Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen wurde das Pendeln zur und von der Arbeit nach und nach motorisiert. Aufgrund der energischen Förderung der COXNUMX-Neutralitätspolitik des Landes müssen die Menschen beim Kauf von Fahrzeugen mit neuer Energie zwischen den beiden Technologien der Lithium-Eisenphosphat-Batterie und der ternären Lithium-Batterie wählen. Brancheninsider sagten uns: Um Wert auf die Batterielebensdauer zu legen, wählen Sie das ternäre System für Kapazitäts- und Leichtfahrzeuge und wählen Sie das Lithium-Eisenphosphat-System für die Sicherheit. Verbraucher hoffen diesbezüglich dringend auf eine aus technischer Sicht praktikable Antwort aus der Branche: Ist eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie sicher? Antworten Sie zunächst unter drei Aspekten: Material-/Strukturstabilität, Produktionsprozess und Lade- und Entladeeigenschaften.
Was ist eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie?
Die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4) als positives Elektrodenmaterial und Kohlenstoff als negatives Elektrodenmaterial verwendet. LFP-Batterien haben niedrigere Energiedichten als andere Lithium-Ionen-Batterietypen wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) und arbeiten mit niedrigeren Spannungen.
Die Sicherheit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Lithiumeisenphosphat ist derzeit das sicherste Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien. Es enthält keine für den menschlichen Körper schädlichen Schwermetallelemente. Es ist nicht einfach, Sauerstoff in seiner Olivinstruktur auszufällen, was die Stabilität des Materials verbessert. Die Stabilität des positiven Elektrodenmaterials einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie bestimmt, dass sie eine stabile Lade- und Entladeplattform hat. Daher ändert sich die Struktur der Batterie während des Ladens und Entladens nicht, brennt und explodiert nicht und ist auch unter besonderen Bedingungen wie Kurzschluss, Überladung, Extrusion und Akupunktur noch sehr sicher.
Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben die Vorteile einer hohen Arbeitsspannung, einer hohen Energiedichte, einer langen Lebensdauer, einer guten Sicherheitsleistung, einer geringen Selbstentladungsrate und keinem Memory-Effekt.
Anwendung von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien
Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden aufgrund ihrer geringen Kosten, hohen Sicherheit, geringen Toxizität und langen Lebensdauer häufig in der Energiespeicherung von Haushalten, Solarbeleuchtungssystemen, Fahrzeugen, stationären Anwendungen im Versorgungsmaßstab und Notstromversorgung eingesetzt.
Energiespeicher für Zuhause
Aufgrund der niedrigen Produktionskosten und der hohen Brandsicherheit hat Enphase den LFP-Haushaltsakku auf den Markt gebracht. Im Jahr 2021 gab es auf dem Heimendverbrauchermarkt mehrere Anbieter, darunter SonnenBatterie und Enphase. Tesla Motors verwendet weiterhin NMC-Zellen in seinen Heimenergiespeicherprodukten, wechselte jedoch 2021 für seine Batterieprodukte im Versorgungsmaßstab zu LFP.
Fahrzeug
beim Beschleunigen von Fahrzeugen, wie Gabelstapler, Fahrräder und Elektrofahrzeuge, benötigen Batterien mit höheren Entladungsraten, geringerem Gewicht und längerer Lebensdauer. Das sind die Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Batterien. 12V LiFePO4 Batterien erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und werden häufig als Backup-(Haushalts-)Batterien für Wohnwagen, Wohnmobile oder Boote verwendet.
Solar Beleuchtungssystem
Solare Landschaftsbeleuchtung verwendet hauptsächlich eine einzelne „14500“ (AA-Batteriegröße) LFP-Batterie.
Die höhere (3.2 V) Betriebsspannung des LFP ermöglicht es einer einzelnen Batterie, die LED ohne Schaltkreise zur Spannungserhöhung zu betreiben. Seine erhöhte Toleranz gegenüber mäßiger Überladung (im Vergleich zu anderen Lithiumbatterietypen) bedeutet auch, dass LiFePO4 ohne Schaltung zum Stoppen des Ladezyklus an eine Photovoltaikzelle angeschlossen werden kann.
