Bateria LiFePO4

A bateria de fosfato de ferro-lítio é uma bateria de íons de lítio que usa fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) como material do eletrodo positivo e carbono como material do eletrodo negativo.
Durante o processo de carga, alguns dos íons de lítio presentes no fosfato de ferro e lítio são extraídos, transferidos para o eletrodo negativo através do eletrólito e incorporados ao material de carbono do eletrodo negativo; ao mesmo tempo, elétrons são liberados do eletrodo positivo e chegam ao eletrodo negativo a partir do circuito externo para manter o equilíbrio da reação química. Durante o processo de descarga, íons de lítio são extraídos do eletrodo negativo e chegam ao eletrodo positivo através do eletrólito. Ao mesmo tempo, o eletrodo negativo libera elétrons e chega ao eletrodo positivo a partir do circuito externo para fornecer energia para o mundo externo.
As baterias LiFePO4 têm as vantagens de alta tensão de trabalho, alta densidade de energia, longa vida útil, bom desempenho de segurança, baixa taxa de autodescarga e nenhum efeito memória.
Características estruturais da bateria
O lado esquerdo da bateria de fosfato de ferro-lítio é um eletrodo positivo composto por um material de estrutura olivina (LiFePO4), conectado ao eletrodo positivo da bateria por uma folha de alumínio. À direita, está o eletrodo negativo da bateria, composto por carbono (grafite), conectado ao eletrodo negativo por uma folha de cobre. No meio, há um separador de polímero, que separa o eletrodo positivo do negativo, por onde os íons de lítio podem passar, mas os elétrons não. O interior da bateria é preenchido com eletrólito, e a bateria é hermeticamente selada por um invólucro metálico.

Características da bateria de fosfato de ferro-lítio
Maior densidade energética

Segundo relatos, a densidade energética da bateria de fosfato de ferro-lítio com revestimento quadrado de alumínio produzida em massa em 2018 é de cerca de 160 Wh/kg. Em 2019, alguns excelentes fabricantes de baterias provavelmente atingirão o nível de 175-180 Wh/kg. A tecnologia e a capacidade do chip foram ampliadas, podendo atingir 185 Wh/kg.
bom desempenho de segurança
O desempenho eletroquímico do material catódico da bateria de fosfato de ferro-lítio é relativamente estável, o que garante uma plataforma de carga e descarga estável. Portanto, a estrutura da bateria não se altera durante o processo de carga e descarga, e ela não queima nem explode. Ela ainda é muito segura em condições especiais, como carga, compressão e acupuntura.

Longo ciclo de vida

A vida útil do ciclo 1C das baterias de fosfato de ferro-lítio geralmente atinge 2.000 vezes, ou até mais de 3.500 vezes, enquanto o mercado de armazenamento de energia exige mais de 4.000 a 5.000 vezes, garantindo uma vida útil de 8 a 10 anos, superior aos 1.000 ciclos das baterias ternárias. A vida útil das baterias de chumbo-ácido de longa duração é de cerca de 300 vezes.
Aplicação industrial de bateria de fosfato de ferro-lítio

