U heeft geen artikelen in uw winkelwagen.
Vergeleken met traditionele waterige secundaire batterijen zoals loodzuur-, nikkel-waterstof- en nikkel-cadmiumbatterijen, hebben LiFePO4 lithium-ionbatterijen de voordelen van een lange levensduur en hoge energiedichtheid, evenals een hoge batterijveiligheid. Van de verschillende batterijsystemen zijn LiFePO4-batterijen het meest veelbelovende batterijsysteem geworden. Daarom worden LiFePO4-batterijen veel gebruikt in de stroomvoorziening van elektrische voertuigen, grootschalige energieopslag, communicatiebasisstations en elektrische fietsen. In dit artikel worden voornamelijk de levensduur van de cyclus, de snelle laad-ontlaadprestaties, de acupunctuurveiligheid en de gewichtsenergiedichtheid van LiFePO4 lithium -ionbatterijen bestudeerd en uitgewerkt.
Als een van de belangrijkste componenten van elektrische voertuigen zijn batterijen feitelijk goed voor ongeveer de helft van de kosten van elektrische voertuigen. Daarom bepaalt de levensduur van de batterij rechtstreeks de kosten van het gebruik van elektrische voertuigen. Vanwege de stabiele chemische eigenschappen van de positieve en negatieve materialen van LiFePO4 -batterijen zijn het laadvolume en de spanningsverandering tijdens het ontlaadproces erg klein, waardoor de levensduur van de cyclus erg lang is. Figuur 1 laat zien dat een 20Ah LiFePO4-accu wordt opgeladen met een stroomsterkte van 1C tot 3,65V en vervolgens wordt omgezet naar een constante spanning totdat de stroom daalt naar 0,02C; de ontlaadstroom is 1C, de levensduur van de cyclus onder de voorwaarde van een uitschakelspanning van 2,0V (laad- en ontlaaddiepte 100%).
Fig.1 Cycli van een 20Ah LiFePO4-batterij
Zoals te zien is in Figuur 1, is de resterende capaciteit van de batterij nog steeds meer dan 80% van de initiële capaciteit nadat de cyclus meer dan 1600 keer heeft geduurd. Hoewel de huidige kosten van LiFePo4- voedingsbatterijen iets hoger zijn in vergelijking met loodzuurbatterijen, zal de langere levensduur van de batterij de gebruiks- en onderhoudskosten van elektrische voertuigen aanzienlijk verlagen.
Omdat LiFePO4-accu's in praktische toepassingen met verschillende snelheden kunnen worden ontladen, neemt bij sommige accusystemen de ontlaadcapaciteit van de accu snel af naarmate de ontlaadstroom toeneemt. Om de ontladingsprestaties van LiFePO4-batterijen bij hoge snelheden te begrijpen, moet u de 20Ah LiFePO4-batterij daarom respectievelijk bij 0,5 °C, 1 °C en 3 °C ontladen. De resultaten worden weergegeven in afbeelding 2.
Afb. 2 Een 20Ah LiFePO4-accu met verschillende snelheden ontladen
Uit figuur 2 blijkt dat wanneer de ontlaadstroom toeneemt van 0,5 °C naar 3 °C, de ontladingscapaciteit van de batterij enigszins afneemt, maar slechts met minder dan 5%, wat aangeeft dat de LiFePO4-BATTERIJ nog steeds goed presteert bij hoge snelheden. Tegelijkertijd kan de 3C-ontladingssnelheid voldoen aan de behoeften van elektrische voertuigen onder hoge ontladingsomstandigheden, zodat elektrische voertuigen sterke klim- en acceleratiemogelijkheden hebben.
De snelle oplaadprestaties van de batterij kunnen ervoor zorgen dat elektrische voertuigen in onverwachte situaties noodlaadmethoden gebruiken, wat handiger is voor het gebruik van elektrische voertuigen. Figuur 3 toont de testresultaten van een accu met een werkelijke capaciteit van 20 Ah, die wordt opgeladen met een stroom van 3 C en 3,65 V bereikt en vervolgens wordt overgeschakeld op laden met constante spanning.
Afb.3 Een 20Ah LiFePO4-batterij opladen bij 3C
Uit Figuur 3 blijkt dat de capaciteit van de batterij lineair verandert met de tijd in de beginfase van het opladen. Het kan 55% van de batterijcapaciteit bereiken in 15 minuten, 90% in 25 minuten en meer dan 95% in 30 minuten. Hieruit blijkt dat de LiFePO4-accu sneller kan worden opgeladen en dat de accu in korte tijd volledig kan worden opgeladen.
LiFePO4-materialen zijn chemisch zeer stabiel, vooral de stabiliteit bij hoge temperaturen is zeer goed, zelfs bij zeer hoge temperaturen kunnen ze niet ontleden om zuurstof vrij te maken, dus de veiligheidsprestaties van de lithiumijzerfosfaatbatterij zijn zeer goed, niet gemakkelijk te verbranden en te exploderen en andere gevaren. Met een redelijk structureel ontwerp is de veiligheid verder verbeterd, zodat de batterij niet zal verbranden of exploderen bij een botsing, naaldprik, kortsluiting, enz. Figuur 4 toont een 20 Ah LiFePO4-batterij die volledig is opgeladen. Er werd een stalen spijker met een diameter van 8 mm gebruikt om de batterij snel te doorboren en de spannings- en temperatuurveranderingen van de batterij werden geregistreerd.
