Batterie Lifepo4 ou batterie au lithium ternaire?

Sep. 29, 2020

En tant que source d'énergie d'une voiture, les performances de la batterie sont directement liées à l'endurance et à la sécurité de l'ensemble du véhicule. La batterie au lithium (en particulier la batterie lifepo4 et la batterie au lithium ternaire) est le type de batterie le plus couramment utilisé dans les véhicules électriques et même dans la plupart des produits électroniques. Il existe depuis près d'un demi-siècle depuis 1970. Ses principaux avantages sont une densité énergétique élevée et une longue durée de vie.

À l'heure actuelle, les batteries lithium-ion sont principalement classées en fonction de la différence des matériaux d'électrode positive, car les matériaux d'électrode négative ont peu d'effet sur la densité d'énergie de la batterie, donc maintenant les performances de la batterie sont améliorées en améliorant continuellement les matériaux d'électrode positive .

Les six premiers types de matériaux de batterie sur le marché sont le titanate de lithium, le cobaltate de lithium, le manganate de lithium, le lithium fer phosphate, le nickel-cobalt-manganèse et le nickel-cobalt aluminium.Le titanate de lithium est utilisé comme matériau d'électrode négative et sa densité d'énergie est très faible, évidemment pas adapté pour une utilisation dans un véhicule électrique.Le cobaltate de lithium, par contre, a une densité d'énergie relativement élevée, mais sa durée de vie et sa résistance à haute température sont relativement médiocres et il est principalement utilisé dans les appareils numériques tels que les téléphones mobiles. Le manganate de lithium est peu coûteux et stable, mais sa densité énergétique est également faible. Par conséquent, du point de vue de la densité énergétique et de la sécurité, les batteries lifepo4 et les batteries au lithium ternaires avec de meilleures performances sont devenues le courant dominant des batteries électriques pour véhicules électriques, mais ces deux batteries présentent également des différences significatives dans leurs propres caractéristiques.

Densité d'énergie

Batterie au lithium ternaire> Batterie lifepo4

Le facteur le plus critique pour évaluer les performances de la batterie est la densité d'énergie. Sous le même volume ou poids, plus la densité d'énergie est élevée, plus elle fournit de puissance et plus la batterie dure longtemps.

La batterie Lifepo4 (LFP) est une batterie au lithium-ion utilisant du phosphate de fer au lithium comme matériau d'électrode positive, et une batterie au lithium ternaire est une batterie au lithium avec un élément nickel-cobalt comme matériau d'électrode positive et un sel de manganèse ou d'aluminium pour stabiliser le produit chimique. structure. Il existe principalement des NCM (nickel cobalt manganèse) et NCA (nickel cobalt aluminium).

Sous réserve de caractéristiques chimiques, la batterie lithium fer phosphate a une plate-forme basse tension et la batterie lithium fer phosphate a une densité d'énergie d'environ 140 Wh / kg. La batterie au lithium ternaire a une haute tension et la densité d'énergie est essentiellement de 240 Wh / kg. C'est-à-dire que sous un même poids de batterie, la densité énergétique du lithium ternaire est 1,7 fois celle du matériau lifepo4.

Il ne fait aucun doute que la batterie au lithium ternaire présente des avantages évidents en termes de densité d'énergie, mais la densité d'énergie de la batterie au lithium ternaire de formule différente sera également différente (nickel, cobalt, manganèse / aluminium dans des proportions différentes).

Performances de sécurités

Batterie Lifepo4> Batterie au lithium ternaire

La stabilité thermique du lifepo4 est actuellement la meilleure des batteries au lithium pour véhicules. Le pic de chauffage électrique est supérieur à 350 ° C. Lorsque la température de la batterie est de 500 à 600 ° C, la composition chimique interne commence à se décomposer.

La stabilité thermique de la batterie au lithium ternaire est médiocre et elle commence à se décomposer à environ 300 ° C. Par conséquent, les exigences pour le système de gestion de batterie sont très élevées, et un dispositif de protection contre la surchauffe et un système de gestion de batterie sont nécessaires pour protéger la sécurité de la batterie. Par conséquent, dans des conditions de température élevée, la sécurité du phosphate de fer lithium est relativement élevée.

Performances à basse température

Batterie au lithium ternaire> Batterie lifepo4

En hiver, le déclin de l'autonomie de croisière des véhicules électriques est devenu courant. Les performances à basse température des batteries lifepo4 sont inférieures à celles des batteries au lithium ternaires. La batterie lifepo4 a une limite de température inférieure de -20 ° C et des performances de décharge médiocres dans un environnement à basse température.L'utilisation d'une batterie au lithium ternaire a une limite de température basse de -30 ° C et ses performances de décharge à basse température sont bonnes. Dans les mêmes conditions de basse température que la batterie lithium fer phosphate, l'atténuation du kilométrage en hiver est inférieure à 15%, ce qui est nettement supérieur à celui de la batterie lithium fer phosphate.

Bien entendu, afin d'éviter une dégradation importante du kilométrage, la plupart des véhicules disposent désormais d'une gestion thermique pour assurer les performances hivernales du véhicule électrique.

Cycly vie

Batterie Lifepo4> Batterie au lithium ternaire

Le cycle de charge-décharge complet de la batterie lifepo4 sera atténué à 80% de l'original après plus de 3500 cycles. C'est-à-dire que si la batterie est chargée et déchargée une fois par jour, la batterie au lithium fer phosphate présentera également une atténuation significative pendant près de 10 ans.

La batterie au lithium ternaire a une durée de vie plus courte que la batterie lifepo4. Lorsque le cycle complet de charge et de décharge est plus de 2000 fois, l'atténuation commencera à se produire, soit environ 6 ans.

Coût

Batterie au lithium ternaire> Batterie lifepo4

En ce qui concerne le coût de la batterie, la batterie lifepo4 présente également un énorme avantage. Il ne contient aucun métal précieux (comme le nickel, le cobalt), donc le coût de production est plus bas.

La batterie au lithium ternaire utilise une variété de matériaux tels que le nickel-cobalt-manganèse, et la production de batteries à haute teneur en nickel nécessite un environnement de processus relativement strict, et le coût actuel est relativement élevé. Et après des années de développement, en tant que matériau clé, le lithium, le cobalt et d'autres ressources métalliques ont commencé à se resserrer, en particulier le cobalt métallique, son prix augmente complètement.

Alors batterie lifepo4 ou batterie lithium ternaire?

Du point de vue de la densité d'énergie de la batterie, des performances à basse température, de la sécurité, de la durée de vie et du coût, la batterie lifepo4 et la batterie au lithium ternaire ont leurs propres avantages, ce qui est difficile de décider laquelle gagne. Le fait conduit également à la différenciation de la voie technique du matériau cathodique de la batterie au lithium de puissance.

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