Caratteristiche della batteria LiFePo4

Rispetto alle tradizionali batterie secondarie acquose come le batterie al piombo, al nichel-idrogeno e al nichel-cadmio, le batterie agli ioni di litio LiFePO4 presentano i vantaggi di un ciclo di vita lungo, un'elevata densità di energia e un'elevata sicurezza della batteria. Le batterie LiFePO4 sono diventate il sistema di batterie più promettente tra i vari sistemi di batterie. Pertanto, le batterie LiFePO4 sono ampiamente utilizzate nell'alimentazione dei veicoli elettrici, nello stoccaggio di energia su larga scala, nella stazione base di comunicazione, nella bicicletta elettrica e nel sistema di pannelli solari. Questo articolo studia ed elabora principalmente la durata del ciclo, le prestazioni di carica-scarica ad alta velocità, la sicurezza dell'agopuntura e la densità di energia del peso delle batterie agli ioni di litio LiFePO4.

Post correlato: Manutenzione dei veicoli elettrici per i mesi caldi

1. Prestazioni del ciclo della batteria LiFePO4

Essendo uno dei componenti chiave dei veicoli elettrici, le batterie rappresentano circa la metà del costo dei veicoli elettrici. Pertanto, la durata della batteria determina direttamente il costo dell'utilizzo di veicoli elettrici. A causa delle proprietà chimiche stabili dei materiali positivi e negativi delle batterie LiFePO4, il volume di carica e la variazione di tensione durante il processo di scarica sono molto ridotti, quindi la durata del ciclo è molto lunga. La Figura 1 mostra che una batteria agli ioni di litio da 20Ah 12v viene caricata con una corrente da 1C a 3,65V e quindi convertita in una tensione costante finché la corrente non scende a 0,02C; la corrente di scarica è 1C, la durata del ciclo sotto la condizione della tensione di interruzione di 2,0 V (profondità di carica e scarica 100%).

La Figura 1 mostra che la capacità residua della batteria è ancora superiore all'80% della capacità iniziale dopo che il ciclo supera le 1600 volte. Sebbene il costo attuale delle batterie di alimentazione LiFePo4 sia leggermente superiore a quello delle batterie al piombo, la maggiore durata della batteria ridurrà significativamente i costi di utilizzo e manutenzione dei veicoli elettrici.

2. Prestazioni di scarico a velocità diverse

Poiché le batterie LiFePO4 possono essere scaricate a velocità diverse nelle applicazioni pratiche, la capacità di scarica diminuisce rapidamente in alcuni sistemi di batterie all'aumentare della corrente di scarica. Pertanto, per comprendere le prestazioni di scarica delle batterie LiFePO4 a velocità elevate, scaricare la batteria LiFePO4 da 20 Ah rispettivamente a 0,5 C, 1 C e 3 C. I risultati sono mostrati nella Figura 2.

Si può vedere dalla Figura 2 che quando la corrente di scarica viene aumentata da 0,5 C a 3 C, la capacità di scarica della batteria diminuisce leggermente, ma solo di meno del 5%, suggerendo che la batteria al litio ferro fosfato è ancora buona a velocità elevate sta lavorando. Allo stesso tempo, la velocità di scarica 3C può soddisfare le esigenze dei veicoli elettrici in condizioni di scarica ad alta velocità, quindi i veicoli elettrici hanno forti capacità di salita e accelerazione.

Leggi anche: In che modo gli smart contract stanno cambiando il modo di gestire le aziende?

3. Elevata potenza di ricarica

Le prestazioni di ricarica rapida della batteria possono far sì che i veicoli elettrici utilizzino metodi di ricarica di emergenza in situazioni impreviste, il che è più conveniente per l'uso di veicoli elettrici. La Figura 3 mostra i risultati del test di una batteria con una capacità effettiva di 20 Ah caricata con una corrente di 3 C, raggiungendo 3,65 V, e poi passata alla carica a tensione costante.

Dalla Figura 3 si può vedere che la capacità della batteria cambia linearmente nel tempo nella fase iniziale della carica. Può raggiungere il 55% della capacità della batteria in 15 minuti, il 90% in 25 minuti e oltre il 95% in 30 minuti. Ciò dimostra che la batteria LiFePO4 può essere caricata a una velocità maggiore e la batteria può essere caricata completamente in breve tempo.

