Er lithiumjernfosfatbatterier sikre?

Med den kontinuerlige forbedring af folks levestandard er pendling til og fra fri fra arbejde efterhånden blevet motoriseret. På grund af den kraftige fremme af landets COXNUMX-neutrale politik, når folk køber nye energikøretøjer, er de nødt til at vælge mellem de to teknologier lithiumjernfosfatbatteri og ternært lithiumbatteri. Insidere fra industrien fortalte os: for at lægge vægt på batterilevetid, vælg det ternære system til kapacitet og lette køretøjer, og vælg lithiumjernfosfatsystemet for sikkerhed. I denne forbindelse håber forbrugerne indtrængende, at folk i branchen kan give et praktisk svar fra et teknisk synspunkt: Er lithiumjernfosfatbatteri sikkert? Først besvares ud fra tre aspekter: materiale/strukturel stabilitet, produktionsproces og lade- og udledningsegenskaber.

Hvad er et lithiumjernfosfatbatteri?

Lithiumjernfosfatbatteri er et lithium-ionbatteri, der bruger lithiumjernfosfat (LiFePO4) som det positive elektrodemateriale og kulstof som det negative elektrodemateriale. LFP-batterier har lavere energitætheder end andre lithium-ion batterityper, såsom nikkel-mangan-cobalt (NMC) og nikkel-cobalt-aluminium (NCA), og fungerer ved lavere spændinger.

Sikkerheden ved lithiumjernfosfatbatterier

Lithiumjernfosfat er i øjeblikket det sikreste katodemateriale til lithium-ion-batterier. Det indeholder ingen tungmetalelementer, der er skadelige for den menneskelige krop. Det er ikke let at udfælde ilt i dets olivinstruktur, hvilket forbedrer materialets stabilitet. Stabiliteten af ​​det positive elektrodemateriale af et lithiumjernfosfatbatteri bestemmer, at det har en stabil lade- og afladningsplatform. Derfor vil batteriets struktur ikke ændre sig under opladning og afladning, vil ikke brænde og eksplodere, og det er stadig meget sikkert selv under særlige forhold som kortslutninger, overopladning, ekstrudering og akupunktur.

Fordele ved lithiumjernfosfatbatterier

Lithiumjernfosfatbatteri har fordelene ved høj arbejdsspænding, høj energitæthed, lang cykluslevetid, god sikkerhedsydelse, lav selvafladningshastighed og ingen hukommelseseffekt.

Anvendelse af lithiumjernfosfatbatteri

Lithiumjernfosfatbatterier bruges i vid udstrækning til energilagring i hjemmet, solcellebelysningssystemer, køretøjsbrug, stationære applikationer i brugsskala og backup-strøm på grund af deres lave omkostninger, høje sikkerhed, lave toksicitet og lange cykluslevetid.

Energiopbevaring til hjemmet

På grund af deres lave produktionsomkostninger og høje brandsikkerhed har Enphase lanceret LFP husholdningsbatteriet. I 2021 havde hjemme-slutbrugermarkedet flere leverandører, herunder SonnenBatterie og Enphase. Tesla Motors fortsætter med at bruge NMC-celler i sine energilagringsprodukter til hjemmet, men skiftede til LFP for sine batteriprodukter i brugsskala i 2021.

Vehicle

når køretøjer accelererer, såsom gaffeltrucks, cykler og elektriske køretøjer, kræver batterier med højere afladningshastigheder, lettere vægt og længere levetid. Disse er fordelene ved lithiumjernfosfatbatterier. 12V LiFePO4 batterier bliver stadig mere populære og bruges i vid udstrækning som backup (husholdnings) batterier til campingvogne, autocampere eller både.

Solar Lighting System

Solar landskabsbelysning bruger primært et enkelt "14500" (AA batteri størrelse) LFP batteri.

Den højere (3.2 V) driftsspænding på LFP'en tillader et enkelt batteri at drive LED'en uden kredsløb for at booste spændingen. Dens øgede tolerance over for moderat overopladning (sammenlignet med andre lithiumbatterityper) betyder også, at LiFePO4 kan tilsluttes en fotovoltaisk celle uden et kredsløb for at stoppe opladningscyklussen.

