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磷酸铁锂澳门新葡萄京app与钛酸锂澳门新葡萄京app哪个好?

在锂澳门新葡萄京app家族里面,磷酸铁锂澳门新葡萄京app与钛酸锂澳门新葡萄京app具有比较好的电化学性能,很多对澳门新葡萄京app有需求,但对澳门新葡萄京app又不了解的朋友很纳闷,磷酸铁锂澳门新葡萄京app与钛酸锂澳门新葡萄京app哪个更好?下面从它们各自的优缺点对比哪个更好。

钛酸锂澳门新葡萄京app

1、钛酸锂澳门新葡萄京app

钛酸锂澳门新葡萄京app具有体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全稳定绿色环保等特点,所以在通信电源领域具有非常广泛的应用前景。

钛酸锂作为负极材料时电位平台高达1.55V,比传统石墨负极材料高出1V还多,虽然损失了一些能量密度,但也意味着澳门新葡萄京app更加安全。技术专家卢蓝光曾表示,澳门新葡萄京app快速充电时对负极电压需求比较低,但如果过低,锂澳门新葡萄京app就容易析出非常活泼的金属锂,这种锂离子不仅导电,还能跟电解液起反应,然后释放热量,产生可燃气体,引发火灾。而钛酸锂因为高出来的1V电压避免了负极电压为0的情况,也就间接避免了锂离子的析出,从而保证了澳门新葡萄京app的安全性。

由于钛酸锂澳门新葡萄京app在高温、低温环境中均可以达到安全使用,也体现出其耐宽温(尤其耐低温)的重要优势。目前,银隆钛酸锂澳门新葡萄京app的安全工作温度区域在-50度到65度之间,而普通石墨类负极澳门新葡萄京app在温度低于-20度时能量就开始衰减,

-30度时充电容量仅为充电总容量的14%,在严寒天气下根本无法正常工作。此外,由于钛酸锂澳门新葡萄京app即便过度充电,也仅有1%的体积变化,被称为零应变材料,这使其有着极长的寿命。银隆董事长魏银仓曾表示,银隆钛酸锂澳门新葡萄京app寿命可达30年,与汽车使用寿命相当,而普通石墨负极材料澳门新葡萄京app平均寿命不过3-4年。

从全寿命周期看,钛酸锂澳门新葡萄京app成本更低。

钛酸锂的最后一个优势是快速充放电能力强,充电倍率高。目前银隆钛酸锂澳门新葡萄京app的充电倍率有10C、甚至20C,而普通石墨负极材料的澳门新葡萄京app充电倍率仅有2C-4C。基于钛酸锂澳门新葡萄京app的这些技术特点,业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。拿公交车来说,一般单趟里程不超过4公里,每次终点站进站等待到下次发车时间间隔至少需要几分钟时间。这时钛酸锂澳门新葡萄京app能量密度低的劣势不会影响客车的使用,反而体现出澳门新葡萄京app快充的好处。作为公共交通工具,公交车对澳门新葡萄京app的安全性、耐用性都提出了更高要求。

钛酸锂澳门新葡萄京app存在问题以及不足之处:

虽然极佳的安全性能使得对钛酸锂离子澳门新葡萄京app的研究成为热点,但是Li,Ti,0。材料本身的较低的电子电导率(10-13S/cm)和锂离子扩散系数(10-10~10-13cm2/S)极大地限制了在大倍率充放下的应用。有学者研究表明,将Li4Ti5012的颗粒尺寸纳米化以后可以扩大有效的反应面积和减小扩散距离,从而显著的提升材料的倍率性能。但是需要指出的是,材料颗粒纳米化的过程往往比较困难,需要较高的成本,目前难以实现大规模的工业生产。

钛酸锂澳门新葡萄京app在循环使用中会发生持续产气,导致澳门新葡萄京app包鼓胀,高温时尤其严重,影响正负极的接触,增加澳门新葡萄京app阻抗,影响澳门新葡萄京app性能的发挥。这也是限制负极材料钛酸锂广泛应用到澳门新葡萄京app中的主要障碍之一。

