Introduction:
Batteries au lithium ternaires etbatteries au lithium fer phosphateIl existe deux principaux types de batteries au lithium actuellement utilisées dans les véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie et autres appareils électroniques. Mais connaissez-vous leurs caractéristiques et leurs différences ? Leur composition chimique, leurs performances et leurs domaines d'application diffèrent considérablement. Découvrons-les ensemble avec Heltec.
Composition du matériau :
Batterie lithium ternaire : L’électrode positive est généralement composée d’oxyde de nickel-cobalt-manganèse (NCM) ou d’oxyde de nickel-cobalt-aluminium (NCA), constitué de nickel, de cobalt et de manganèse, ou encore d’oxydes de nickel, de cobalt, d’aluminium et d’autres métaux. L’électrode négative est généralement en graphite. Le rapport nickel/cobalt/manganèse (ou aluminium) peut être ajusté selon les besoins.
Batterie au lithium-fer-phosphate : le phosphate de fer lithié (LiFePO₄) est utilisé comme matériau d’électrode positive, et le graphite comme matériau d’électrode négative. Sa composition chimique est relativement stable et, comme elle ne contient ni métaux lourds ni métaux rares, elle est plus respectueuse de l’environnement.
Performances de charge et de décharge :
Batterie lithium ternaire : vitesse de charge et de décharge rapide, compatible avec les courants de charge et de décharge élevés, idéale pour les équipements et les applications exigeant une vitesse de charge rapide, comme les véhicules électriques compatibles avec la recharge rapide. Ses performances de charge et de décharge restent performantes même à basse température, avec une faible perte de capacité.
Batterie au lithium fer phosphateLa vitesse de charge et de décharge est relativement lente, mais les cycles de charge et de décharge sont stables. Elle supporte la charge rapide et peut être chargée complètement en une heure au maximum, mais son rendement de charge et de décharge est généralement d'environ 80 %, légèrement inférieur à celui d'une batterie lithium ternaire. À basse température, ses performances diminuent considérablement et sa capacité résiduelle peut n'atteindre que 50 à 60 %.
Densité énergétique :
Batterie lithium ternaire : Sa densité énergétique est relativement élevée, atteignant généralement plus de 200 Wh/kg, et certains produits de pointe peuvent dépasser 260 Wh/kg. Cela permet aux batteries lithium ternaires de stocker davantage d’énergie à volume ou poids égal, offrant ainsi une plus grande autonomie aux appareils, notamment aux véhicules électriques, qui peuvent parcourir de plus longues distances.
Batterie lithium-fer-phosphate : Sa densité énergétique est relativement faible, généralement de l’ordre de 110 à 150 Wh/kg. Par conséquent, pour atteindre la même autonomie que les batteries lithium-ion ternaires, les batteries lithium-fer-phosphate peuvent nécessiter un volume ou un poids plus important.
Cycle de vie :
Batterie lithium ternaire : Sa durée de vie est relativement courte, avec un nombre théorique de cycles d’environ 2 000. En pratique, sa capacité peut diminuer jusqu’à environ 60 % après 1 000 cycles. Une utilisation inappropriée, comme la surcharge ou la décharge excessive, ainsi qu’une utilisation dans des environnements à haute température, accélèrent la dégradation de la batterie.
Batterie lithium-fer-phosphate : Longue durée de vie, avec plus de 3 500 cycles de charge et de décharge, et certaines batteries haut de gamme peuvent même atteindre plus de 5 000 cycles, ce qui équivaut à plus de 10 ans d’utilisation. Elle présente une bonne stabilité cristalline, l’insertion et le retrait des ions lithium ayant peu d’impact sur cette structure, et une bonne réversibilité.
Sécurité:
Batterie lithium ternaire : faible stabilité thermique, sujette à l’emballement thermique en cas de température élevée, de surcharge, de court-circuit, etc., ce qui engendre un risque relativement élevé de combustion, voire d’explosion. Toutefois, grâce aux progrès technologiques et au renforcement des mesures de sécurité, comme l’utilisation de systèmes de gestion de batterie plus performants et l’optimisation de la structure des batteries, leur sécurité s’améliore constamment.
Batterie au lithium fer phosphate : bonne stabilité thermique, le matériau de l’électrode positive ne libère pas facilement d’oxygène à haute température et ne commence à se décomposer qu’à 700-800 °C, et ne libère pas de molécules d’oxygène en cas de choc, de perforation, de court-circuit et autres situations, et n’est pas sujette à une combustion violente, avec des performances de sécurité élevées.
Coût:
Batterie au lithium ternaire : son coût est relativement élevé car le matériau de l’électrode positive contient des éléments métalliques coûteux tels que le nickel et le cobalt, les exigences du processus de production sont élevées et les exigences environnementales sont également plus strictes.
Batterie au lithium fer phosphateLe prix des matières premières est relativement bas, le processus de production est relativement simple et le coût global présente certains avantages. Par exemple, dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles, les modèles équipés de batteries lithium-fer-phosphate sont souvent proposés à des prix relativement bas.
Conclusion
Le choix de la batterie dépend principalement des exigences spécifiques de l'application. Si une densité énergétique élevée et une longue durée de vie sont nécessaires, les batteries lithium-ion ternaires peuvent être un meilleur choix ; si la sécurité, la durabilité et la longue durée de vie sont prioritaires, les batteries lithium-fer-phosphate sont plus appropriées.
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Date de publication : 27 décembre 2024