Opladning og afladning af lithiumjernfosfatbatteri

Opladning og afladning er de to grundlæggende arbejdstilstande for lithiumbatterier. Når lithiumjernfosfatbatteriet oplades og aflades, fordi jernionernes oxidationsevne ikke er stærk, frigives der ikke ilt, og det er naturligvis udfordrende at gennemgå redoxreaktioner med elektrolytten, hvilket får lithiumjernfosfatbatteriet til at oplade og udledningsproces i et sikkert miljø. Ikke nok med det, lithiumjernfosfatbatterier er svære at gennemgå voldsomme redoxreaktioner under højhastighedsafladning, selv under overopladning og afladning. Samtidig, efter at lithium er deinterkaleret, ændres krystalgitteret, således at det endelige volumen af ​​enhedscellen (den mindste bestanddel af krystallen) vil krympe, hvilket opvejer det øgede volumen af ​​den negative kulstofelektrode under reaktionen. Derfor kan lithiumjernfosfatbatteriet oplades og aflades. Stabiliteten af ​​den fysiske struktur opretholdes, og den skjulte fare for batterieksplosion forårsaget af stigningen i volumen er elimineret.

Produktionsprocessen af ​​lithiumjernfosfatbatteri

Produktionsprocessen for lithiumjernfosfatbatterier er nogenlunde den samme som for andre lithiumbatterivarianter, og dens kerneprocesser omfatter batching, belægning, valsning, beklædning og vikling. I batching-processen er den elektriske ledningsevne af lithiumjernphosphatmateriale relativt dårlig, så partiklerne gøres generelt mindre. Den objektive effekt af dette er, at det indre arrangement er mere ensartet, hvilket fremmer dannelsen af ​​en balanceret spændingsplatform, der kan opretholdes under arbejdet. Batteriets tilstand er stabil.

Lithium-jernfosfat-batterier er også designet til at være yderst sikre til brug i ekstreme temperaturer:

•Indbygget sikkerhedssikring

•Eksplosionssikkert ståldæksel

•Fremragende beskyttelse mod overtemperatur

Derudover oplevede de følgende under designfasen af ​​lithiumjernfosfatbatterier:

•Slagtest

•Overladningstest.

•Kortslutningstest

•Åbent kredsløb test

•Temperaturtest

•Tabe test

•Tvungen intern kortslutningstest

•Lavspændingstest.

Først efter at der er opnået tilfredsstillende resultater, går cellerne i masseproduktion.

Hvor sikrere er lithiumjernfosfatbatterier end andre lithiumbatterier?

Fosfatbatterier har en fremragende kemisk og mekanisk struktur, der ikke vil overophedes til usikre niveauer. Som et resultat er sikkerheden forbedret sammenlignet med lithium-ion-batterier fremstillet med andre katodematerialer. Dette skyldes, at de ladede og uladede tilstande af LiFePO4 er fysisk ens og meget robuste, hvilket gør det muligt for ionerne at forblive stabile under iltflux, der ledsager ladecyklusser eller kan svigte. Samlet set er jernphosphat-oxid-bindingen stærkere end cobalt-oxid-bindingen, så når batteriet er overopladet eller fysisk beskadiget, forbliver phosphat-oxid-bindingen strukturelt stabil; hvorimod i andre lithium-kemier begynder bindingen at nedbrydes og frigive for meget varme, hvilket i sidste ende fører til termisk flugt.

