مع التحسين المستمر لمستويات معيشة الناس ، أصبح التنقل من العمل والعودة منه آليًا بشكل تدريجي. نظرًا للترويج القوي لسياسة الدولة المحايدة للكربون ، عندما يشتري الناس سيارات طاقة جديدة ، يتعين عليهم الاختيار بين تقنيتي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وبطارية الليثيوم الثلاثية. أخبرنا المطلعون على الصناعة: لإيلاء أهمية لعمر البطارية ، اختر النظام الثلاثي للمركبات ذات السعة وخفيفة الوزن ، واختر نظام فوسفات الحديد الليثيوم للسلامة. في هذا الصدد ، يأمل المستهلكون على وجه السرعة في أن يتمكن الأشخاص في الصناعة من تقديم إجابة عملية من وجهة نظر فنية: هل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد آمنة؟ أولاً ، أجب من ثلاثة جوانب: الاستقرار المادي / الهيكلي ، وعملية الإنتاج ، وخصائص الشحن والتفريغ.
ما هي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد؟
بطارية فوسفات الحديد الليثيوم هي بطارية ليثيوم أيون تستخدم فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) كمادة القطب الموجب والكربون كمادة القطب السالب. تتميز بطاريات LFP بكثافات طاقة أقل من أنواع بطاريات الليثيوم أيون الأخرى ، مثل النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) والنيكل والكوبالت والألمنيوم (NCA) ، وتعمل بجهد كهربائي منخفض.
سلامة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم
يعتبر فوسفات الحديد الليثيوم حاليًا أكثر مواد الكاثود أمانًا لبطاريات الليثيوم أيون. لا يحتوي على أي عناصر معادن ثقيلة ضارة بجسم الإنسان. ليس من السهل ترسيب الأكسجين في هيكله الأوليفين ، مما يحسن ثبات المادة. يحدد ثبات مادة القطب الموجب لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم أن لديها منصة شحن وتفريغ ثابتة. لذلك ، لن يتغير هيكل البطارية أثناء الشحن والتفريغ ، ولن تحترق وتنفجر ، ولا تزال آمنة للغاية حتى في ظل ظروف خاصة مثل قصر الدائرة ، والشحن الزائد ، والبثق ، والوخز بالإبر.
مزايا بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم
تتميز بطارية فوسفات الحديد الليثيوم بمزايا جهد العمل العالي ، وكثافة الطاقة العالية ، وعمر الدورة الطويل ، وأداء السلامة الجيد ، وانخفاض معدل التفريغ الذاتي ، وعدم وجود تأثير للذاكرة.
تطبيق بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
تُستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على نطاق واسع في تخزين الطاقة المنزلية ، وأنظمة الإضاءة الشمسية ، واستخدام المركبات ، والتطبيقات الثابتة على نطاق المرافق ، والطاقة الاحتياطية نظرًا لتكلفتها المنخفضة ، والسلامة العالية ، والسمية المنخفضة ، ودورة الحياة الطويلة.
تخزين الطاقة المنزلية
نظرًا لتكاليف الإنتاج المنخفضة والسلامة العالية من الحرائق ، أطلقت Enphase بطارية التخزين المنزلية LFP. في عام 2021 ، كان لسوق المستخدم النهائي في المنزل العديد من البائعين ، بما في ذلك SonnenBatterie و Enphase. تواصل Tesla Motors استخدام خلايا NMC في منتجات تخزين الطاقة المنزلية الخاصة بها ولكنها تحولت إلى LFP لمنتجاتها من البطاريات على نطاق واسع في عام 2021.
مركبة
عندما تتسارع المركبات ، مثل الرافعات الشوكية والدراجات والمركبات الكهربائية ، تتطلب بطاريات ذات معدلات تفريغ أعلى ووزن أخف وعمر أطول. هذه هي مزايا بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. 12V بطاريات LiFePO4 أصبحت شائعة بشكل متزايد وتستخدم على نطاق واسع كبطاريات احتياطية (منزلية) للكرفانات أو المنازل المتنقلة أو القوارب.
نظام الإضاءة الشمسية
تستخدم إضاءة المناظر الطبيعية بالطاقة الشمسية بشكل أساسي بطارية LFP واحدة مقاس "14500" (حجم بطارية AA).
يسمح جهد التشغيل الأعلى (3.2 فولت) لـ LFP لبطارية واحدة بتشغيل الصمام بدون دوائر لزيادة الجهد. إن تحملها المتزايد للشحن الزائد المعتدل (مقارنة بأنواع بطاريات الليثيوم الأخرى) يعني أيضًا أنه يمكن توصيل LiFePO4 بخلية كهروضوئية بدون دائرة لإيقاف دورة الشحن.
