безопасность имеет первостепенное значение.

- Долговечность: батареи LiFePO4 имеют впечатляющий срок службы: типичный срок службы составляет более 2000 циклов. Увеличенный срок службы обеспечивает более длительный срок службы, что приводит к снижению затрат на замену и техническое обслуживание.

Высокая скорость разряда: батареи LiFePO4 могут выдавать высокие токи разряда, что делает их идеальными для приложений, требующих увеличения мощности или высокого потребления тока. Они обычно используются в таких приложениях, как электромобили (EV) и системы возобновляемых источников энергии.

Что такое литий-ионный аккумулятор?

Наиболее широко цитируемый Литий-ионный аккумулятор это троичная батарея, мы также называем ее как NMC-батарея также означает троичную батарею NiCoMn. Это аккумулятор с очень высокой удельной энергией или мощностью. Это ограничение «энергии» или «мощности» делает их более широко используемыми в электроинструментах или электромобилях.

Литий-ионные батареи NMC обычно имеют более низкую первоначальную стоимость, но, возможно, их придется заменять в течение всего срока службы судна в зависимости от режима эксплуатации.

Сводная таблица литий-ионных аккумуляторов NMC

Напряжения	3,60 В, 3,70 В номинал; типичный рабочий диапазон 3,0–4,2 В/ячейку или выше
Удельная энергия (мощность)	150–220 Втч/кг
Заряд (C-ставка)	0,7–1С, заряжается до 4,20В, некоторые доходят до 4,30В; Обычно 3 часа зарядки. Ток заряда выше 1С сокращает срок службы аккумулятора.
Разряд (C-рейт)	1С; 2C возможен на некоторых ячейках; Отключение 2,50 В
Цикл жизни	1000–2000 (в зависимости от глубины разряда, температуры)
Термический побег	Типичная температура 210°C (410°F). Высокий заряд способствует тепловому разгону
Расходы	~$XXX за кВтч
Приложения	Электровелосипеды, медицинские приборы, электромобили, промышленные

Литий-ионные аккумуляторы:

Литий-ионные аккумуляторы хорошо известны своей плотностью энергии и универсальностью. Вот некоторые заметные преимущества литий-ионных аккумуляторов:

- Плотность энергии: литий-ионные батареи обеспечивают более высокую плотность энергии по сравнению с батареями LiFePO4, что позволяет хранить больше энергии в меньшем и более легком корпусе. Это преимущество делает литий-ионные аккумуляторы подходящими для портативных устройств, таких как смартфоны и ноутбуки.

- Диапазон напряжения: литий-ионные аккумуляторы имеют более широкий диапазон напряжения, что позволяет им обеспечивать более стабильное выходное напряжение на протяжении большей части цикла разрядки. Эта стабильность напряжения имеет решающее значение в приложениях, где требуется постоянное электропитание, например, в электрических сетях и системах бесперебойного питания (ИБП).

Производительность: литий-ионные аккумуляторы демонстрируют превосходную эффективность и имеют более низкую скорость саморазряда, чем аккумуляторы LiFePO4. Они также обеспечивают более высокую эффективность зарядки, что позволяет сократить время перезарядки.

Какой лучший? Батарея LiFePO4 против литий-ионной батареи?

Производительность

В целом, общая производительность литий-ионных элементов и элементов LiFePO4 практически одинакова. Вы можете найти эти два типа в различных размерах: от 0,5 кВтч до более 100 кВтч. Большинству домовладельцев требуется всего около 10 кВтч накопителя, и вы определенно можете найти его в обоих типах.

При этом между ними есть некоторые тонкие различия. По сравнению с литий-ионным аккумулятором, аккумулятор LiFePO4 немного более эффективен и лучше работает при более низком уровне заряда, но NMC лучше переносят более низкие температуры. Однако, если ваша батарея установлена внутри или вы находитесь в месте, где нет значительных перепадов температур, вам, вероятно, не нужно об этом беспокоиться.

Литий-ионные батареи также имеют более высокую плотность энергии, а это означает, что они будут физически меньше, чем батареи LiFePO4 той же емкости. Обычно домовладельцев это не беспокоит, но если у вас ограниченное пространство, вы можете рассмотреть возможность использования литий-ионных батарей.

Продолжительность жизни

Вообще говоря, срок службы батареи LiFePO4 составляет более 6000 раз, тогда как срок службы тройной литий-ионной батареи обычно составляет 800-1000 раз.

Безопасность

Одним из самых больших преимуществ выбора аккумулятора LiFePO4 является его безопасность и срок службы. Комбинация фосфата лития-железа более стабильна, чем никель-марганец-кобальт при более высоких температурах.

Кроме того, батареи LiFePO4 лучше справляются с повышенным энергопотреблением. Следовательно, элементы LiFePO4 с меньшей вероятностью подвергаются тепловому выходу из-под контроля. Короче говоря, батареи LiFePO4 менее склонны к возгоранию, чем литий-ионные батареи.

Это не значит, что если установить литий-ионный аккумулятор, он самопроизвольно воспламенится. Однако если литий-ионный аккумулятор подвергается чрезмерной нагрузке или неправильно обращается с ним, вероятность возникновения проблем возрастает. Вот почему важно использовать лицензированного и надежного установщика аккумуляторов, чтобы свести к минимуму вероятность возникновения проблем.

Первоначальная стоимость

Литий-ионные батареи, как правило, немного дороже, чем батареи LiFePO4.

Кроме того, батарея LiFePO4 немного больше, и для корпуса, в котором находится батарея LiFePO4, также может потребоваться больше материала.

Ценить

Мы просто говорим, что литий-ионные батареи имеют более низкую первоначальную стоимость. Однако батареи LiFePO4 могут обеспечить отличное соотношение цены и качества.

В зависимости от стоимости каждого цикла жизни, цена за цикл батареи LFP в основном составляет всего 1/3 от цены за цикл литий-ионной батареи.

Кривая заряда-разряда

Давайте сравним кривые заряда-разряда батареи LiFepo4 и литий-ионных батарей:

Состояние заряда (SOC) литий-ионного аккумулятора существенно зависит от уровня его напряжения.

С другой стороны, уровень SOC литий-железо-фосфатных батарей из-за их плоской кривой заряда-разряда нелегко отличить по уровню напряжения.

Таким образом, точная диагностика SOC литий-ионных батарей возможна, в то время как точность SOC батарей LiFePO4 очень сложна.

Как выбрать подходящий именно вам?

С коммерческой точки зрения первоначальные капитальные затраты на элементы LiFePO4 обычно дешевле, чем на литиевые элементы NMC. Батареи LiFePO4 примерно на 20–30 % дешевле за кВтч, но затраты на системную интеграцию, как правило, в начале общего жизненного цикла системы оказываются лишь примерно на 5–15 % дешевле.

В эксплуатационном отношении нам нравятся аккумуляторы LiFePO4, более спокойные условия эксплуатации – более широкий температурный диапазон, чем у NMC, и не требуют рефрижераторных контейнеров для транспортировки. Кроме того, аккумуляторные продукты LiFePO4 обычно поддерживают работу до 1C, в то время как литий-ионные батареи должны использовать силовые батареи, различные батареи 2H или 4H используют батареи, поддерживают приложения со скоростью 1C (1 час), а стоимость высока.

Мы считаем важным, чтобы осведомленность клиентов и инвесторов о литий-ионных батареях и компаниях оставалась высокой. Но ведущие литий-железо-фосфатные аккумуляторы и компании догоняют их. После одобрения продукта клиенты часто могут легко адаптировать новую платформу той же компании.