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數據中心該采用什么材質鋰離子電池呢?

鉅大LARGE  |  點擊量:8次  |  2020年10月07日  

摘要
1推薦選用磷酸鐵鋰材質Goodenough2019年諾貝爾化學獎授予了JohnB Goodenough、M.Stanley Whittingham和Akira Yoshin

1推薦選用磷酸鐵鋰材質Goodenough


2019年諾貝爾化學獎授予了JohnBGoodenough、M.StanleyWhittingham和AkiraYoshino,以表彰他們在鋰離子電池發展上所做的貢獻。尤其JohnGoodenough成為歷史上最高齡的諾獎得主,其一生關于鋰離子電池的探索尤為令人敬佩,磷酸鐵鋰(LFP)作為他的重要貢獻之一,磷酸鐵鋰也被認為是目前最安全,最環保的鋰離子電池正極材料。鋰離子電池,尤其是磷酸鐵鋰在數據中心和通訊基站的應用,就如同老爺子的名字相同,已經Goodenough了。


2為何推薦采用磷酸鐵鋰材質?


目前業界主流的鋰離子電池分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元鋰。鈷酸鋰重要應用與手機電池行業;錳酸鋰重要應用于電動自行車行業;磷酸鐵鋰廣泛應用于大巴車/公交車儲能,儲能電站;三元鋰廣泛應用于家用車/出租車儲能,儲能電站行業。數據中心場合目前普遍采用磷酸鐵鋰和三元鋰兩種電芯,磷酸鐵鋰可靠性更高,三元鋰能量密度有優勢。


1、磷酸鐵鋰結構更穩定


從分子結構來看,磷酸鐵鋰分子結構為橄欖狀三維結構,而鈷酸鋰、三元鋰分子結構都是層狀二維結構,2D層狀結構易坍塌,相對而言,磷酸鐵鋰分子結構更穩定(見圖3)。


2、磷酸鐵鋰熱穩定性高、產熱速率慢,產熱少(見圖4)


磷酸鐵鋰高溫穩定,高溫下產熱峰值不明顯,峰值產熱功率僅1W左右;


高溫或高壓下,三元易析氧,加劇燃燒,峰值產熱功速率約80W/min,容易觸發爆炸式燃燒(秒級),系統難以反應控制;


總產熱量方面,磷酸鐵鋰顯著低于三元、錳酸鋰等材料(產熱功率曲線與橫軸的面積代表總產熱量)。


3、磷酸鐵鋰熱失控反應不出現助燃劑


磷酸鐵鋰在熱失控后不會出現氧氣,而錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰在熱失控后都會出現氧氣,因此,更容易起火。而磷酸鐵鋰熱失控所要的溫度更高,相對而言,錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰熱失控要達到的溫度點都遠低于磷酸鐵鋰(見圖5)。



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