Baterai LiFePO4

Baterai litium besi fosfat adalah baterai litium-ion yang menggunakan litium besi fosfat (LiFePO4) sebagai bahan elektroda positif dan karbon sebagai bahan elektroda negatif.
Selama proses pengisian daya, sebagian ion litium dalam litium besi fosfat diekstraksi, dipindahkan ke elektroda negatif melalui elektrolit, dan tertanam dalam bahan karbon elektroda negatif; pada saat yang sama, elektron dilepaskan dari elektroda positif dan mencapai elektroda negatif dari sirkuit eksternal untuk menjaga keseimbangan reaksi kimia. Selama proses pelepasan, ion litium diekstraksi dari elektroda negatif dan mencapai elektroda positif melalui elektrolit. Pada saat yang sama, elektroda negatif melepaskan elektron dan mencapai elektroda positif dari sirkuit eksternal untuk menyediakan energi bagi dunia luar.
Baterai LiFePO4 memiliki keunggulan tegangan kerja tinggi, kepadatan energi tinggi, siklus hidup panjang, kinerja keselamatan baik, tingkat pengosongan daya sendiri rendah dan tidak ada efek memori.
Fitur Struktur Baterai
Sisi kiri baterai litium besi fosfat adalah elektroda positif yang tersusun dari material LiFePO4 berstruktur olivin, yang dihubungkan ke elektroda positif baterai dengan lapisan aluminium. Di sebelah kanan adalah elektroda negatif baterai yang tersusun dari karbon (grafit), yang dihubungkan ke elektroda negatif baterai dengan lapisan tembaga. Di tengah adalah pemisah polimer, yang memisahkan elektroda positif dari elektroda negatif, dan ion litium dapat melewati pemisah tetapi elektron tidak dapat melewatinya. Bagian dalam baterai diisi dengan elektrolit, dan baterai disegel secara kedap udara oleh casing logam.

Fitur baterai lithium besi fosfat
Kepadatan energi yang lebih tinggi

Menurut laporan, kepadatan energi baterai litium besi fosfat cangkang aluminium persegi yang diproduksi massal pada tahun 2018 adalah sekitar 160 Wh/kg. Pada tahun 2019, beberapa produsen baterai yang sangat baik mungkin dapat mencapai level 175-180 Wh/kg. Teknologi dan kapasitas chip dibuat lebih besar, atau dapat mencapai 185 Wh/kg.
kinerja keselamatan yang baik
Kinerja elektrokimia bahan katode baterai litium besi fosfat relatif stabil, yang menentukan bahwa baterai memiliki platform pengisian dan pengosongan yang stabil. Oleh karena itu, struktur baterai tidak akan berubah selama proses pengisian dan pengosongan, dan tidak akan terbakar dan meledak. Baterai masih sangat aman dalam kondisi khusus seperti pengisian, pemerasan, dan akupunktur.

Siklus hidup panjang

Siklus hidup 1C baterai litium besi fosfat umumnya mencapai 2.000 kali, atau bahkan lebih dari 3.500 kali, sementara pasar penyimpanan energi membutuhkan lebih dari 4.000-5.000 kali, memastikan masa pakai 8-10 tahun, yang lebih tinggi dari 1.000 siklus baterai terner. Siklus hidup baterai timbal-asam umur panjang sekitar 300 kali.
Aplikasi industri baterai lithium besi fosfat

