Lithiumbatterien lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Letztere enthalten Lithium nicht in metallischem Zustand und sind wiederaufladbar. Lithium-Ionen-Batterien können aufgrund ihrer hohen technologischen Komplexität derzeit nur von Unternehmen in einigen wenigen Ländern hergestellt werden. Die am häufigsten verwendeten Lithiumbatterien auf dem Markt sind Lithium-Ionen-Batterien.
Das Funktionsprinzip einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie:
Eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie oder LiFePO4-Batterie ist eine Art von Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisenphosphat als positives Elektrodenmaterial verwendet. Die negative Elektrode besteht aus Graphit, und das Diaphragma zwischen den Elektroden ist aus PP/PE/PP (PE: Polyethylen, PP: Polypropylen). Der Elektrolyt kann mit verschiedenen Substanzen dotiert sein, wie z.B. Tributylphosphat (TBP).
Während des Ladevorgangs der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LiFePO4) werden kontinuierlich Lithium-Ionen aus der positiven Elektrode entnommen und dann zur negativen Elektrode transportiert. Wenn die Leistungsabgabe die Sättigung erreicht, sind fast alle Lithium-Ionen in der negativen Elektrode eingebettet und bilden eine Überladeschutzspannung; dies führt zu einem Sicherheitsmechanismus für die Batterie und macht sie stabiler.
Die wichtigsten Vorteile:
Ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und thermische Stabilität:
Selbst wenn die Außentemperatur 65 Grad Celsius und die Innentemperatur 94 Grad Celsius erreicht, bleibt der Lithium-Eisenphosphat-Akku sicher und entzündet sich nicht. Selbst wenn es zu einer äußeren oder inneren Beschädigung kommt. Im Gegensatz dazu können sich ternäre Lithiumbatterien bei Überhitzung entzünden oder explodieren, wodurch sie weniger sicher sind als Lithium-Eisenphosphat-Batterien.
Hervorragende Leistung in Bezug auf Zyklenlebensdauer und Erfahrung.
Selbst nach 3000 Zyklen können Lithium-Eisen-Batterien noch 80% ihrer Kapazität beibehalten. niedrigere Gesamtkosten. Herkömmliche Nickelbatterien leiden unter dem Memory-Effekt (unvollständiges Laden und Entladen über einen längeren Zeitraum hinterlässt Spuren auf der Batterie, wodurch die Batteriekapazität sinkt) und Phosphorsäure. Lithium-Eisen-Batterien müssen vor dem Aufladen nicht entladen werden.
Tragbar und mobil
Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden derzeit in kommerziellen und industriellen Solarsystemen und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Sie können das Gewicht erheblich reduzieren und die Ausdauer und Laufleistung verbessern. Anhand der Eigenschaften von Lithium-Eisenphosphat können wir leicht feststellen, dass seine Leistung für Energieanwendungen äußerst geeignet ist und es in der Elektrofahrzeugindustrie weit verbreitet ist. Die Kernstromquelle aus Lithium-Eisenphosphat kann eine unvergleichliche Sicherheit gewährleisten und gleichzeitig eine stabile und effiziente Leistung liefern.
Nachteile und Zukunft von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Alles hat zwei Seiten. Aufgrund von Faktoren wie der Partikelgröße und den Elektrolyt-Rohstoffen ist die Leistung bei hohen Temperaturen gut, aber die Leistung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien ist bei niedrigen Temperaturen schlecht. Diese Situation ist unter 0 Grad Celsius noch ausgeprägter, was sehr wichtig ist. Bis zu einem gewissen Grad ist die Leistung in hohen Breitengraden und Höhenlagen eingeschränkt. Lithiumeisenphosphat hat außerdem eine niedrige Zapf- und Verdichtungsdichte, was zu einer geringen Energiedichte führt. Dieses Problem scheint durch Nanometerisierung und Kohlenstoffbeschichtung gelöst zu werden. Mit der Zufuhr von mehr frischer Energie haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien jedoch gute Entwicklungsperspektiven in dem immer heißer werdenden Bereich der neuen Energien.
Umwelt- und Recycling-Probleme
Die Frage des Batterie-Recyclings und des Umweltschutzes ist zu einem wichtigen Anliegen bei der Entwicklung umweltfreundlicher Technologien geworden. Herkömmliche Batterien verursachen eine erhebliche Umweltverschmutzung, da das gesellschaftliche Bewusstsein für das Recycling gering ist und keine spezifischen Maßnahmen ergriffen werden. Lithium-Eisenphosphat-Batterien enthalten jedoch keine umweltschädlichen Schwermetalle oder seltenen Metalle, sind von der SGS als ungiftig und ungiftig zertifiziert und entsprechen den europäischen ROHS-Vorschriften.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden umweltfreundlich hergestellt und verwendet. Die Rückgewinnung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien hängt von der Leistung des Anodengraphits ab, der sich schneller abbaut als das Kathodenmaterial LiFePO4. Die Forschung zur Rückgewinnung von Graphit als Kathodenmaterial ist begrenzt, da Graphit relativ preiswert und in relativ geringer Menge vorhanden ist und das Recycling möglicherweise nicht ideal ist.
Die chemische Ausfällung ist ein Verfahren zum Recycling gebrauchter Batterien. Das wirtschaftlich wertvollste Li und Fe wird als chemischer Rohstoff zurückgewonnen und recycelt. Auch die Hochtemperatur-Reparatur-/Regenerierungstechnologie in fester Phase und die Auslaugungstechnologie unter Verwendung von Thiobacillus ferrooxidans ziehen die Aufmerksamkeit der Forschung auf sich.
Die Anwendung des Laminierungsverfahrens in Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Die Fortschritte bei den Methoden zur Steuerung der Automatisierung haben dazu geführt, dass bei der Herstellung von Null-Lithium-Eisenphosphat-Batterien immer häufiger Laminierungsverfahren mit hoher Dichte eingesetzt werden. Dieser Trend bringt jedoch Probleme für die Batteriehersteller mit sich. Nach dem Wechsel von der Wicklung zur Laminierung gelangen häufig überlappende Polstücke in den Verarbeitungsprozess, wodurch die gesamte Lithiumbatteriezelle verschrottet werden muss und die Betriebskosten steigen.
