Litiu-ion vs. Litiu-Fier: Diferențele și avantajele

Nu este întotdeauna ușor să introduceți baterii noi atunci când utilizați surse de alimentare pentru a opera componentele încorporate. Baterii care pot stoca o cantitate considerabilă de energie, sunt suficient de ușoare pentru a fi transportate sau mutate, și sunt sigure pentru utilizator sunt necesare pentru tehnologii mai noi, cum ar fi smartphone-urile, Vehicule electrice, și scule electrice portabile. Toate aceste avantaje sunt oferite de bateriile cu litiu pentru dispozitivele mobile, automobile, dispozitive medicale, și chiar stocarea energiei în rețea.

Chimie combinate litiu-ion și litiu-fier

Ratele C controlează cât de repede se încarcă și se descarcă o baterie. Este obișnuit să descriem capacitatea bateriei ca 1C, ceea ce sugerează că o baterie complet încărcată cu o capacitate de 1 Ah ar trebui să poată furniza 1 A timp de o oră. Aceeași baterie ar trebui să livreze 500mA timp de două ore la o descărcare de 0,5C, si 2C pentru 30 minute la o descărcare de 2C.

Litiu-ion

Baterii cu ioni cu litiu poate avea fie un catod de oxid de litiu mangan, fie un catod de litiu cobalt, deoarece ambele conțin un anod de grafit. Are o tensiune nominală de 3,6 V și 150–200 wați-oră de energie specifică per kilogram. Bateria poate suferi daune considerabile din cauza încărcărilor mai mari, prin urmare, rata de încărcare este limitată la 0,7C până la 1,0C. 1C este viteza de descărcare a ionilor de litiu.

Fosfat de fier de litiu (LIFEPO4)

Grafitul servește ca anod, în timp ce fosfatul de fier servește ca catod în fosfatul de fier de litiu. Dispune de o tensiune nominală de 3,20 V sau 3,30 V și 90/120 wați-oră de energie specifică pe kilogram. Fosfatul de fier de litiu are o rată de încărcare de 1C și o rată de descărcare de 1C până la 25C.

Care sunt variațiile nivelurilor de energie?

Conținutul de energie al litiu-ion și al fosfatului de litiu fier diferă semnificativ. În comparație cu fosfatul de fier litiu, care are o densitate de energie de 90–120 Wh/kg, litiu-ion este cu 150–200 Wh/kg mai mare. Prin urmare, litiu-ionul este de obicei materialul preferat pentru electronice care consumă multă energie și epuizează rapid bateriile.

Cu toate acestea, comparativ cu litiu-ion, fosfatul de litiu fier are o rată de descărcare mai mare. Bateriile cu litiu fier fosfat produc descărcări remarcabile de tensiune la temperaturi peste 25C. Chiar dacă capacitatea este redusă, bateria cu litiu fier fosfat nu este deteriorată considerabil de rata de descărcare.

Variații ale ciclurilor de viață

Cu puțină deteriorare, aceste baterii pot rezista la temperaturi extreme. Au o viață lungă, făcându-le potrivite pentru sisteme încorporate sau aplicații de lungă durată fără reîncărcare.

Densitatea de energie mai mare a litiu-ionului îl face mai instabil, mai ales în situații cu temperaturi de funcționare mai ridicate. Durata sa de viață variază de la 500 la 1,000 cicluri de la componentele de lucru’ sau electronice’ temperaturile de funcționare pot avea un efect negativ.

Avantajele depozitării pe termen lung

Este esențial să alegeți o compoziție chimică pentru bateriile nefolosite care să nu își piardă încărcarea pe perioade lungi de timp. În schimb, bateria ar trebui să funcționeze aproape la fel de bine când este încărcată ca atunci când a fost folosită de mai bine de un an. Pentru depozitare pe termen lung, ionul de litiu și fosfatul de litiu și fier sunt ambele opțiuni excelente. Datorită termenului de valabilitate de 350 de zile, fosfatul de litiu fier poate fi păstrat pentru perioade prelungite de timp. Bateriile litiu-ion au o durată de valabilitate de 300 de zile.

Avantajele fosfatului de fier litiu pentru siguranță

Producătorii dintr-o varietate de industrii utilizează fosfat de litiu și fier pentru aplicații în care siguranța este crucială. Cu o stabilitate termică și chimică excepțională este fosfatul de litiu de fier. Chiar și la temperaturi mai ridicate, această baterie își păstrează rece. Manevrarea incorectă în timpul încărcărilor și descărcărilor rapide sau atunci când există probleme de scurtcircuit împiedică, de asemenea, să ia foc. Deoarece catodul de fosfat nu va arde sau exploda la supraîncărcare sau supraîncălzire, iar bateria rămâne rece, Fosfatul de fier litiu nu se confruntă adesea cu evadarea termică.

Chimie litiu-ion, Cu toate acestea, nu are aceleași beneficii de siguranță ca fosfatul de litiu și fier. Un dezavantaj al densității sale mari de energie este că face bateria instabilă. O baterie cu litiu-ion poate experimenta evadarea termică, ceea ce face ca acesta să se încălzească mai rapid în timpul încărcării.

Eventuala eliminare a bateriei după utilizare sau defecțiune este un alt beneficiu al fosfatului de fier litiu în ceea ce privește siguranța. Chimia dioxidului de litiu-cobalt utilizată în bateriile cu ioni de litiu este considerată o substanță chimică periculoasă, deoarece poate expune oamenii la reacții alergice la nivelul ochilor și pielii.. Când se consumă, poate duce la probleme medicale semnificative. Ca urmare, bateriile litiu-ion necesită considerații unice privind eliminarea. Cu toate acestea, producătorii pot elimina mai ușor fosfatul de litiu fier, deoarece este inofensiv.

Aplicații pentru fosfat de litiu-ion și litiu-fier

Fosfatul de fier de litiu este preferat pentru orice electronică sau mașină care necesită o durată de viață și siguranță, dar nu o densitate mare de energie. Motoare electrice folosite la mașini, echipament medical, și aplicații militare în care vor fi prezente temperaturi ambientale mai ridicate. Fosfatul de fier litiu este potrivit pentru aplicații care sunt mai staționare, deoarece bateria este puțin mai mare și mai groasă decât litiu-ion, chiar dacă poate fi folosit în unele tehnologii portabile.

Datorită greutății sale adăugate, fosfatul de fier litiu poate să nu fie cea mai bună opțiune pentru situațiile în care portabilitatea este crucială. Bateriile litiu-ion sunt folosite în telefoanele mobile, laptopuri, și tablete.

Producătorii nu trebuie doar să aleagă cele mai bune surse de energie pe baza portabilității, siguranţă, și densitatea energetică, dar să ia în considerare și costurile asociate atât cu producția de electronice, cât și cu eventuala eliminare a acestora. Ca o opțiune de baterie mai puțin costisitoare, fosfatul de litiu fier este frecvent utilizat de producători. Pentru că chimia mai sigură a fosfatului de fier necesită mai puțini bani, bateriile sunt mai putin scumpe.