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LFP와 삼원 배터리의 차이점은 무엇입니까?

October 15 , 2024

LFP와 삼원전지의 차이점은 무엇인가요?



신에너지 시장의 급속한 발전에 따라 핵심 동력원인 리튬전지는 그 종류가 점점 다양해지고 있습니다. 그 중 인산철리튬과 삼원리튬은 현재 배터리 시장에서 가장 널리 유통되는 두 가지 배터리이다. 아래에서는 이 두 가지 유형의 배터리를 소개하고 차이점을 중점적으로 살펴보겠습니다.


리튬인산철 소재 및 전지


인산철리튬전지의 양극재료인산철리튬(LiFePO4)이다., 올리빈형 구조를 갖고 있다. 이 소재는 저렴하고 환경친화적이며 무독성이며 안전성이 매우 높습니다. 그러나 상대적으로 낮은 전자 전도성은 배터리의 충전 및 방전 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. LiFePO4 재료의 충전 및 방전 과정은 주로 LiFePO4와 FePO4 상 사이의 전환을 포함하며 부피 변화율이 작아 재료가 매우 안정적입니다. 따라서 인산철리튬 소재 및 배터리의 안전성과 안정성은 의심할 여지가 없다.


Model diagram of lithium iron phosphate material

그림 1-인산철리튬재료의 모델도


인산철리튬전지는 주로 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

(1) 인산철리튬 배터리의 사이클 성능은 우수하고, 에너지 배터리의 사이클 수명은 3000~4000배이며, 정격 배터리의 사이클은 수만 회에 달할 수 있습니다.
(2) 인산철리튬 배터리는 안전 성능이 뛰어나고 고온에서도 상대적으로 안정적인 구조를 유지할 수 있어 인산철리튬 배터리를 안전하고 신뢰할 수 있으며, 배터리가 변형 및 손상되더라도 연기가 발생하지 않습니다. , 화재 등 사고.

반면, 인산철리튬 원료 자원은 상대적으로 풍부하여 재료 및 배터리 비용을 크게 절감합니다. 동시에 철과 인 원소는 환경 친화적이기 때문에 인산철리튬 소재와 배터리는 환경을 오염시키지 않습니다. 그러나 LiFePO4 물질의 구조적 특성상 물질의 이온 및 전자 전도도가 낮다고 판단되며, 온도가 낮아질수록 전자 이동 저항과 전하 이동 저항이 모두 급격히 증가하여 저온 전지 성능이 저하되는 문제가 있다.

삼원재료 및 전지

NCM(Ternary Lithium-ion Battery)은 니켈, 코발트, 망간의 3가지 전이금속 산화물을 양극 소재로 사용하는 리튬이온 배터리를 말한다. 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물 및 리튬 망간 산화물의 장점을 결합하기 때문에 성능은 위의 단일 성분 양극 재료보다 우수합니다. 실험 분석에 따르면 원자가가 다른 세 가지 요소가 초격자 구조를 형성하고 세 가지 구성 요소 사이에 명백한 시너지 효과가 있어 재료가 더욱 안정적이며 방전 플랫폼이 3.7V/3.8V에 달하므로 고려됩니다. 가장 유망한 양극 재료 중 하나가 될 것입니다. 삼원계 배터리는 높은 에너지 밀도, 우수한 안전성 및 안정성, 고속 방전 지원, 적당한 가격 이점 등 우수한 전기화학적 특성을 가지고 있습니다. 소비자 디지털 전자제품, 산업장비, 의료기기 등 중소형 리튬이온 배터리 분야에서 널리 사용되고 있으며, 지능형 로봇, AGV 물류 등 전력 리튬이온 배터리 분야에서도 강력한 발전 가능성을 보여주고 있다. 차량, 드론, 신에너지 차량.