Aplicação da indústria de veículos de nova energia

O "Plano de Desenvolvimento da Indústria de Veículos de Nova Energia e Economia de Energia" do meu país propõe que "a meta geral para o desenvolvimento de veículos de nova energia do meu país é: até 2020, a produção e as vendas acumuladas de veículos de nova energia atingirão 5 milhões de unidades, e a escala da indústria de veículos de nova energia e economia de energia do meu país estará na primeira fila do mundo". As baterias de fosfato de ferro-lítio são amplamente utilizadas em automóveis de passageiros, veículos de transporte de passageiros, veículos de logística, veículos elétricos de baixa velocidade, etc. devido às suas vantagens de boa segurança e baixo custo. Influenciadas pela política, as baterias ternárias ocupam uma posição dominante com a vantagem da densidade energética, mas as baterias de fosfato de ferro-lítio ainda ocupam vantagens insubstituíveis em automóveis de passageiros, veículos de logística e outros campos. No setor de automóveis de passageiros, as baterias de fosfato de ferro-lítio representaram cerca de 76%, 81% e 78% dos 5º, 6º e 7º lotes do "Catálogo de Modelos Recomendados para a Promoção e Aplicação de Veículos de Nova Energia" (doravante denominado "Catálogo") em 2018, mantendo a posição dominante. No setor de veículos especiais, as baterias de fosfato de ferro-lítio representaram cerca de 30%, 32% e 40% dos 5º, 6º e 7º lotes do "Catálogo" em 2018, respectivamente, e a proporção de aplicações tem aumentado gradualmente.
Yang Yusheng, acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia, acredita que o uso de baterias de fosfato de ferro-lítio no mercado de veículos elétricos de longo alcance pode não apenas melhorar a segurança dos veículos, mas também apoiar a comercialização de veículos elétricos de longo alcance, eliminando a quilometragem, a segurança, o preço e o custo dos veículos elétricos puros. A ansiedade em relação ao carregamento, os problemas subsequentes com a bateria, etc., levaram ao lançamento de projetos de veículos elétricos puros de longo alcance entre 2007 e 2013.

Inicie o aplicativo na energia

Além das características das baterias de lítio de potência, a bateria de fosfato de ferro-lítio de partida também possui a capacidade de gerar alta potência instantaneamente. A bateria de chumbo-ácido tradicional foi substituída por uma bateria de lítio de potência com energia inferior a um quilowatt-hora, e o motor de partida e o gerador tradicionais foram substituídos por um motor BSG. , além de ter a função de partida e parada em marcha lenta, também possui as funções de desligamento e desaceleração do motor, recuperação de energia em desaceleração e frenagem, acelerador auxiliar e controle de cruzeiro elétrico.

