Akumulator LiFePO4

Akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy to akumulator litowo-jonowy, w którym elektrodą dodatnią jest fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4), a elektrodą ujemną węgiel.
Podczas procesu ładowania część jonów litu w fosforanie litu i żelaza jest ekstrahowana, przenoszona do elektrody ujemnej przez elektrolit i osadzana w materiale węglowym elektrody ujemnej; w tym samym czasie elektrony są uwalniane z elektrody dodatniej i docierają do elektrody ujemnej z obwodu zewnętrznego, aby utrzymać równowagę reakcji chemicznej. Podczas procesu rozładowywania jony litu są ekstrahowane z elektrody ujemnej i docierają do elektrody dodatniej przez elektrolit. W tym samym czasie elektroda ujemna uwalnia elektrony i dociera do elektrody dodatniej z obwodu zewnętrznego, aby zapewnić energię dla świata zewnętrznego.
Akumulatory LiFePO4 charakteryzują się wysokim napięciem roboczym, dużą gęstością energii, długim cyklem życia, dobrym poziomem bezpieczeństwa, niskim współczynnikiem samorozładowania i brakiem efektu pamięci.
Cechy konstrukcyjne baterii
Lewa strona baterii litowo-żelazowo-fosforanowej to dodatnia elektroda złożona z materiału LiFePO4 o strukturze oliwinu, która jest połączona z dodatnią elektrodą baterii za pomocą folii aluminiowej. Po prawej stronie znajduje się ujemna elektroda baterii złożona z węgla (grafitu), która jest połączona z ujemną elektrodą baterii za pomocą folii miedzianej. Pośrodku znajduje się separator polimerowy, który oddziela elektrodę dodatnią od ujemnej, a jony litu mogą przechodzić przez separator, ale elektrony nie. Wnętrze baterii jest wypełnione elektrolitem, a bateria jest hermetycznie zamknięta metalową obudową.

Cechy akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego
Wyższa gęstość energii

Według raportów gęstość energii kwadratowej aluminiowej obudowy baterii litowo-żelazowo-fosforanowej produkowanej masowo w 2018 r. wynosi około 160 Wh/kg. W 2019 r. niektórzy znakomici producenci baterii prawdopodobnie osiągną poziom 175-180 Wh/kg. Technologia chipów i pojemność są większe, lub można osiągnąć 185 Wh/kg.
dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa
Wydajność elektrochemiczna materiału katody baterii litowo-żelazowo-fosforanowej jest stosunkowo stabilna, co decyduje o tym, że ma ona stabilną platformę ładowania i rozładowywania. Dlatego struktura baterii nie zmieni się podczas procesu ładowania i rozładowywania, nie spali się i nie wybuchnie. Nadal jest bardzo bezpieczna w szczególnych warunkach, takich jak ładowanie, ściskanie i akupunktura.

Długi cykl życia

Cykl życia baterii litowo-żelazowo-fosforanowych 1C wynosi zazwyczaj 2000 razy, a nawet ponad 3500 razy, podczas gdy rynek magazynowania energii wymaga ponad 4000-5000 razy, co zapewnia żywotność 8-10 lat, co jest wartością wyższą niż 1000 cykli baterii trójskładnikowych. Cykl życia baterii kwasowo-ołowiowych o długiej żywotności wynosi około 300 razy.
Przemysłowe zastosowanie baterii litowo-żelazowo-fosforanowej

Zastosowanie przemysłu pojazdów o nowej energii

„Plan rozwoju przemysłu pojazdów energooszczędnych i nowych pojazdów energetycznych” mojego kraju proponuje, że „ogólnym celem rozwoju pojazdów energooszczędnych w moim kraju jest: do 2020 r. łączna produkcja i sprzedaż pojazdów energooszczędnych osiągnie 5 milionów sztuk, a skala przemysłu pojazdów energooszczędnych i nowych pojazdów energetycznych mojego kraju znajdzie się w czołówce światowych”. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe są szeroko stosowane w samochodach osobowych, samochodach osobowych, pojazdach logistycznych, pojazdach elektrycznych o niskiej prędkości itp. ze względu na ich zalety dobrego bezpieczeństwa i niskiego kosztu. Pod wpływem polityki akumulatory trójskładnikowe zajmują dominującą pozycję z zaletą gęstości energii, ale akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe nadal zajmują niezastąpione zalety w samochodach osobowych, pojazdach logistycznych i innych dziedzinach. W dziedzinie samochodów osobowych baterie litowo-żelazowo-fosforanowe stanowiły około 76%, 81%, 78% 5., 6. i 7. partii „Katalogu zalecanych modeli do promocji i zastosowań pojazdów nowej energii” (zwanego dalej „Katalogiem”) w 2018 r. %, nadal utrzymując główny nurt. W dziedzinie pojazdów specjalnych baterie litowo-żelazowo-fosforanowe stanowiły około 30%, 32% i 40% 5., 6. i 7. partii „Katalogu” w 2018 r., odpowiednio, a udział zastosowań stopniowo wzrastał.
Yang Yusheng, wykładowca Chińskiej Akademii Inżynierii, uważa, że ​​wykorzystanie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych na rynku pojazdów elektrycznych o rozszerzonym zasięgu może nie tylko poprawić bezpieczeństwo pojazdów, ale także wesprzeć komercjalizację pojazdów elektrycznych o rozszerzonym zasięgu, eliminując przebieg, bezpieczeństwo, cenę i koszt czysto elektrycznych pojazdów. Lęk przed ładowaniem, późniejsze problemy z akumulatorem itp. W latach 2007–2013 wiele firm samochodowych rozpoczęło projekty czysto elektrycznych pojazdów o rozszerzonym zasięgu.