Leggi anche: 10 migliori strumenti di test A/B per aumentare il tuo business

4. La sicurezza delle batterie LiFePO4

I materiali LiFePO4 sono chimicamente molto stabili, in particolare la stabilità alle alte temperature è molto buona. Anche temperature molto elevate non possono essere decomposte per rilasciare ossigeno, quindi le prestazioni di sicurezza delle batterie al litio ferro fosfato sono molto buone. Non sono facili da bruciare ed esplodere e altri pericoli.

Con un buon design strutturale, la sicurezza è stata ulteriormente migliorata in modo che la batteria non bruci o esploda in caso di impatto, puntura dell'ago, cortocircuito, ecc. La Figura 4 mostra un pacco batteria LiFePO4 da 20 Ah completamente carico, un un chiodo di 8 mm di diametro ha perforato rapidamente il pacco batteria e sono state registrate le variazioni di tensione e temperatura del pacco batteria.

Come si vede dalla Figura 4, all'inizio dell'inserimento del chiodo, a causa del cortocircuito interno, la tensione della batteria scende rapidamente, viene rilasciata una certa quantità di calore e la temperatura sale.

Tuttavia, poiché il vuoto interno della batteria diminuisce notevolmente dopo la perforazione, la parte di contatto in cortocircuito si deforma e si verifica uno scarso contatto. A questo punto non viene più emesso calore, quindi la tensione tende a stabilizzarsi e la temperatura della batteria sale solo leggermente.

5. Densità energetica della batteria LiFePO4

La densità energetica del peso è un indicatore importante delle prestazioni della batteria. La Figura 5 mostra che un fosfato di ferro e litio da 20 Ah è completamente carico e una velocità di 0,3 C scaricata a 2,0 V. La curva di scarica può essere integrata per ottenere l'energia rilasciata dalla batteria.

Dopo il calcolo integrale, la batteria al litio ferro fosfato da 20 Ah ha rilasciato 70,7 Wh di energia. Il peso della batteria è di 580 g, quindi la densità di energia del peso della batteria al litio ferro fosfato può essere calcolata in 121,90 Wh/kg.

Leggi anche: 10 migliori vantaggi dell'utilizzo di un grafico PERT per la pianificazione del progetto

6. Scarica della batteria LiFePo4 a diverse temperature

A causa delle grandi differenze regionali nell'uso dei veicoli elettrici, alcuni luoghi hanno condizioni meteorologiche a bassa temperatura in inverno e la bassa temperatura avrà inevitabilmente un certo impatto sulle prestazioni della batteria.

Pertanto, per comprendere le prestazioni di scarica delle batterie LiFePO4 a basse temperature, il test sarà una batteria LiFepP4 da 20 Ah conservata a -20 ℃, -10 ℃, 0 ℃, 25 ℃ e 55 ℃ per 20 ore. Quindi in questo ambiente a bassa temperatura a 0,3 °C volte la velocità di scarica (a temperatura ambiente, capacità di scarica di 0,3 °C del 100%). I risultati sono mostrati nella Figura 6.

La Figura 6 mostra che la batteria LiFePO4 può rilasciare solo circa il 55% della sua capacità a temperatura ambiente a -20°C, quindi potrebbe influire negativamente sui veicoli elettrici durante il funzionamento. Tuttavia, la capacità di scarica di una singola batteria diminuisce maggiormente al diminuire della temperatura. I veicoli elettrici di solito combinano centinaia di batterie e, quando la batteria è in funzione, viene rilasciato del calore e la temperatura della batteria deve aumentare.

Pertanto, nei pacchi batteria nelle applicazioni pratiche, il problema della scarica a bassa temperatura non è molto grave. Durante il test, a causa dell'ampia superficie specifica esposta di una singola batteria, la temperatura è uguale alla temperatura ambiente, quindi la capacità di scarica ne risente notevolmente. A temperature più elevate, le batterie LiFePO4 sono meno colpite. Ad esempio, la capacità di scarica della batteria a 55°C è leggermente aumentata rispetto a 25°C.

La ricerca di cui sopra mostra che la batteria al litio ferro fosfato ha una lunga durata, un'elevata sicurezza e densità di energia. Allo stesso tempo, poiché la batteria RV al litio non utilizza piombo, cadmio, mercurio, cromo esavalente e altri metalli pesanti tossici nell'intero processo produttivo, i materiali di imballaggio della batteria non contengono bifenili polibromurati ed eteri di difenile polibromurati e il LiFePO4 la batteria è anche più rispettosa dell'ambiente. Pertanto, la batteria al litio ferro fosfato troverà un'applicazione più ampia nei veicoli elettrici e nello stoccaggio di energia chimica su larga scala.