삼원리튬은 크게 양극재의 원소비에 따라 NCM111, NCM622, NCM811, NCM811, NCM523,


그림 LNO, LCO, LMO 3원계의 2단계 다이어그램


두 소재와 배터리의 비교분석

  • 에너지밀도
인산철리튬 재료와 비교하여 삼원계 재료는 방전 비용량이 더 높고 평균 전압이 높으므로 삼원계 배터리의 질량 비에너지는 일반적으로 인산철리튬보다 높습니다. 또한 인산철리튬재료의 진밀도가 낮고 입자크기가 작으며 탄소코팅으로 인해 극편의 압축밀도는 약 2.3~2.4g/cm3인 반면 삼원극편의 압축밀도는 2.3~2.4g/cm3에 도달할 수 있다. 3.3~3.5g/cm3이므로 삼원계 물질과 전지의 부피비에너지도 인산철리튬에 비해 훨씬 높다.
  • 보안
안전성의 관점에서 인산철리튬 재료의 주요 구조는 PO4이며, 결합 에너지는 삼원 재료 MO6 팔면체의 M-O 결합 에너지보다 훨씬 높습니다. 완전히 충전된 인산철리튬 재료의 열분해 온도는 약 700℃이다. 해당 삼원 물질의 열분해 온도는 200-300 °C이므로 인산철리튬 물질이 더 안전합니다. 배터리 관점에서 인산철리튬전지는 안전성 테스트를 모두 통과할 수 있는 반면, 삼원계 배터리는 침술, 과충전 등의 테스트를 쉽게 통과하지 못해 구조적 부품과 배터리 설계 등 개선이 필요하다.
  • 전력 성능
인산철리튬 물질의 Li+ 활성화 에너지는 0.3-0.5 eV에 불과하여 Li+ 확산 계수가 10-15-10-12 cm2/s 정도가 됩니다. 극도로 낮은 전자 전도성과 리튬 이온 확산 계수로 인해 LFP 전력 성능이 저하됩니다. 삼원계 물질의 Li+ 확산계수는 약 10-12 ~ 10-10 cm2/s이고, 전자 전도도가 높아 삼원계 전지의 전력 성능이 더 좋다.
  • 온도 적합성
인산철리튬재료의 낮은 전자전도도와 이온전도도의 영향으로 인산철리튬 전지의 저온 성능이 좋지 않다. 상온과 비교해 인산철리튬 배터리의 -20℃ 방전 용량 유지율은 약 60%에 불과한 반면, 동일한 시스템의 삼원계 배터리는 70% 이상에 도달할 수 있다.
  • 비용 및 환경적 요인

삼원계 재료에는 Ni, Co 등의 희소금속이 함유되어 있어 인산철리튬보다 가격이 비싸다. 소재와 배터리 기술의 발전으로 삼원계 배터리와 인산철리튬 배터리의 가격이 크게 떨어졌습니다. 현재 삼원계 배터리의 시장 가격은 인산철리튬 배터리의 시장 가격보다 높습니다. 동시에 환경 친화적인 Fe 및 P 원소와 비교하여 삼원 재료 및 배터리의 Ni 및 Co 원소는 환경을 더 오염시킵니다. 위와 같은 요인들이 복합적으로 작용하여 삼원계 소재와 배터리의 환경관리와 폐기물 재활용에 대한 요구가 더욱 시급하다.


Acey New Energy는 하이테크 기업으로 리튬이온 배터리용 고급 장비를 연구 및 제조하는 전문 기업입니다. 사업 분야는 리튬이온 배터리 소재입니다., 실험실 규모 제조 기계, 배터리 팩 조립 라인 및 슈퍼 커패시터 생산 장비. 원통형 셀, 코인 셀, 파우치 셀 리튬 이온 배터리 생산 장비를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 리튬 배터리 셀 및 팩 생산 라인에 대한 원스톱 솔루션도 제공할 수 있습니다. 리튬 배터리 셀이나 팩 생산에 대해 궁금한 점이 있으면 전문적인 기술 지원과 안내를 제공해 드릴 수 있습니다. 언제든지 문의해 주세요!


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