LiFePO4-batterij

De lithium-ijzerfosfaatbatterij is een lithium-ionbatterij die lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) gebruikt als het positieve elektrodemateriaal en koolstof als het negatieve elektrodemateriaal.
Tijdens het laadproces worden een deel van de lithiumionen uit het lithiumijzerfosfaat onttrokken, via de elektrolyt naar de negatieve elektrode getransporteerd en in het koolstofmateriaal van de negatieve elektrode ingebed. Tegelijkertijd komen elektronen vrij van de positieve elektrode en bereiken deze de negatieve elektrode vanuit het externe circuit om de balans van de chemische reactie te behouden. Tijdens het ontladingsproces worden lithiumionen onttrokken van de negatieve elektrode en bereiken deze de positieve elektrode via de elektrolyt. Tegelijkertijd geeft de negatieve elektrode elektronen vrij en bereikt deze de positieve elektrode vanuit het externe circuit om energie te leveren aan de buitenwereld.
LiFePO4-accu's hebben de voordelen van een hoge werkspanning, hoge energiedichtheid, lange levensduur, goede veiligheidsprestaties, lage zelfontlading en geen geheugeneffect.
Batterijstructurele kenmerken
De linkerzijde van de lithium-ijzerfosfaatbatterij is een positieve elektrode, bestaande uit een olivijnstructuur (LiFePO4), die via een aluminiumfolie verbonden is met de positieve elektrode van de batterij. Rechts bevindt zich de negatieve elektrode van de batterij, bestaande uit koolstof (grafiet), die via een koperfolie verbonden is met de negatieve elektrode van de batterij. In het midden bevindt zich een polymeerseparator, die de positieve elektrode van de negatieve elektrode scheidt. Lithiumionen kunnen door de separator, maar elektronen niet. De batterij is gevuld met elektrolyt en hermetisch afgesloten door een metalen behuizing.

Kenmerken van de lithium-ijzerfosfaatbatterij
Hogere energiedichtheid

Volgens rapporten bedraagt ​​de energiedichtheid van de in 2018 massaal geproduceerde lithium-ijzerfosfaatbatterij met vierkante aluminium behuizing ongeveer 160 Wh/kg. In 2019 kunnen sommige uitstekende batterijfabrikanten waarschijnlijk een niveau van 175-180 Wh/kg bereiken. De chiptechnologie en capaciteit worden vergroot, waardoor 185 Wh/kg haalbaar is.
goede veiligheidsprestaties
De elektrochemische eigenschappen van het kathodemateriaal van de lithium-ijzerfosfaatbatterij zijn relatief stabiel, wat resulteert in een stabiel laad- en ontlaadplatform. De structuur van de batterij verandert dus niet tijdens het laad- en ontlaadproces en de batterij zal niet verbranden of exploderen. De batterij is nog steeds zeer veilig onder speciale omstandigheden zoals opladen, knijpen en acupunctuur.

Lange cycluslevensduur

De 1C-levensduur van lithium-ijzerfosfaatbatterijen is doorgaans 2.000 keer zo lang, of zelfs meer dan 3.500 keer zo lang, terwijl de energieopslagmarkt meer dan 4.000-5.000 keer zo lang vereist. Dit garandeert een levensduur van 8-10 jaar, wat hoger is dan de 1.000 cycli van ternaire batterijen. De levensduur van loodzuuraccu's met een lange levensduur is ongeveer 300 keer zo lang.
Industriële toepassing van lithium-ijzerfosfaatbatterij