Lithiumphosphat-batterier er ikke brændbare, en vigtig egenskab, når de håndteres forkert under opladning eller afladning. De kan også modstå barske forhold, uanset om det er kulde, brændende varme eller ujævnt terræn. De vil ikke eksplodere eller antænde i en farlig hændelse, såsom en kollision eller kortslutning, hvilket væsentligt reducerer muligheden for skade. Lithiumjernfosfat kan være dit bedste valg, hvis du vælger et lithiumbatteri og forventer brug i farlige eller ustabile miljøer. Det er også værd at nævne, at lithiumjernfosfatbatterier er ikke-giftige, ikke-forurenende og indeholder ingen sjældne jordarters metaller, hvilket gør dem til et miljøbevidst valg. De vil ikke eksplodere eller antænde, hvilket væsentligt reducerer risikoen for skader.

Faktorer, der påvirker sikkerheden af ​​lithiumjernfosfatbatterier?

Selvom lithiumjernfosfatbatterier er helt sikre ved regelmæssig brug, kan der i ekstreme tilfælde stadig forekomme nogle ulykker. Følgende er nogle faktorer, der påvirker batteriet.

Overbelastning

Uanset hvilken type batteri det er, er overopladning altid et stort problem. Når batteriet er opladet i lang tid og når den maksimale spænding, vil fortsat tilslutning til strømforsyningen tvinge batteriet til at oplade, hvilket resulterer i intern varmeudvikling. Antag, at batteriet holdes isoleret i lang tid i opladningstilstand. I så fald vil temperaturen gradvist stige, og der ophobes varmeenergi, hvilket kan få batteriet til at gå i brand.

Batterimateriale

Materialeforberedelsen spiller også en væsentlig rolle for batteriets termiske og strukturelle stabilitet. Der er jernoxid inde i lithiumjernfosfat, så jernelementet i batteriet skal være divalent. Batteriproducenter skal være ekstra forsigtige under sintringsreaktionen.

Batteriopbevaringsområde

Når batteriet er opladet, vil der uundgåeligt blive genereret en lille mængde varme, men sørg for, at området, hvor batteriet er placeret, er ikke-brændbart for at undgå ulykker. Selv den mindste varme kan forårsage brand, hvis batteriet oplades i et flygtigt område.

Om lithiumjernfosfatbatterier vil "eksplodere" afhænger først af, om der er betingelser for en eksplosion i daglige scener. Generelt vil en eksplosion kun ske, hvis de fire tilstande med tilstrækkelig ilt, koncentrationen af ​​brændbare stoffer, der opfylder standarden, antændelseskilden og den begrænsede plads, er opfyldt samtidigt.

Hvordan forebygger man batteriproblemer?

Egnet oplader

Brug af en passende oplader kan effektivt undgå overopladning af batteriet. I henhold til batteritype og nominel spænding kan du vælge den oplader, der leveres af producenten, for at forhindre dit batteri i at overoplade og opvarme, og altid sikre, at batteriet er i en stabil opladningstilstand.

Egnet temperatur

Batteriopbevaring har også specifikke krav til temperatur. Det optimale temperaturområde er generelt mellem 15 °C og 30 °C, og denne temperaturværdi ændres med opbevaringstiden. Efter længere tids brug kan batteriet også generere en vis varme. Sørg for at oplade batteriet, når det er kølet af.

Premium batteristyringssystem (BMS)

Batteristyringssystemet kan intelligent styre og vedligeholde hver batterienhed, forhindre batteriet i at overoplade og overaflade, forlænge batteriets levetid og overvåge batteriets tilstand.

En god BMS vil stoppe overopladning og oplade hvert batteri individuelt. En BMS kan registrere, om et batteri giver unøjagtige aflæsninger eller fejler, hvilket forhindrer enhver eksplosion eller brand.

Kvalitetsproducent

Lithiumjernfosfatbatterier produceret af producenter af høj kvalitet kan forbedre batteriproduktionens beståelseshastighed betydeligt.

For de bedste batteriløsninger, sørg for at tjekke ud KHLiTech. KHLiTech er en producent af lithiumjernfosfatbatterier, der selvstændigt kan udvikle, producere og sælge med det formål at levere den bedste one-stop batteri energilagringsløsning til brugere over hele verden.

Hvis du vil vide mere om lithiumjernfosfatbatterier, så tak kontakt os. Vi vil med glæde give dig professionel hjælp.