Uruchom aplikację na zasilaniu

Oprócz cech akumulatorów litowo-jonowych, akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy rozruchowy ma również zdolność do natychmiastowego wytwarzania dużej mocy. Tradycyjny akumulator kwasowo-ołowiowy jest zastępowany akumulatorem litowo-jonowym o energii mniejszej niż jedna kilowatogodzina, a tradycyjny rozrusznik i generator są zastępowane silnikiem BSG. , ma nie tylko funkcję biegu jałowego start-stop, ale także funkcje wyłączania silnika i jazdy na luzie, odzyskiwania energii z jazdy na luzie i hamowania, wspomagania przyspieszenia i elektrycznego tempomatu.

Zastosowania na rynku magazynowania energii

Akumulator LiFePO4 ma szereg unikalnych zalet, takich jak wysokie napięcie robocze, wysoka gęstość energii, długi cykl życia, niski współczynnik samorozładowania, brak efektu pamięci, ekologiczna ochrona środowiska itp., a także obsługuje płynną rozbudowę, nadaje się do magazynowania energii elektrycznej na dużą skalę; w elektrowniach wykorzystujących energię odnawialną istnieją dobre perspektywy zastosowania w dziedzinach bezpiecznego podłączenia do sieci wytwarzania energii, regulacji szczytowego zapotrzebowania sieci, rozproszonych elektrowni, zasilaczy UPS i systemów zasilania awaryjnego.
Według najnowszego raportu na temat magazynowania energii, opublikowanego niedawno przez GTM Research, międzynarodową organizację zajmującą się badaniami rynku, realizacja projektów magazynowania energii przy sieci energetycznej w Chinach w 2018 r. przyczyniła się do dalszego wzrostu zużycia akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Wraz ze wzrostem rynku magazynowania energii, w ostatnich latach, niektóre firmy zajmujące się akumulatorami elektrycznymi wdrożyły działalność w zakresie magazynowania energii, aby otworzyć nowe rynki zastosowań dla akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych. Z jednej strony, ze względu na cechy ultradługiej żywotności, bezpiecznego użytkowania, dużej pojemności i zielonej ochrony środowiska, fosforan litowo-żelazowy może zostać przeniesiony do dziedziny magazynowania energii, co wydłuży łańcuch wartości i będzie promować ustanowienie nowego modelu biznesowego. Z drugiej strony, system magazynowania energii obsługujący akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy stał się głównym wyborem na rynku. Według doniesień, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe były próbowane do stosowania w autobusach elektrycznych, ciężarówkach elektrycznych, regulacji częstotliwości po stronie użytkownika i po stronie sieci.
1. Generowanie energii odnawialnej, takiej jak generowanie energii wiatrowej i fotowoltaicznej, jest bezpiecznie podłączone do sieci. Wrodzona przypadkowość, nieciągłość i zmienność generowania energii wiatrowej determinują, że jego rozwój na dużą skalę nieuchronnie będzie miał znaczący wpływ na bezpieczną eksploatację systemu energetycznego. Wraz z szybkim rozwojem przemysłu energetyki wiatrowej, zwłaszcza większości farm wiatrowych w moim kraju, które są „rozwojem scentralizowanym na dużą skalę i przesyłem na duże odległości”, generowanie energii elektrycznej z dużych farm wiatrowych podłączonych do sieci stwarza poważne wyzwania dla eksploatacji i kontroli dużych sieci energetycznych.
Na wytwarzanie energii fotowoltaicznej wpływają temperatura otoczenia, intensywność światła słonecznego i warunki pogodowe. Wytwarzanie energii fotowoltaicznej charakteryzuje się losowymi wahaniami. W moim kraju obserwuje się trend rozwojowy „rozproszonego rozwoju, dostępu do sieci niskiego napięcia na miejscu” oraz „rozwoju na dużą skalę, dostępu do sieci średniego i wysokiego napięcia”, co stawia wyższe wymagania dotyczące regulacji szczytowego zapotrzebowania sieci energetycznej i bezpiecznej eksploatacji systemów energetycznych.