Toepassing van nieuwe energie in de voertuigindustrie

Het "Ontwikkelingsplan voor de energiebesparings- en nieuwe-energievoertuigenindustrie" van mijn land stelt dat "het algemene doel van de ontwikkeling van nieuwe-energievoertuigen in mijn land is: tegen 2020 zal de cumulatieve productie en verkoop van nieuwe-energievoertuigen 5 miljoen eenheden bereiken, en de omvang van de energiebesparende en nieuwe-energievoertuigenindustrie in mijn land wereldwijd op de eerste rij staan". Lithium-ijzerfosfaatbatterijen worden veel gebruikt in personenauto's, personenauto's, logistieke voertuigen, elektrische voertuigen met lage snelheid, enz. vanwege hun voordelen zoals goede veiligheid en lage kosten. Onder invloed van beleid nemen ternaire batterijen een dominante positie in met het voordeel van energiedichtheid, maar lithium-ijzerfosfaatbatterijen bieden nog steeds onvervangbare voordelen in personenauto's, logistieke voertuigen en andere sectoren. Op het gebied van personenauto's vertegenwoordigden lithium-ijzerfosfaatbatterijen in 2018 respectievelijk ongeveer 76%, 81% en 78% van de 5e, 6e en 7e batches van de "Catalogus van aanbevolen modellen voor de promotie en toepassing van nieuwe energievoertuigen" (hierna de "Catalogus" genoemd). Daarmee behouden ze nog steeds hun dominante positie. Op het gebied van speciale voertuigen vertegenwoordigden lithium-ijzerfosfaatbatterijen in 2018 respectievelijk ongeveer 30%, 32% en 40% van de 5e, 6e en 7e batches van de "Catalogus", en het aandeel van de toepassingen is geleidelijk toegenomen.
Yang Yusheng, academicus van de Chinese Academie voor Ingenieurswetenschappen, is van mening dat het gebruik van lithium-ijzerfosfaatbatterijen in de markt voor elektrische voertuigen met een grotere actieradius niet alleen de veiligheid van voertuigen kan verbeteren, maar ook de commercialisering van elektrische voertuigen met een grotere actieradius kan ondersteunen, waardoor de kilometerstand, veiligheid, prijs en kosten van puur elektrische voertuigen dalen. Dit leidt tot bezorgdheid over opladen, latere problemen met de accu, enzovoort. In de periode van 2007 tot 2013 hebben veel autofabrikanten projecten gelanceerd voor puur elektrische voertuigen met een grotere actieradius.

Start de applicatie op de stroom

Naast de eigenschappen van lithium-accu's met een hoog vermogen, kan de lithium-ijzerfosfaat-startaccu ook direct een hoog vermogen leveren. De traditionele loodzuuraccu wordt vervangen door een lithium-accu met een vermogen van minder dan één kilowattuur, en de traditionele startmotor en generator worden vervangen door een BSG-motor. De BSG-motor heeft niet alleen de functie van start-stop bij stationair draaien, maar ook functies als motoruitschakeling en uitrollen, terugwinning van remenergie, acceleratiebooster en elektrische cruisecontrol.

