La diferencia entre la batería de fosfato de hierro y litio, la batería de polímero de litio y la batería de litio ternaria

Al igual que al comprar un auto, se considera el motor. Al comprar una fuente de energía, la batería también es un factor clave. Esta es la parte de almacenamiento de energía de la batería. La calidad de la celda determina directamente la calidad de la batería, y la calidad de la batería determina la calidad del suministro de energía. Además, es una garantía de seguridad. La celda de la batería puede implementar protección contra sobrecorriente, sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito, sobrecorriente y sobretemperatura, entre otras. Una buena batería tiene una larga vida útil, un rendimiento estable y es segura. La vida útil de la batería, la carga y descarga de vehículos eléctricos y todas las aplicaciones de las fuentes de energía en exteriores también están inextricablemente ligadas a las funciones de las baterías.

Las baterías más utilizadas en el mercado son las de fosfato de hierro y litio, las de polímero de litio y las ternarias de litio. Estas tres baterías tienen sus propias características. ¿Cuál es la diferencia entre ellas?

1. Batería LiFePo4

Una batería de fosfato de hierro y litio es una batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material de electrodo positivo. Los materiales catódicos de las baterías de litio incluyen principalmente óxido de cobalto y litio, manganato de litio, niquelato de litio, materiales ternarios y fosfato de hierro y litio. Entre ellos, el óxido de cobalto y litio es actualmente el material catódico utilizado en la mayoría de las baterías de iones de litio. El material catódico de LiFePO₄ presenta una amplia gama de materias primas, una larga vida útil, un alto índice de seguridad y una baja contaminación ambiental. Además, presenta un excelente rendimiento integral en una amplia variedad de materiales catódicos.

Al cargar una batería de fosfato de hierro y litio LiFePO4 , el ion de litio (Li) del electrodo positivo migra a través de la membrana de polímero hacia el electrodo negativo; durante la descarga, el ion de litio (Li) del electrodo negativo migra a través de la membrana hacia el electrodo positivo. Las baterías de iones de litio reciben su nombre de los iones de litio que se mueven de un lado a otro durante la carga y la descarga.

Ventajas de la batería de fosfato de hierro y litio:

• La batería de fosfato de hierro y litio tiene una larga vida útil, más de 2000 veces superior. En las mismas condiciones, puede durar entre 7 y 8 años.
• Segura de usar. La batería de fosfato de hierro y litio ha sido sometida a rigurosas pruebas de seguridad y no explotará ni siquiera en un accidente de tráfico.
• Carga rápida. Con un cargador específico, la batería se carga completamente en 40 minutos a 1,5 °C.
• La batería de fosfato de hierro y litio es resistente a altas temperaturas y el valor del aire caliente de la batería de fosfato de hierro y litio puede alcanzar de 350 a 500 grados Celsius.
• La batería de fosfato de hierro y litio tiene una gran capacidad.
• La batería de fosfato de hierro y litio no tiene efecto memoria.
• Las baterías de fosfato de hierro y litio son respetuosas con el medio ambiente, no tóxicas, respetuosas con el medio ambiente, con una amplia gama de materias primas y precios relativamente asequibles.

2. Batería de polímero de litio

Las baterías de polímero de litio generalmente se refieren a baterías de polímero de iones de litio. Los materiales positivos y negativos utilizados en las baterías de polímero de litio son los mismos que los iones de litio líquidos. Los materiales del electrodo positivo se dividen en óxido de cobalto de litio, manganato de litio, materiales ternarios y materiales de fosfato de hierro y litio. El electrodo negativo está hecho de grafito y el principio de funcionamiento de la batería es esencialmente el mismo. El principio de las baterías de polímero de litio es el mismo que el del litio líquido. La principal diferencia es que el electrolito es diferente del litio líquido. La estructura principal de la batería incluye tres elementos: electrodo positivo, electrodo negativo y electrolito. La llamada batería de polímero de iones de litio significa que al menos una o más de estas tres estructuras principales utiliza materiales poliméricos como sistema de batería principal. En el sistema de batería de polímero de iones de litio desarrollado actualmente, los materiales poliméricos se utilizan principalmente en los electrodos positivos y el electrolito.

