SO SÁNH PIN LITHIUM ION VÀ LIFEPO4

Ngày 27-04-2022 Lượt xem: 369

Các công nghệ mới từ điện thoại thông minh đến xe điện đến công cụ điện cầm tay, đòi hỏi pin có thể chứa một lượng năng lượng đáng kể, đủ nhẹ để mang theo hoặc di chuyển và an toàn cho người dùng. Pin Lithium mang lại tất cả những lợi ích này cho các thiết bị điện tử di động, xe cộ, thiết bị y tế và thậm chí cả bộ lưu trữ năng lượng.

Lithium-ion và Lithinium Iron Phosphate- LiFePO4là hai loại pin được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay hiện nay. Mặc dù cả hai đều có một số điểm tương đồng, nhưng có sự khác biệt lớn về mật độ năng lượng cao, vòng đời dài và độ an toàn. Hầu hết mọi người đều quen thuộc với lithium-ion vì họ rất có thể sở hữu điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc PC. LiFePO4là một loại pin mới hơn đang được công nhận trong các ngành công nghiệp sản xuất do vật liệu hiệu quả về chi phí và tính ổn định với nhiệt độ cao.

Hoá tính của hai loại pin Lithium ion và LiFePO4

Tốc độ sạc và xả của pin được điều chỉnh bởi C-rate. Dung lượng của pin thường được đánh giá ở mức 1C, có nghĩa là pin sạc đầy được đánh giá ở 1Ah sẽ cung cấp 1A trong một giờ. Cùng một pin xả ở 0,5C sẽ cung cấp 500mA trong hai giờ và ở 2C, nó cung cấp 2A trong 30 phút.

Hệ thống pin lưu trữ điện mặt trời sử dụng pin LiFePO4 10kWh GYSG15K

Lithium-Ion

Lithium-ion có thể sử dụng cathode bằng lithium mangan oxit hoặc lithium coban dioxide, và hai đều có cực dương Anod bằng graphite. Nó có mật độ năng lượng là 150/200 watt-giờ trên kilogam và điện áp danh định là 3,6V. Tốc độ sạc của nó là từ 0,7C đến 1,0C vì mức sạc cao hơn có thể làm hỏng pin đáng kể. Lithium-ion có tốc độ phóng điện là 1C.

Lithium Iron Phosphate (LiFePO4)

LiFePO4có cực âm là sắt photphat và cực dương Anode là graphite. Nó có mật độ năng lượng 90/120 watt-giờ trên kilogam và điện áp danh định là 3,20V hoặc 3,30V. Tốc độ tích điện của lithium sắt photphat là 1C và tốc độ phóng điện từ 1-25C.

Sự khác biệt về mật độ năng lượng là gì?

Có sự khác biệt đáng kể về mật độ năng lượng khi so sánh lithium-ion và LiFePO4. Lithium-ion có mật độ năng lượng cao hơn ở 150/200 Wh / kg so với LiFePO4ở 90/120 Wh / kg. Vì vậy, lithium-ion thường là nguồn cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử ngốn pin với tốc độ cao.

Mặt khác, tốc độ phóng điện đối với LiFePO4vượt trội hơn lithium-ion. Ở 25C, pin LiFePO4có khả năng phóng điện áp rất tốt khi ở nhiệt độ cao hơn. Tốc độ phóng điện không làm suy giảm đáng kể pin LiFePO4khi dung lượng bị giảm.

Sự khác biệt về tuổi thọ pin

LiFePO4có vòng đời từ 1.000-10.000 chu kỳ. Những loại pin này có thể chịu được nhiệt độ cao với mức giảm thiểu tối thiểu. Chúng có tuổi thọ cao đối với các ứng dụng có hệ thống nhúng hoặc cần chạy trong thời gian dài trước khi cần được sạc.

Đối với Lithium-ion, mật độ năng lượng cao hơn làm cho nó không ổn định hơn, đặc biệt là khi đối phó với môi trường nhiệt độ hoạt động cao hơn. Nó có vòng đời từ 500-1.000 chu kỳ vì nó có thể bị tác động do nhiệt độ hoạt động của thiết bị điện tử hoặc các thành phần làm việc.

Pin lưu trữ điện LiFePO4 tích hợp sẵn biến tần có dung lượng 500Wh và 1,2kWh

Khả năng niêm cất dài hạn

Khi nói đến việc niêm cất pin không sử dụng, điều quan trọng là phải chọn loại hóa chất không bị mất điện tích trong thời gian dài. Thay vào đó, pin sẽ cho hiệu suất sạc gần giống như khi nó được sử dụng trong một thời gian dài. Cả LiFePO4v à Lithium ion đều có khả năng niêm cất lâu dài. LiFePO4có thể được niêm cất lâu hơn vào khoảng 350 ngày. Đối với lithium-ion, thời hạn niêm cất là khoảng 300 ngày.