Toepassingen op de markt voor energieopslag

De LiFePO4-accu heeft een aantal unieke voordelen, zoals een hoge werkspanning, hoge energiedichtheid, lange levensduur, lage zelfontladingssnelheid, geen geheugeneffect, groene milieubescherming, enz. en ondersteunt traploze uitbreiding, is geschikt voor grootschalige opslag van elektrische energie en heeft goede toepassingsperspectieven in hernieuwbare energiecentrales op het gebied van veilige netkoppeling van stroomopwekking, piekregeling van het elektriciteitsnet, gedistribueerde elektriciteitscentrales, UPS-voedingen en noodstroomvoorzieningen.
Volgens het laatste rapport over energieopslag dat onlangs is uitgebracht door GTM Research, een internationale marktonderzoeksorganisatie, heeft de toepassing van energieopslagprojecten op het elektriciteitsnet in China in 2018 geleid tot een verdere toename van het verbruik van lithium-ijzerfosfaatbatterijen.
Met de opkomst van de markt voor energieopslag hebben sommige fabrikanten van energiebatterijen de afgelopen jaren energieopslagactiviteiten ontwikkeld om nieuwe toepassingsmarkten voor lithium-ijzerfosfaatbatterijen te openen. Enerzijds kan lithium-ijzerfosfaat, dankzij de kenmerken van een extreem lange levensduur, veilig gebruik, grote capaciteit en milieuvriendelijke eigenschappen, worden toegepast in de energieopslag, wat de waardeketen zal verlengen en de ontwikkeling van een nieuw bedrijfsmodel zal bevorderen. Anderzijds is het energieopslagsysteem dat lithium-ijzerfosfaatbatterijen ondersteunt de mainstream geworden. Volgens berichten zijn lithium-ijzerfosfaatbatterijen getest voor gebruik in elektrische bussen, elektrische vrachtwagens en frequentieregeling aan de gebruikerszijde en netzijde.
1. De opwekking van hernieuwbare energie, zoals windenergie en fotovoltaïsche energie, is veilig aangesloten op het net. De inherente willekeur, intermitterende aard en volatiliteit van windenergie zorgen ervoor dat grootschalige ontwikkeling onvermijdelijk een aanzienlijke impact zal hebben op de veilige werking van het elektriciteitsnet. Met de snelle ontwikkeling van de windenergiesector, met name de meeste windparken in mijn land, die "grootschalige, gecentraliseerde ontwikkeling en transmissie over lange afstanden" zijn, vormt de netgekoppelde stroomopwekking van grootschalige windparken een grote uitdaging voor de exploitatie en beheersing van grote elektriciteitsnetten.
De opwekking van zonne-energie wordt beïnvloed door de omgevingstemperatuur, de intensiteit van het zonlicht en de weersomstandigheden, en vertoont kenmerken van willekeurige schommelingen. Mijn land vertoont een ontwikkelingstrend van "gedecentraliseerde ontwikkeling, laagspanningstoegang ter plaatse" en "grootschalige ontwikkeling, midden- en hoogspanningstoegang", wat hogere eisen stelt aan de piekregeling van het elektriciteitsnet en de veilige werking van energiesystemen.
Energieopslagproducten met een grote capaciteit zijn daarom een ​​sleutelfactor geworden in het oplossen van de tegenstelling tussen het elektriciteitsnet en de opwekking van hernieuwbare energie. Het energieopslagsysteem met lithium-ijzerfosfaatbatterijen kenmerkt zich door snelle omzetting van werkomstandigheden, flexibele bedrijfsmodus, hoge efficiëntie, veiligheid en milieubescherming, en sterke schaalbaarheid. Het probleem van lokale spanningsregeling verbetert de betrouwbaarheid van de opwekking van hernieuwbare energie en de stroomkwaliteit, waardoor hernieuwbare energie een continue en stabiele stroomvoorziening kan worden.
Door de voortdurende uitbreiding van capaciteit en schaal, en de toenemende volwassenheid van geïntegreerde technologie, zullen de kosten van energieopslagsystemen verder dalen. Na langdurige veiligheids- en betrouwbaarheidstests zullen energieopslagsystemen met lithium-ijzerfosfaatbatterijen naar verwachting worden gebruikt in hernieuwbare energiebronnen zoals windenergie en fotovoltaïsche energie. Het is al veelvuldig gebruikt voor de veilige netaansluiting van energieopwekking en de verbetering van de energiekwaliteit.
2. Piekregeling van het elektriciteitsnet. De belangrijkste manier om pieken in het elektriciteitsnet te reguleren is altijd pompaccumulatie geweest. Omdat de pompaccumulatie twee reservoirs nodig heeft, een boven- en een onderreservoir, die sterk beperkt zijn door geografische omstandigheden, is de bouw ervan in een vlakke omgeving niet eenvoudig. Bovendien is het gebied groot en zijn de onderhoudskosten hoog. Het gebruik van lithium-ijzerfosfaatbatterijen ter vervanging van de pompaccumulatie, om de piekbelasting van het elektriciteitsnet te kunnen opvangen, ongeacht de geografische omstandigheden, de locatiekeuze, de lagere investeringen, het lagere grondbeslag en de lage onderhoudskosten, zal een belangrijke rol spelen in het proces van piekregeling van het elektriciteitsnet.
3. Gedistribueerde elektriciteitscentrales. Door de defecten van het grote elektriciteitsnet zelf is het moeilijk om de kwaliteits-, efficiëntie-, veiligheids- en betrouwbaarheidseisen van de stroomvoorziening te garanderen. Voor belangrijke eenheden en bedrijven zijn vaak dubbele voedingen of zelfs meerdere voedingen nodig als back-up en bescherming. Het energieopslagsysteem met lithium-ijzerfosfaatbatterijen kan stroomuitval als gevolg van stroomuitval en diverse onverwachte gebeurtenissen verminderen of voorkomen, en een veilige en betrouwbare stroomvoorziening garanderen in ziekenhuizen, banken, commando- en controlecentra, datacenters, de chemische industrie en de precisieproductie. Het speelt een belangrijke rol.
4 UPS-voeding. De voortdurende en snelle ontwikkeling van de Chinese economie heeft geleid tot een decentralisatie van de behoeften van gebruikers van UPS-voedingen, waardoor steeds meer industrieën en bedrijven continu vraag hebben naar UPS-voedingen.
Vergeleken met loodzuuraccu's hebben lithium-ijzerfosfaataccu's de voordelen van een lange levensduur, veiligheid en stabiliteit, milieubescherming en een lage zelfontlading. Ze worden op grote schaal gebruikt.

Toepassingen in andere vakgebieden

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen worden ook veel gebruikt in het leger vanwege hun lange levensduur, veiligheid, prestaties bij lage temperaturen en andere voordelen. Op 10 oktober 2018 was een batterijbedrijf in Shandong prominent aanwezig op de eerste tentoonstelling over innovaties in de militaire en civiele integratietechnologie in Qingdao, waar het militaire producten presenteerde, waaronder militaire ultralagetemperatuurbatterijen voor -45 °C.