Dlatego produkty do magazynowania energii o dużej pojemności stały się kluczowym czynnikiem w rozwiązywaniu sprzeczności między siecią a wytwarzaniem energii odnawialnej. System magazynowania energii w postaci baterii litowo-żelazowo-fosforanowej charakteryzuje się szybką konwersją warunków pracy, elastycznym trybem działania, wysoką wydajnością, bezpieczeństwem i ochroną środowiska oraz dużą skalowalnością. Problem lokalnej kontroli napięcia, poprawa niezawodności wytwarzania energii odnawialnej i poprawa jakości energii, dzięki czemu energia odnawialna może stać się ciągłym i stabilnym źródłem zasilania.
Dzięki ciągłej ekspansji pojemności i skali oraz ciągłej dojrzałości zintegrowanej technologii, koszt systemów magazynowania energii zostanie jeszcze bardziej obniżony. Po długoterminowych testach bezpieczeństwa i niezawodności, oczekuje się, że systemy magazynowania energii z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych będą wykorzystywane w odnawialnych źródłach energii, takich jak energia wiatrowa i fotowoltaika. Są one szeroko stosowane w bezpiecznym połączeniu sieciowym wytwarzania energii i poprawie jakości zasilania.
2 regulacja szczytowa sieci energetycznej. Głównym środkiem regulacji szczytowej sieci energetycznej zawsze były elektrownie szczytowo-pompowe. Ponieważ elektrownia szczytowo-pompowa musi zbudować dwa zbiorniki, górny i dolny, które są w dużym stopniu ograniczone warunkami geograficznymi, nie jest łatwo budować na równinie, a obszar jest duży, a koszty utrzymania wysokie. Zastosowanie systemu magazynowania energii w postaci baterii litowo-żelazowo-fosforanowej w celu zastąpienia elektrowni szczytowo-pompowej, aby poradzić sobie ze szczytowym obciążeniem sieci energetycznej, nieograniczonym warunkami geograficznymi, swobodnym wyborem lokalizacji, mniejszymi nakładami inwestycyjnymi, mniejszym zajęciem gruntów, niskimi kosztami utrzymania, odegra ważną rolę w procesie regulacji szczytowej sieci energetycznej.
3 Rozproszone elektrownie. Ze względu na wady samej dużej sieci energetycznej trudno jest zagwarantować wymagania dotyczące jakości, wydajności, bezpieczeństwa i niezawodności zasilania. W przypadku ważnych jednostek i przedsiębiorstw często wymagane są podwójne lub nawet wielokrotne zasilacze jako kopia zapasowa i ochrona. System magazynowania energii w postaci baterii litowo-żelazowo-fosforanowej może zmniejszyć lub uniknąć przerw w dostawie prądu spowodowanych awariami sieci energetycznej i różnymi nieoczekiwanymi zdarzeniami oraz zapewnić bezpieczne i niezawodne zasilanie w szpitalach, bankach, centrach dowodzenia i kontroli, centrach przetwarzania danych, przemyśle materiałów chemicznych i przemyśle produkcji precyzyjnej. Odgrywają ważną rolę.
4 Zasilacz UPS. Ciągły i szybki rozwój gospodarki Chin doprowadził do decentralizacji potrzeb użytkowników zasilaczy UPS, co spowodowało, że więcej branż i przedsiębiorstw ma ciągły popyt na zasilacze UPS.
W porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe mają zalety długiego cyklu życia, bezpieczeństwa i stabilności, są przyjazne dla środowiska i mają niski współczynnik samorozładowania. Będą szeroko stosowane.

Zastosowania w innych dziedzinach

Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe są również szeroko stosowane w wojsku ze względu na ich dobrą żywotność, bezpieczeństwo, niskie temperatury i inne zalety. 10 października 2018 r. firma produkująca akumulatory w Shandong mocno zaznaczyła swoją obecność na pierwszej wystawie Qingdao Military-Civilian Integration Technology Innovation Achievement Exhibition i wystawiła produkty wojskowe, w tym wojskowe akumulatory ultraniskotemperaturowe -45℃.