Ưu điểm an toàn của LiFePO4

Các nhà sản xuất trong các ngành công nghiệp chuyển sang sử dụng LiFePO4cho các ứng dụng mà an toàn là một yêu cầu được xét đến. Lithium LiFePO4có tính ổn định nhiệt và hóa học ưu việt. Pin vẫn mát khi hoạt động ở nhiệt độ cao hơn. Nó cũng cháy khi có lỗi trong quá trình sạc, phóng điện nhanh hoặc thậm chí khi có sự cố ngắn mạch. LiFePO4 thường không bị thoát nhiệt, vì cực âm phốt phát sẽ không cháy hoặc nổ trong quá trình sạc quá mức hoặc quá nóng khi pin vẫn nguội.

Tuy nhiên, đặc tính hóa học của lithium-ion không có những ưu điểm an toàn như lithium ion phosphate. Mật độ năng lượng cao của nó có nhược điểm là làm cho pin hoạt động không ổn định. Nó nóng lên nhanh hơn trong khi sạc vì pin Lithium-ion có thể bị thoát nhiệt.

Một ưu điểm an toàn khác của lithium iron phosphate liên quan đến việc thải bỏ pin sau khi sử dụng hoặc bị hỏng.

Pin lithium-ion được sản xuất bằng hợp chất lithium coban dioxide được coi là vật liệu nguy hiểm vì nó có thể gây ra các phản ứng dị ứng cho mắt và da khi tiếp xúc. Nó cũng có thể gây ra các vấn đề sức khoẻ nghiêm trọng khi nuốt phải. Vì vậy, phải cân nhắc loại bỏ đặc biệt đối với lithium-ion.

Còn với pin LiFePO4không độc hại và có thể tái chế dễ dàng.

Ứng dụng của pin LiFePO4và Lithium-Ion

LiFePO4 được sử dụng cho bất kỳ thiết bị điện tử hoặc máy móc nào mong muốn sự an toàn và tuổi thọ nhưng không cần mật độ năng lượng quá cao. Động cơ điện cho xe cộ, thiết bị y tế và các ứng dụng quân sự, nơi công việc sẽ chịu nhiệt độ môi trường cao hơn. LiFePO4cũng lý tưởng cho các ứng dụng cố định hơn vì pin hơi nặng hơn cũng như cồng kềnh hơn lithium-ion, mặc dù nó có thể được sử dụng trong một số công nghệ di động.

LiFePO4có thể không được chọn cho các ứng dụng mà tính di động là một yếu tố then chốt do trọng lượng quá lớn của nó. Đối với điện thoại thông minh, máy tính xách tay và thiết bị máy tính bảng, pin lithium-ion được ưu tiên sử dụng. Bất kỳ thiết tiêu tốn năng lượng và đòi hỏi hiệu suất cao thì thường sẽ đươc ưu tiên sử dụng Lithium Ion.

Bên cạnh việc tìm kiếm các nguồn năng lượng phù hợp dựa trên tính di động, an toàn và mật độ năng lượng, các nhà sản xuất cũng phải xem xét chi phí trong quá trình sản xuất thiết bị điện tử cũng như trong quá trình thải bỏ, tái chế. Nhiều nhà sản xuất sẽ chọn LiFePO4làm giải pháp thay thế pin rẻ hơn. Chi phí của pin thấp hơn do đặc tính hóa học phốt phát sắt an toàn hơn vì các nhà sản xuất không phải chi thêm tiền để tái chế vật liệu.

Lithium mang tới rất nhiều lợi ích

Những tiến bộ trong công nghệ pin đã đặt lithium lên hàng đầu vì trở thành nguồn năng lượng tốt nhất cho các thiết bị di động sử dụng năng lượng cao. Thời hạn sử dụng dài và lợi ích trong việc cung cấp nguồn điện liên tục trong thời gian dài là lý do tại sao cả lithium-ion và lithium iron phosphate đều là những lựa chọn thay thế đáng tin cậy.

Hiện tại, pin lithium vẫn còn đắt đỏ khi so sánh với pin niken hydride kim loại và nickel cadmium. Tuy nhiên, tuổi thọ dài của pin lithium đồng nghĩa với chi phí đầu tư ban đầu cao. Đối với các nhà sản xuất đang cố gắng quyết định xem liệu lithium-ion hoặc LiFePO4sẽ lý tưởng cho các ứng dụng, cần xem xét các yếu tố chính sau:

- Mật độ năng lượng cao: lithium-ion

- Mật độ năng lượng tốt và tuổi thọ dài: LiFePO4

- Hóa tính và nhiệt tính ổn định: LiFePO4

- Không phát nhiệt và an toàn khi được sạc đầy: LiFePO4

- Tính di động và nhẹ: lithium-ion

- Tuổi thọ dài: LiFePO4

- Chi phí thấp: LiFePO4

Ngoài ra, cần xem xét thêm về môi trường làm việc và tính thân thiện với môi trường. Từ những thông tin trên có thể thế ưu điểm vượt trội của LiFePO4 dành cho ứng dụng lưu trữ năng lượng của pin LiFePO4. Nó là sự lựa chọn tối ưu