Aplikasi industri kendaraan energi baru

"Rencana Pengembangan Industri Kendaraan Hemat Energi dan Energi Baru" negara saya mengusulkan bahwa "tujuan keseluruhan pengembangan kendaraan energi baru negara saya adalah: pada tahun 2020, produksi dan penjualan kumulatif kendaraan energi baru akan mencapai 5 juta unit, dan skala industri kendaraan hemat energi dan energi baru negara saya akan menempati peringkat terdepan di dunia". Baterai litium besi fosfat banyak digunakan pada mobil penumpang, mobil penumpang, kendaraan logistik, kendaraan listrik kecepatan rendah, dll. karena keunggulannya berupa keamanan yang baik dan biaya rendah. Dipengaruhi oleh kebijakan, baterai terner menempati posisi dominan dengan keunggulan kepadatan energi, tetapi baterai litium besi fosfat masih menempati keunggulan yang tak tergantikan pada mobil penumpang, kendaraan logistik, dan bidang lainnya. Di bidang mobil penumpang, baterai lithium iron phosphate menyumbang sekitar 76%, 81%, 78% dari batch ke-5, ke-6, dan ke-7 dari “Katalog Model yang Direkomendasikan untuk Promosi dan Penerapan Kendaraan Energi Baru” (selanjutnya disebut sebagai “Katalog”) pada tahun 2018. %, masih mempertahankan arus utama. Di bidang kendaraan khusus, baterai lithium iron phosphate menyumbang sekitar 30%, 32%, dan 40% dari batch ke-5, ke-6, dan ke-7 dari “Katalog” pada tahun 2018, masing-masing, dan proporsi aplikasi telah meningkat secara bertahap.
Yang Yusheng, seorang akademisi dari Akademi Teknik Tiongkok, percaya bahwa penggunaan baterai litium besi fosfat di pasar kendaraan listrik jarak jauh tidak hanya dapat meningkatkan keselamatan kendaraan, tetapi juga mendukung pemasaran kendaraan listrik jarak jauh, menghilangkan jarak tempuh, keselamatan, harga, dan biaya kendaraan listrik murni. Kecemasan tentang pengisian daya, masalah baterai berikutnya, dll. Selama periode 2007 hingga 2013, banyak perusahaan mobil telah meluncurkan proyek kendaraan listrik murni jarak jauh.

Mulai aplikasi pada daya

Selain karakteristik baterai lithium daya, baterai lithium besi fosfat starter juga memiliki kemampuan untuk menghasilkan daya tinggi secara instan. Baterai timbal-asam tradisional digantikan oleh baterai lithium daya dengan energi kurang dari satu kilowatt jam, dan motor starter dan generator tradisional digantikan oleh motor BSG. , tidak hanya memiliki fungsi start-stop saat diam, tetapi juga memiliki fungsi mematikan dan melaju mesin, pemulihan energi saat melaju dan mengerem, penguat akselerasi, dan jelajah listrik.