2、磷酸铁锂澳门新葡萄京app

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(1)磷酸锂铁澳门新葡萄京app的优点

1.LiFePO,澳门新葡萄京app的标称电压是3.2V(稳定的放电平台)、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V;。

2.比容量大,高效率输出:标准放电为2~5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10S)可达20C;

3.工作温度范围宽广(-20℃—+75℃),高温时性能良好:外部温度65℃时内部温度则高达95℃,澳门新葡萄京app放电结束时温度可达160℃,澳门新葡萄京app内部结构安全、完好;

4.即使澳门新葡萄京app内部或外部受到伤害,澳门新葡萄京app不燃烧、不爆炸、安全性最好;

5.极好的循环寿命,在100%DOD条件下,可以充放电2000次以上;(原因:磷酸铁锂晶格稳定性好,锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大,故而具有良好的可逆性。存在的不足是电子离子传到率差,不适宜大电流的充放电,在应用方面受阻。解决方法:在电极表面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。

6.过放电到零伏也无损坏,零电压存放7天后澳门新葡萄京app无泄漏,性能良好,容量为100%;存放30天后,无泄漏、性能良好,容量为98%;存放30天后的澳门新葡萄京app再做3次充放电循环,容量又恢复到100%。

7.可快速充电,自放电少,无记忆效应:可大电流2C快速充放电,在专用充电器下,1.5C充电40分钟内即可使澳门新葡萄京app充满,起动电流可达2C;

8.高能量密度

其理论比容量为170mAh/g,产品实际比容量可超过140mAh/g(0.2C,25℃);

9.安全性

是目前最安全的锂离子澳门新葡萄京app正极材料;不含任何对人体有害的重金属元素;

10.无记忆效应

11.充电性能

磷酸铁锂正极材料的锂澳门新葡萄京app,可以使用大倍率充电,最快可在1小时内将澳门新葡萄京app充满。

原料来源丰富、价廉,环境友好,不含任何对人体有害的重金属元素

12、热稳定性好

磷酸铁锂热稳定性很好,FePO4在210~410C的温度范围内放出的热量仅为210j/g;

LiCoO2充电状态(CoO2)开始分解产生氧气的温度为240℃,放出热量约为1000j/g

13、循环性能好

由于LiFePO4与FePO4结构相似,锂离子脱出/嵌入后,LiFePO4晶体结构几乎不发生重排。

8.低成本;

9.对环境无污染。

(2)磷酸铁锂澳门新葡萄京app缺点

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子澳门新葡萄京app的正极材料,从政府、科研机构、企业甚至是证券企业等市场分析员都看好这一材料,将其作为动力型锂离子澳门新葡萄京app的发展方向。分析其原因,主要有下列两点:首先是受到美国研发方向的影响,美国Valence与A123企业最早采用磷酸铁锂做锂离子澳门新葡萄京app的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子澳门新葡萄京app使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷,归结起来主要有以下几点:

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起澳门新葡萄京app的微短路,是澳门新葡萄京app中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子澳门新葡萄京app正极材料的主要原因。

2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子澳门新葡萄京app的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁澳门新葡萄京app低温性能的时候,他用terrible来形容,他们对磷酸铁锂型锂离子澳门新葡萄京app测试结果表明表明磷酸铁锂澳门新葡萄京app在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁澳门新葡萄京app在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下,设备根本就无法启动工作。

3、材料的制备成本与澳门新葡萄京app的制造成本较高,澳门新葡萄京app成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富,成本也较低,但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低,即使去掉前期的研发成本,该材料的工艺成本加上较高的制备澳门新葡萄京app的成本,会使得最终单位储能电量的成本较高。

4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。

5、常识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产品成本将会进一步提高。

从上面的对比来看,总体来说磷酸铁锂澳门新葡萄京app要比钛酸锂澳门新葡萄京app要好些,能被市场接受和商业应用的前景更广阔。

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