Aplicações no mercado de armazenamento de energia

A bateria LiFePO4 tem uma série de vantagens exclusivas, como alta tensão de trabalho, alta densidade de energia, longa vida útil, baixa taxa de autodescarga, sem efeito memória, proteção ambiental verde, etc., e suporta expansão contínua, adequada para armazenamento de energia elétrica em larga escala. Em usinas de energia renovável, há boas perspectivas de aplicação nas áreas de conexão segura à rede de geração de energia, regulação de pico da rede elétrica, usinas de energia distribuídas, fontes de alimentação UPS e sistemas de fornecimento de energia de emergência.
De acordo com o último relatório de armazenamento de energia divulgado recentemente pela GTM Research, uma organização internacional de pesquisa de mercado, a aplicação de projetos de armazenamento de energia na rede elétrica na China em 2018 continuou a aumentar o consumo de baterias de fosfato de ferro-lítio.
Com a ascensão do mercado de armazenamento de energia, nos últimos anos, algumas empresas de baterias de energia têm implantado negócios de armazenamento de energia para abrir novos mercados de aplicação para baterias de fosfato de ferro-lítio. Por um lado, devido às características de vida ultralonga, uso seguro, grande capacidade e proteção ambiental verde, o fosfato de ferro-lítio pode ser transferido para o campo de armazenamento de energia, o que estenderá a cadeia de valor e promoverá o estabelecimento de um novo modelo de negócios. Por outro lado, o sistema de armazenamento de energia que suporta a bateria de fosfato de ferro-lítio tornou-se a escolha principal no mercado. De acordo com relatos, baterias de fosfato de ferro-lítio têm sido testadas para serem usadas em ônibus elétricos, caminhões elétricos e regulação de frequência do lado do usuário e do lado da rede.
1. A geração de energia renovável, como a eólica e a fotovoltaica, está conectada com segurança à rede. A aleatoriedade, a intermitência e a volatilidade inerentes à geração de energia eólica determinam que seu desenvolvimento em larga escala terá, inevitavelmente, um impacto significativo na operação segura do sistema elétrico. Com o rápido desenvolvimento da indústria eólica, especialmente a maioria dos parques eólicos em meu país, que são de "desenvolvimento centralizado em larga escala e transmissão de longa distância", a geração de energia conectada à rede por parques eólicos de grande porte representa sérios desafios para a operação e o controle de grandes redes elétricas.
A geração de energia fotovoltaica é afetada pela temperatura ambiente, intensidade da luz solar e condições climáticas, e a geração de energia fotovoltaica apresenta as características de flutuações aleatórias. Meu país apresenta uma tendência de desenvolvimento de "desenvolvimento descentralizado, acesso local de baixa tensão" e "desenvolvimento em larga escala, acesso de média e alta tensão", o que impõe requisitos mais elevados para a regulação de pico da rede elétrica e operação segura dos sistemas de energia.
Portanto, produtos de armazenamento de energia de grande capacidade tornaram-se um fator-chave na solução da contradição entre a rede elétrica e a geração de energia renovável. O sistema de armazenamento de energia de bateria de fosfato de ferro-lítio possui as características de rápida conversão das condições de trabalho, modo de operação flexível, alta eficiência, segurança e proteção ambiental, além de forte escalabilidade. O problema do controle de tensão local melhora a confiabilidade da geração de energia renovável e a qualidade da energia, permitindo que a energia renovável se torne um fornecimento de energia contínuo e estável.
Com a expansão contínua da capacidade e da escala, e a maturidade contínua da tecnologia integrada, o custo dos sistemas de armazenamento de energia será ainda mais reduzido. Após testes de segurança e confiabilidade de longo prazo, espera-se que os sistemas de armazenamento de energia com baterias de fosfato de ferro-lítio sejam utilizados em energias renováveis, como energia eólica e geração de energia fotovoltaica. Eles têm sido amplamente utilizados na conexão segura à rede para geração de energia e na melhoria da qualidade da energia.
2. Regulação de pico da rede elétrica. O principal meio de regulação de pico da rede elétrica sempre foram as usinas de armazenamento bombeado. Como a usina de armazenamento bombeado precisa construir dois reservatórios, o superior e o inferior, que são bastante restritos pelas condições geográficas, não é fácil de construir em áreas planas, além de a área ser grande e o custo de manutenção ser alto. O uso de um sistema de armazenamento de energia por bateria de fosfato de ferro-lítio para substituir a usina de armazenamento bombeado, para lidar com a carga de pico da rede elétrica, não limitado pelas condições geográficas, livre seleção de local, menor investimento, menor ocupação do solo e baixo custo de manutenção, desempenhará um papel importante no processo de regulação de pico da rede elétrica.
3 Usinas de energia distribuídas. Devido às deficiências da própria rede elétrica de grande porte, é difícil garantir os requisitos de qualidade, eficiência, segurança e confiabilidade do fornecimento de energia. Para unidades e empresas importantes, fontes de alimentação duplas ou mesmo múltiplas são frequentemente necessárias como backup e proteção. O sistema de armazenamento de energia com bateria de fosfato de ferro-lítio pode reduzir ou evitar quedas de energia causadas por falhas na rede elétrica e diversos eventos inesperados, além de garantir o fornecimento de energia seguro e confiável em hospitais, bancos, centros de comando e controle, centros de processamento de dados, indústrias de materiais químicos e indústrias de manufatura de precisão. Desempenha um papel importante.
4 Fonte de alimentação UPS. O desenvolvimento contínuo e rápido da economia chinesa levou à descentralização das necessidades dos usuários de UPS, o que fez com que mais indústrias e empresas tivessem demanda contínua por UPS.
Em comparação com as baterias de chumbo-ácido, as baterias de fosfato de ferro-lítio têm as vantagens de longo ciclo de vida, segurança e estabilidade, proteção ambiental verde e baixa taxa de autodescarga. serão amplamente utilizadas.

Aplicações em outros campos

As baterias de fosfato de ferro-lítio também são amplamente utilizadas no setor militar devido à sua boa vida útil, segurança, desempenho em baixas temperaturas e outras vantagens. Em 10 de outubro de 2018, uma empresa de baterias de Shandong participou com destaque na primeira Exposição de Inovação Tecnológica de Integração Militar-Civil de Qingdao, expondo produtos militares, incluindo baterias militares de temperatura ultrabaixa de -45°C.