Aplikasi di pasar penyimpanan energi

Baterai LiFePO4 memiliki serangkaian keunggulan unik seperti tegangan kerja tinggi, kepadatan energi tinggi, siklus hidup panjang, tingkat pengosongan daya sendiri rendah, tidak ada efek memori, perlindungan lingkungan hijau, dsb., dan mendukung ekspansi tanpa langkah, cocok untuk penyimpanan energi listrik skala besar, pada pembangkit listrik Energi terbarukan memiliki prospek aplikasi yang baik di bidang koneksi jaringan pembangkit listrik yang aman, pengaturan puncak jaringan listrik, pembangkit listrik terdistribusi, catu daya UPS, dan sistem catu daya darurat.
Menurut laporan penyimpanan energi terbaru yang baru-baru ini dirilis oleh GTM Research, sebuah organisasi riset pasar internasional, penerapan proyek penyimpanan energi sisi jaringan di Tiongkok pada tahun 2018 terus meningkatkan konsumsi baterai litium besi fosfat.
Dengan munculnya pasar penyimpanan energi, dalam beberapa tahun terakhir, beberapa perusahaan baterai listrik telah menerapkan bisnis penyimpanan energi untuk membuka pasar aplikasi baru bagi baterai litium besi fosfat. Di satu sisi, karena karakteristik masa pakai yang sangat panjang, penggunaan yang aman, kapasitas besar, dan perlindungan lingkungan yang hijau, litium besi fosfat dapat ditransfer ke bidang penyimpanan energi, yang akan memperluas rantai nilai dan mendorong pembentukan model bisnis baru. Di sisi lain, sistem penyimpanan energi yang mendukung baterai litium besi fosfat telah menjadi pilihan utama di pasar. Menurut laporan, baterai litium besi fosfat telah dicoba untuk digunakan dalam bus listrik, truk listrik, regulasi frekuensi sisi pengguna dan sisi jaringan.
1. Pembangkitan daya energi terbarukan seperti pembangkitan daya angin dan pembangkitan daya fotovoltaik terhubung dengan aman ke jaringan listrik. Keacakan, intermittensi, dan volatilitas yang melekat pada pembangkitan daya angin menentukan bahwa pengembangannya dalam skala besar pasti akan berdampak signifikan pada pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman. Dengan pesatnya perkembangan industri tenaga angin, terutama sebagian besar ladang angin di negara saya adalah "pengembangan terpusat skala besar dan transmisi jarak jauh", pembangkitan daya yang terhubung ke jaringan dari ladang angin skala besar menimbulkan tantangan berat bagi pengoperasian dan pengendalian jaringan listrik besar.
Pembangkitan daya fotovoltaik dipengaruhi oleh suhu sekitar, intensitas cahaya matahari, dan kondisi cuaca. Pembangkitan daya fotovoltaik memiliki karakteristik fluktuasi acak. Negara saya memiliki tren pengembangan "pengembangan terdesentralisasi, akses di lokasi bertegangan rendah" dan "pengembangan skala besar, akses tegangan menengah dan tinggi", yang mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk pengaturan puncak jaringan listrik dan pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman.
Oleh karena itu, produk penyimpanan energi berkapasitas besar telah menjadi faktor kunci dalam memecahkan kontradiksi antara jaringan listrik dan pembangkitan energi terbarukan. Sistem penyimpanan energi baterai litium besi fosfat memiliki karakteristik konversi kondisi kerja yang cepat, mode operasi yang fleksibel, efisiensi tinggi, keamanan dan perlindungan lingkungan, serta skalabilitas yang kuat. Masalah kontrol tegangan lokal, meningkatkan keandalan pembangkitan daya energi terbarukan dan meningkatkan kualitas daya, sehingga energi terbarukan dapat menjadi pasokan daya yang berkelanjutan dan stabil.
Dengan perluasan kapasitas dan skala yang berkelanjutan, dan kematangan teknologi terintegrasi yang berkelanjutan, biaya sistem penyimpanan energi akan semakin berkurang. Setelah uji keamanan dan keandalan jangka panjang, sistem penyimpanan energi baterai litium besi fosfat diharapkan dapat digunakan dalam energi terbarukan seperti tenaga angin dan pembangkit listrik fotovoltaik. Sistem ini telah banyak digunakan dalam koneksi jaringan listrik yang aman untuk pembangkitan energi dan peningkatan kualitas daya.
2. Pengaturan puncak jaringan listrik. Sarana utama pengaturan puncak jaringan listrik selama ini adalah pembangkit listrik penyimpanan pompa. Karena pembangkit listrik penyimpanan pompa perlu membangun dua reservoir, reservoir atas dan bawah, yang sangat dibatasi oleh kondisi geografis, maka tidak mudah untuk membangun di daerah dataran, dan daerahnya luas serta biaya perawatannya tinggi. Penggunaan sistem penyimpanan energi baterai litium besi fosfat untuk menggantikan pembangkit listrik penyimpanan pompa, untuk mengatasi beban puncak jaringan listrik, tidak dibatasi oleh kondisi geografis, pemilihan lokasi bebas, investasi lebih sedikit, penggunaan lahan lebih sedikit, biaya perawatan rendah, akan memainkan peran penting dalam proses pengaturan puncak jaringan listrik.
3 Pembangkit listrik terdistribusi. Karena cacat pada jaringan listrik besar itu sendiri, sulit untuk menjamin persyaratan kualitas, efisiensi, keamanan, dan keandalan pasokan listrik. Untuk unit dan perusahaan penting, catu daya ganda atau bahkan beberapa catu daya sering kali diperlukan sebagai cadangan dan perlindungan. Sistem penyimpanan energi baterai lithium iron phosphate dapat mengurangi atau menghindari pemadaman listrik yang disebabkan oleh kegagalan jaringan listrik dan berbagai kejadian tak terduga, serta memastikan pasokan listrik yang aman dan andal di rumah sakit, bank, pusat komando dan kendali, pusat pemrosesan data, industri bahan kimia, dan industri manufaktur presisi. Memainkan peran penting.
4. Catu daya UPS. Perkembangan ekonomi Tiongkok yang terus-menerus dan pesat telah menyebabkan desentralisasi kebutuhan pengguna catu daya UPS, yang menyebabkan semakin banyak industri dan perusahaan memiliki permintaan berkelanjutan terhadap catu daya UPS.
Dibandingkan dengan baterai timbal-asam, baterai litium besi fosfat memiliki keunggulan siklus hidup yang panjang, keamanan dan stabilitas, perlindungan lingkungan yang hijau, dan tingkat pengosongan daya sendiri yang rendah. akan digunakan secara luas.

Aplikasi di bidang lain

Baterai litium besi fosfat juga banyak digunakan di bidang militer karena siklus hidupnya yang baik, keamanannya, kinerja suhu rendah, dan berbagai keunggulan lainnya. Pada tanggal 10 Oktober 2018, sebuah perusahaan baterai di Shandong tampil gemilang di Pameran Prestasi Inovasi Teknologi Integrasi Militer-Sipil pertama di Qingdao, dan memamerkan berbagai produk militer termasuk baterai suhu sangat rendah untuk militer -45℃.