Vergleich der Leistung von LiFePO4-Batterien, LiMn2O4-Batterien und LiCoO₂-Batterien

Welcher ist besser: Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Mangansäure- oder Lithium-Kobaltsäure-Akku? Derzeit ist bei Akkumulatoren ein Trend zur gemeinsamen Entwicklung mehrerer Technologien zu beobachten, vor allem bei den vier Batteriematerialien Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Kobaltsäure und Lithium-Mangansäure in ihren jeweiligen Anwendungsbereichen.

, einen bestimmten Marktanteil einnehmen. Heute wird gesagt, dass die Leistung der Eisenphosphat-Lithiumbatterie, der Mangansäure-Lithiumbatterie und der Lithium-Kobaltsäure-Lithiumbatterie besser ist.

LiFePO4 Batterie

Lithiumeisenphosphat ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat als positives Material verwendet. Seine Eigenschaften sind der Verzicht auf Kobalt und andere wertvolle Elemente, der niedrige Rohstoffpreis und der reiche Phosphor- und Eisengehalt der Erde, sodass es keine Versorgungsprobleme geben wird. Mit einer moderaten Betriebsspannung (3,2 V), einer großen Kapazität pro Gewichtseinheit (170 mAh/g), hoher Entladeleistung, schneller Aufladung und langer Lebensdauer ist es in Umgebungen mit hohen Temperaturen und großer Hitze stabil.

Im Vergleich zu den heute auf dem Markt gängigeren Lithium-Kobalt- und Mangan-Batterien haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien mindestens fünf Vorteile: höhere Sicherheit, längere Lebensdauer, keine Schwer- und seltenen Metalle (niedrige Rohstoffkosten), Unterstützung für Schnellladen, Betriebstemperaturbereich.

Eisenphosphat-Lithiumbatterien weisen einige Leistungsmängel auf, wie etwa eine geringe Vibrationsdichte und Verdichtungsdichte, was zu einer geringen Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterien, höheren Materialvorbereitungskosten und Batterieherstellungskosten, einer geringen Batterieausbeute, mangelhafter Konsistenz, mangelhafter Produktkonsistenz und Problemen mit dem geistigen Eigentum führt.

LiMn2O4-Batterie

Lithium-Mangan-Säure ist eine positive Batterie aus Lithium-Manganat-Material mit einer Nennspannung von 3,8 V und gilt derzeit als gängige Batterie. Diese Batterie hat eine mittlere Energiedichte, eine lange Lebensdauer, ist sicher und umweltfreundlich und unterliegt keinen Patentbeschränkungen. Lithium-Mangan-Säure ist jedoch nicht sehr stabil, zersetzt sich leicht und bildet Gase, kann leicht aufquellen und hat eine schlechte Hochtemperaturbeständigkeit.

Lithium-Mangan-Säure ist eine positive Batterie aus Lithium-Manganat-Material mit einer Nennspannung von 3,8 V und gilt derzeit als gängige Batterie. Diese Batterie hat eine mittlere Energiedichte, eine lange Lebensdauer, ist sicher und umweltfreundlich und unterliegt keinen Patentbeschränkungen. Lithium-Mangan-Säure ist jedoch nicht sehr stabil, zersetzt sich leicht und bildet Gase, kann leicht aufquellen und hat eine schlechte Hochtemperaturbeständigkeit.

Kurz gesagt, bei der Erkennung einer geeigneten Lithium-Mangan-Säure-Batterie kommt es im Allgemeinen nicht zu Sicherheitsunfällen. Die feste Struktur der Lithium-Mangan-Säure führt dazu, dass ihre Oxidationsleistung viel geringer ist als die von Lithium-Kobalt. Selbst bei einem externen Kurzschluss kann die Extraktion des Lithiummetalls durch Verbrennung und Explosion grundsätzlich vermieden werden.

LiCoO₂ - Batterie

Lithium-Kobalt kann als Vorläufer des positiven Materials für Lithiumbatterien angesehen werden. Seine elektrochemischen Eigenschaften sind überlegen und die Schwingungsdichte hoch. Lithium-Kobalt-Säure-Batterien bieten die Vorteile struktureller Stabilität, hoher Kapazität und herausragender Gesamtleistung. Ihre Nachteile sind jedoch offensichtlich: schlechte Sicherheitsleistung und sehr hohe Kosten, sodass sie derzeit nur im Markt für digitale Elektronik mit einem relativ breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden.

Das wichtigste Merkmal bei der Vorbereitung ist, dass nach einer vollständigen Ladung noch eine große Anzahl von Lithiumionen im Pluspol verbleiben. Das heißt, der Minuspol kann keine weiteren Lithiumionen aufnehmen. Bei Überladung wandern die überschüssigen Lithiumionen vom Pluspol dennoch zum Minuspol, da sie die Umwandlung nicht vollständig aufnehmen können und am Minuspol wieder metallisches Lithium bilden. Da metallisches Lithium ein verzweigter Kristall ist, spricht man von einem Verzweigungskristall. Sobald sich ein Verzweigungskristall gebildet hat, kann er die Membran durchstoßen und einen inneren Kurzschluss verursachen. Da die Hauptbestandteile des Elektrolyten Carbonate sind und die Flamm- und Siedepunkte niedrig sind, können sie bei höheren Temperaturen verbrennen oder sogar explodieren. Die Bildung von Lithiumkristallen lässt sich bei Lithiumbatterien mit geringer Kapazität relativ einfach kontrollieren. Daher sind Lithium-Kobalt-Batterien derzeit auf Batterien mit geringer Kapazität wie tragbare elektronische Geräte beschränkt und können nicht für Leistungsbatterien verwendet werden.

Vergleich von Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Mangan-Säure und Lithium-Kobalt-Säure

Aus Sicht der Sicherheitsstabilität ist die Sortierung von hoch nach niedrig: Lithium-Eisenphosphat-Batterie, Lithium-Mangan-Säure-Lithium-Batterie, Lithium-Kobalt-Säure-Lithium-Batterie

Aus Sicht der Energiedichte werden Lithium-Kobalt-Säure-, Lithium-Mangan-Säure-Lithiumbatterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien nach ihrer Zykluslebensdauer sortiert und nach ihrem Eintritt sortiert: Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Mangan-Säure-Lithiumbatterien und Lithium-Kobalt-Säure-Lithiumbatterien. Auf dem Markt für Fahrzeuge mit alternativer Energie werden verschiedene Batterietypen verwendet, von der nationalen Förderung von Lithium-Eisenphosphat bis hin zu den aufkommenden Triamcinal-Lithiumbatterien in der Branche. Dies verwirrt nicht nur die Verbraucher, sondern auch viele Praktiker. In den zukünftigen Entwicklungsaussichten des Marktes werden Brennstoffzellen und Festkörperbatterien mit dem allgemeinen technologischen Fortschritt und den damit verbundenen unterstützenden Verbesserungen letztendlich eine bestimmte Marktposition einnehmen, aber kurzfristig wird dies nicht ausreichen, um die Marktposition von Lithium-Eisenphosphat-Batterien zu beeinflussen.