Afb. 4 Spanning en temperatuur van de 20Ah LiFePO4-batterij na het doorprikken
Zoals te zien is in figuur 4, daalt de batterijspanning aan het begin van het doorboren van de nagel, als gevolg van de interne kortsluiting, snel, komt er een bepaalde hoeveelheid warmte vrij en stijgt de temperatuur van de batterij. Omdat het interne vacuüm van de batterij echter aanzienlijk daalt na het doorboren, wordt het kortsluitcontactgedeelte vervormd en ontstaat er slecht contact. Op dit punt wordt er geen warmte meer afgegeven, waardoor de spanning de neiging heeft zich te stabiliseren en de accutemperatuur slechts licht stijgt.
De energiedichtheid van het gewicht is een belangrijke indicator voor de prestaties van de batterij. Figuur 5 toont een volledig opgeladen lithium-ijzerfosfaat van 20 Ah en een ontlading met een snelheid van 0,3 C tot 2,0 V. De ontladingscurve kan worden geïntegreerd om de energie te verkrijgen die vrijkomt door de accu. Volgens de integrale berekening kwam er uit de 20 Ah lithium-ijzerfosfaat accu 70,7 Wh aan energie vrij. Het gewicht van de batterij is 580 g, dus de gewichtsenergiedichtheid van de lithium-ijzerfosfaatbatterij kan worden berekend als 121,90 Wh/kg.
Afb. 5 Ontlaadenergie van een 20Ah LiFePO4-accu bij 0,3C
Vanwege de grote regionale verschillen in het gebruik van elektrische voertuigen zijn er in de winter op sommige plaatsen weersomstandigheden met lage temperaturen, en de lage temperatuur zal onvermijdelijk een zekere impact hebben op de prestaties van de batterij. Om de ontladingsprestaties van lithium-ijzerfosfaat-batterijen bij lage temperaturen te begrijpen, zal de test daarom een 20Ah LiFepP4-batterij zijn die gedurende 20 uur wordt opgeslagen bij -20℃, -10℃, 0℃, 25℃ en 55. Dan in deze lage temperatuuromgeving bij 0,3°C maal de ontladingssnelheid (bij kamertemperatuur 0,3°C ontladingscapaciteit van 100%). De resultaten worden weergegeven in Figuur 6.
Afb. 6 Ontladingscapaciteit van een 20Ah LiFePO4-accu bij verschillende temperaturen
Zoals je kunt zien in Figuur 6 kan de LiFePO4-batterij slechts ongeveer 55% van zijn capaciteit vrijgeven bij kamertemperatuur en bij -20°C. Dit kan dus een nadelig effect hebben op elektrische voertuigen tijdens het gebruik. In feite is het echter duidelijk dat de ontladingscapaciteit van een individuele batterij sterker afneemt naarmate de temperatuur daalt. Elektrische voertuigen combineren meestal honderden batterijen samen, en wanneer de batterij werkt, komt er wat warmte vrij en moet de temperatuur van de batterij stijgen. Daarom is het probleem van ontlading bij lage temperatuur voor batterijpakketten in praktische toepassingen niet erg ernstig. Tijdens de test is de temperatuur gedurende de hele test, vanwege het grote blootgestelde specifieke oppervlak van een enkele batterij, in wezen hetzelfde als de omgevingstemperatuur, waardoor de ontladingscapaciteit sterk wordt beïnvloed. Bij hogere temperaturen hebben LiFePO4-batterijen minder last van. Zo wordt de ontladingscapaciteit van de accu bij 55°C slechts licht verhoogd ten opzichte van 25°C.
Uit bovenstaand onderzoek blijkt dat lithium-ijzerfosfaatbatterijen een lange levensduur, hoge veiligheid en energiedichtheid hebben. Omdat de Lifepo4-batterij in het gehele productieproces geen lood, cadmium, kwik, zeswaardig chroom en andere giftige zware metalen gebruikt, bevatten de verpakkingsmaterialen van de batterij geen polybroombifenylen en polybroomdifenylethers, en is de LiFePO4-batterij ook milieuvriendelijker. Daarom zal de lithium-ijzerfosfaatbatterij bredere toepassing vinden op het gebied van elektrische voertuigen en grootschalige chemische energieopslag.
Let op: dit artikel is afkomstig van internet en moet bij overtreding worden verwijderd.
Leider erfährt man kaum etwas, wie hoch der Entladestrom einer LiFePO4 Batterie denn nun sein darf, bevor das System abschaltet. Ich brauche einen leichten Akku, um nach einer Kenterung meines Segelbootes eine Pumpe, die bei 12 Volt mit 15 Ampere abzusichern ist. Sie soll max 15 Minuten laufen.
Funktioniert das nicht, dann habe ich, wenn ich mal alleine auf dem See bin, ein ziemliches Problem. Mein LiFePO4 Akku hat 12 Volt und eine Kapazität von 8,5 Ah. Das sollte reichen, aber ob es so ist, erklärt einem niemand. Ich habe deshalb einen Blei-Akku mit gleichen Werten und dem dreifachen Gewicht wieder eingebaut. Ziemlich blöd, dass man kaum etwas über den zulässigen Entladestrom erfährt.
Grüße – Dieter