Ventajas de las baterías de polímero de litio:

• El voltaje de funcionamiento de una sola batería es de 3,6 V a 3,8 V, lo que es mucho más alto que el voltaje de 1,2 V de las baterías de níquel-hidrógeno y níquel-cadmio.
• Gran densidad de capacidad, su densidad de capacidad es de 1,5 a 2,5 veces la de la batería Ni-MH o la batería Ni-Cd o superior.
• La autodescarga es baja y la pérdida de capacidad es mínima incluso después de un almacenamiento prolongado.
• Larga vida útil, la vida útil puede ser más de 500 veces con un uso normal.
• No tiene efecto memoria, no es necesario drenar la energía restante antes de cargar, fácil de usar.
• El rendimiento de seguridad es bueno. La batería de polímero de litio utiliza una carcasa flexible de aluminio y plástico, a diferencia de la carcasa metálica de la batería líquida. Si se produce un riesgo de seguridad, la batería líquida es propensa a explotar, mientras que la batería de polímero solo puede explotar.
• Grosor reducido, con posibilidad de fabricación más delgada. La batería ultradelgada se puede ensamblar en un paquete del tamaño de una tarjeta de crédito. Las baterías de litio líquido convencionales utilizan el método de instalar primero la carcasa y luego conectar los materiales positivo y negativo. El grosor es inferior a 3,6 mm, lo que crea un cuello de botella técnico. Las baterías de polímero no presentan este problema. El grosor puede ser inferior a 1 mm, lo que satisface la demanda actual de teléfonos móviles.
• La batería de electrolito de polímero es ligera y no requiere una carcasa metálica como embalaje exterior protector. Una batería de polímero es un 40 % más ligera que una batería de litio con carcasa de acero de la misma capacidad y un 20 % más ligera que una batería con carcasa de aluminio.
• Las baterías de polímero de alta capacidad tienen una capacidad entre un 10 % y un 15 % mayor que las baterías de acero del mismo tamaño y entre un 5 % y un 10 % mayor que las de aluminio. Son la opción preferida para teléfonos móviles con pantalla a color y teléfonos MMS. Los teléfonos MMS también utilizan principalmente baterías de polímero.
• Baja resistencia interna. La resistencia interna de las baterías de polímero es menor que la de las baterías líquidas convencionales. Actualmente, la resistencia interna de las baterías de polímero domésticas puede incluso ser inferior a 35 mΩ, lo que reduce significativamente el consumo de batería y prolonga la autonomía del teléfono móvil. Este tipo de batería de polímero de litio, que soporta una alta corriente de descarga, es ideal para modelos de control remoto y el producto más prometedor para reemplazar las baterías de Ni-MH.
• El molde se puede personalizar. Los fabricantes no se limitan a moldes estándar, sino que pueden procesarlos de forma rentable hasta obtener un tamaño adecuado. Las baterías de polímero de litio pueden aumentar o reducir el grosor de la celda según las necesidades del cliente, y se pueden desarrollar nuevos modelos. El precio es asequible y el ciclo de apertura del molde es corto. Algunos incluso se pueden adaptar a la forma del teléfono móvil para aprovechar al máximo el espacio en la carcasa y aumentar su capacidad.
• Diseño simple de la placa de circuito de protección. Gracias al uso de materiales poliméricos, el núcleo de la batería no se incendia ni explota, y la batería en sí misma proporciona suficiente seguridad. Por lo tanto, se puede asumir que el diseño del circuito de protección de la batería de polímero omite el PTC y el fusible, lo que ahorra costos de batería.

3. Batería de polímero de litio

Una batería ternaria de litio se refiere a una batería que utiliza litio, níquel, cobalto y manganato como material del electrodo positivo y grafito como material del electrodo negativo. A diferencia del fosfato de hierro y litio, una batería ternaria de litio cuenta con una plataforma de alto voltaje, lo que significa que posee mayor energía y potencia específicas para el mismo volumen o peso. Además, las baterías ternarias de litio también presentan ventajas significativas en cuanto a carga a alta velocidad y resistencia a bajas temperaturas. En comparación con las baterías de fosfato de hierro y litio, las baterías ternarias de litio son más adecuadas para los vehículos eléctricos domésticos actuales y futuros.

Las baterías ternarias de litio presentan una mejor resistencia a bajas temperaturas y constituyen la principal vía técnica para su producción. A -20 °C, las baterías ternarias de litio pueden liberar el 70,14 % de su capacidad, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio solo liberan el 54,94 %. Por ello, a bajas temperaturas, su plataforma de descarga es mucho mayor que la de las baterías de fosfato de hierro y litio, y su arranque es más rápido.

La batería de fosfato de hierro y litio es superior a la batería ternaria de litio. Su ciclo de vida teórico es 2000 veces mayor, pero su capacidad se reduce al 60 % después de 1000 ciclos. Incluso la mejor marca del sector, Tesla, solo puede mantener el 70 % de su capacidad después de 3000 ciclos, mientras que la batería de fosfato de hierro y litio mantiene el 80 % de su capacidad después del mismo ciclo.