شحن وتفريغ بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
الشحن والتفريغ هما حالتا العمل الأساسيتان لبطاريات الليثيوم. عندما يتم شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم وتفريغها ، لأن قدرة أكسدة أيونات الحديد ليست قوية ، لن يتم إطلاق الأكسجين ، ومن الطبيعي أن تخضع لتفاعلات الأكسدة والاختزال مع الإلكتروليت ، مما يجعل بطارية فوسفات الحديد الليثيوم تشحن و عملية التفريغ في بيئة آمنة. ليس ذلك فحسب ، فمن الصعب أن تخضع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم لتفاعلات الأكسدة والاختزال العنيفة أثناء التفريغ عالي السرعة ، حتى أثناء الشحن الزائد والتفريغ. في الوقت نفسه ، بعد إزالة تداخل الليثيوم ، تتغير الشبكة البلورية بحيث يتقلص الحجم النهائي لخلية الوحدة (أصغر وحدة مكونة للبلورة) ، مما يعوض الحجم المتزايد لقطب الكربون السالب أثناء التفاعل. لذلك ، يمكن شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم وتفريغها. يتم الحفاظ على استقرار الهيكل المادي ، ويتم التخلص من الخطر الخفي لانفجار البطارية الناجم عن زيادة الحجم.
عملية إنتاج بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
إن عملية إنتاج بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم هي تقريبًا نفس عملية إنتاج أنواع بطاريات الليثيوم الأخرى ، وتشمل عملياتها الأساسية التجميع ، والطلاء ، والدرفلة ، والصفائح ، واللف. في عملية الخلط ، يكون التوصيل الكهربائي لمادة فوسفات الحديد الليثيوم ضعيفًا نسبيًا ، لذلك يتم تصغير الجسيمات بشكل عام. التأثير الموضوعي لذلك هو أن الترتيب الداخلي أكثر اتساقًا ، مما يعزز تكوين منصة جهد متوازنة يمكن الحفاظ عليها أثناء العمل. حالة البطارية مستقرة.
تم تصميم بطاريات فوسفات الحديد والليثيوم أيضًا لتكون آمنة للغاية للاستخدام في درجات الحرارة القصوى:
• فتيل أمان مدمج
• غطاء فولاذي مقاوم للانفجار
• حماية ممتازة من درجات الحرارة الزائدة
بالإضافة إلى ذلك ، خلال مرحلة تصميم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، واجهوا ما يلي:
• اختبار التأثير
• اختبار الشحن الزائد.
• اختبار ماس كهربائى
• اختبار الدائرة المفتوحة
• اختبار درجة الحرارة
•اختبار السقوط
• اختبار ماس كهربائى داخلي قسري
• اختبار الجهد المنخفض.
فقط بعد الحصول على نتائج مرضية ، تدخل الخلايا في الإنتاج الضخم.
ما مدى أمان بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم من بطاريات الليثيوم الأخرى؟
تتمتع بطاريات الفوسفات بهيكل كيميائي وميكانيكي ممتاز لن يسخن إلى مستويات غير آمنة. نتيجة لذلك ، تم تحسين السلامة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون المصنوعة من مواد كاثود أخرى. هذا لأن الحالات المشحونة وغير المشحونة لـ LiFePO4 متشابهة جسديًا وقوية للغاية ، مما يسمح للأيونات بالبقاء مستقرة أثناء تدفق الأكسجين الذي يصاحب دورات الشحن أو يمكن أن يفشل. بشكل عام ، تكون رابطة أكسيد فوسفات الحديد أقوى من رابطة أكسيد الكوبالت ، لذلك عند زيادة شحن البطارية أو تلفها المادي ، تظل رابطة أكسيد الفوسفات مستقرة من الناحية الهيكلية ؛ بينما في كيمياء الليثيوم الأخرى ، تبدأ الرابطة في الانهيار وإطلاق الكثير من الحرارة ، مما يؤدي في النهاية إلى الهروب الحراري.
بطاريات فوسفات الليثيوم غير قابلة للاشتعال ، وهي خاصية مهمة عند إساءة استخدامها أثناء الشحن أو التفريغ. يمكنهم أيضًا تحمل الظروف القاسية ، سواء كانت باردة أو شديدة الحرارة أو التضاريس الوعرة. لن تنفجر أو تشتعل في حادث خطير مثل الاصطدام أو ماس كهربائى ، مما يقلل بشكل كبير من احتمال الإصابة. قد يكون فوسفات الحديد الليثيوم هو خيارك الأفضل إذا كنت تختار بطارية ليثيوم وتتوقع استخدامها في بيئات خطرة أو غير مستقرة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم غير سامة وغير ملوثة ولا تحتوي على معادن أرضية نادرة ، مما يجعلها خيارًا صديقًا للبيئة. لن تنفجر أو تشتعل فيها النيران ، مما يقلل بشكل كبير من فرصة الإصابة.
العوامل المؤثرة على سلامة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم؟
على الرغم من أن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم آمنة تمامًا في الاستخدام المنتظم ، إلا أنه في الحالات القصوى ، قد تستمر بعض الحوادث. فيما يلي بعض العوامل التي تؤثر على البطارية.
ثمن فاحش
بغض النظر عن نوع البطارية ، فإن الشحن الزائد دائمًا يمثل مشكلة كبيرة. عندما يتم شحن البطارية لفترة طويلة وتصل إلى الحد الأقصى من الجهد ، فإن الاستمرار في الاتصال بمصدر الطاقة سيجبر البطارية على الشحن ، مما يؤدي إلى توليد حرارة داخلية. افترض أن البطارية ظلت معزولة لفترة طويلة في حالة الشحن. في هذه الحالة ، سترتفع درجة الحرارة تدريجيًا ، وسوف تتراكم الطاقة الحرارية ، مما قد يتسبب في اشتعال البطارية.
مادة البطارية
يلعب تحضير المواد أيضًا دورًا أساسيًا في الاستقرار الحراري والهيكلي للبطارية. يوجد أكسيد الحديد داخل فوسفات حديد الليثيوم ، لذلك يجب أن يكون عنصر الحديد في البطارية ثنائي التكافؤ. يجب على الشركات المصنعة للبطاريات توخي مزيد من الحذر أثناء تفاعل التلبيد.
منطقة تخزين البطارية
عندما يتم شحن البطارية ، سيتم توليد كمية صغيرة من الحرارة حتمًا ، ولكن تأكد من أن المنطقة التي توضع فيها البطارية غير قابلة للاشتعال لتجنب الحوادث. حتى أدنى درجة حرارة يمكن أن تتسبب في اندلاع حريق في الموقع إذا تم شحن البطارية في منطقة متقلبة.
يعتمد ما إذا كانت بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم "تنفجر" أولاً على ما إذا كانت هناك ظروف للانفجار في المشاهد اليومية. بشكل عام ، سيحدث الانفجار فقط إذا تم استيفاء الحالات الأربع للأكسجين الكافي ، وتركيز المواد القابلة للاحتراق التي تفي بالمعيار ، ومصدر الاشتعال ، والمساحة المحدودة في وقت واحد.
كيف تمنع مشاكل البطارية؟
شاحن مناسب
يمكن أن يؤدي استخدام شاحن مناسب إلى تجنب الشحن الزائد للبطارية بشكل فعال. وفقًا لنوع البطارية والجهد المقدر ، يمكنك اختيار الشاحن الذي توفره الشركة المصنعة لمنع البطارية من الشحن الزائد والتسخين والتأكد دائمًا من أن البطارية في حالة شحن مستقرة.
درجة حرارة مناسبة
يحتوي تخزين البطارية أيضًا على متطلبات محددة بشأن درجة الحرارة. يتراوح نطاق درجة الحرارة المثلى بشكل عام بين 15 درجة مئوية و 30 درجة مئوية ، وتتغير قيمة درجة الحرارة هذه مع وقت التخزين. أيضًا ، بعد الاستخدام المطول ، قد تولد البطارية بعض الحرارة. يرجى التأكد من شحن البطارية بعد أن تبرد.
نظام إدارة البطارية المتميز (BMS)
يمكن لنظام إدارة البطارية إدارة وصيانة كل وحدة بطارية بذكاء ، ومنع البطارية من الشحن الزائد والإفراط في التفريغ ، وإطالة عمر خدمة البطارية ومراقبة حالة البطارية.
سيوقف نظام إدارة المباني الجيد الشحن الزائد ويشحن كل بطارية على حدة. يمكن لنظام BMS اكتشاف ما إذا كانت البطارية تعطي قراءات غير دقيقة أو تعطل ، مما يمنع أي انفجار أو حريق.
مصنع الجودة
يمكن لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم التي تنتجها الشركات المصنعة عالية الجودة أن تحسن بشكل كبير من معدل نجاح إنتاج البطاريات.
للحصول على أفضل حلول البطارية ، تأكد من إطلاعك KHLiTech. KHLiTech هي شركة مصنعة لبطاريات الليثيوم والفوسفات الحديدية التي يمكنها التطوير والإنتاج والبيع بشكل مستقل ، بهدف توفير أفضل حل لتخزين طاقة البطاريات في مكان واحد للمستخدمين في جميع أنحاء العالم.
إذا كنت تريد معرفة المزيد عن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، من فضلك تواصل معنا. سنكون سعداء لتقديم المساعدة المهنية لك.