Laden und Entladen von Lithium-Eisenphosphat-Akkus
Laden und Entladen sind die zwei grundlegenden Arbeitszustände von Lithiumbatterien. Wenn die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie geladen und entladen wird, wird kein Sauerstoff freigesetzt, da die Oxidationsfähigkeit von Eisenionen nicht stark ist, und es ist natürlich schwierig, Redoxreaktionen mit dem Elektrolyten einzugehen, wodurch die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie geladen und geladen wird Entladungsprozess in einer sicheren Umgebung. Nicht nur das, bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien treten bei Hochgeschwindigkeitsentladungen selbst bei Überladung und Entladung nur schwer heftige Redoxreaktionen auf. Gleichzeitig ändert sich nach der Deinterkalation des Lithiums das Kristallgitter, so dass das Endvolumen der Einheitszelle (die kleinste konstituierende Einheit des Kristalls) schrumpft, was das vergrößerte Volumen der negativen Kohlenstoffelektrode während der Reaktion ausgleicht. Daher kann die Lithium-Eisenphosphat-Batterie geladen und entladen werden. Die Stabilität der physikalischen Struktur bleibt erhalten, und die versteckte Gefahr einer Batterieexplosion, die durch die Volumenzunahme verursacht wird, wird beseitigt.
Der Produktionsprozess von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien
Der Produktionsprozess von Lithium-Eisenphosphat-Batterien ist in etwa derselbe wie bei anderen Lithium-Batterie-Varianten, und seine Kernprozesse umfassen Chargenbildung, Beschichtung, Walzen, Blechen und Wickeln. Beim Chargenverfahren ist die elektrische Leitfähigkeit von Lithium-Eisenphosphat-Material relativ schlecht, so dass die Partikel im Allgemeinen kleiner gemacht werden. Der objektive Effekt hiervon ist eine gleichmäßigere interne Anordnung, was die Ausbildung einer ausgeglichenen Spannungsplattform fördert, die während der Arbeit aufrechterhalten werden kann. Der Zustand der Batterie ist stabil.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind auch für den Einsatz bei extremen Temperaturen sehr sicher ausgelegt:
•Eingebaute Sicherung
•Explosionsgeschützte Stahlabdeckung
•Ausgezeichneter Übertemperaturschutz
Darüber hinaus erlebten sie während der Designphase von Lithium-Eisenphosphat-Batterien Folgendes:
•Schlagtest
•Überladetest.
•Kurzschlusstest
•Unterbrechungstest
•Temperaturtest
•Falltest
•Erzwungener interner Kurzschlusstest
• Niederspannungstest.
Erst nach zufriedenstellenden Ergebnissen gehen die Zellen in die Massenproduktion.
Wie sicher sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien im Vergleich zu anderen Lithium-Batterien?
Phosphatbatterien haben eine ausgezeichnete chemische und mechanische Struktur, die nicht auf ein unsicheres Niveau überhitzt. Dadurch wird die Sicherheit im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien mit anderen Kathodenmaterialien verbessert. Dies liegt daran, dass die geladenen und ungeladenen Zustände von LiFePO4 physikalisch ähnlich und sehr robust sind, wodurch die Ionen während des Sauerstoffflusses, der mit Ladezyklen einhergeht oder ausfallen kann, stabil bleiben. Insgesamt ist die Eisenphosphatoxidbindung stärker als die Kobaltoxidbindung, sodass die Phosphatoxidbindung strukturell stabil bleibt, wenn die Batterie überladen oder physisch beschädigt wird; während in anderen Lithiumchemien die Bindung beginnt aufzubrechen und zu viel Wärme freizusetzen, was schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt.
Lithiumphosphatbatterien sind nicht brennbar, eine wichtige Eigenschaft bei unsachgemäßer Handhabung beim Laden oder Entladen. Sie halten auch rauen Bedingungen stand, ob Kälte, sengende Hitze oder unwegsames Gelände. Sie explodieren oder fangen bei einem gefährlichen Ereignis wie einer Kollision oder einem Kurzschluss nicht Feuer, wodurch die Verletzungsgefahr erheblich verringert wird. Lithiumeisenphosphat ist möglicherweise die beste Wahl, wenn Sie sich für eine Lithiumbatterie entscheiden und den Einsatz in gefährlichen oder instabilen Umgebungen erwarten. Erwähnenswert ist auch, dass Lithium-Eisenphosphat-Batterien ungiftig und umweltfreundlich sind und keine Seltenerdmetalle enthalten, was sie zu einer umweltbewussten Wahl macht. Sie werden nicht explodieren oder Feuer fangen, wodurch die Verletzungsgefahr erheblich verringert wird.
Faktoren, die die Sicherheit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien beeinflussen?
Obwohl Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei normalem Gebrauch völlig sicher sind, kann es in Extremfällen dennoch zu Unfällen kommen. Im Folgenden sind einige Faktoren aufgeführt, die sich auf die Batterie auswirken.
Überladung
Egal um welchen Batterietyp es sich handelt, Überladung ist immer ein großes Problem. Wenn der Akku lange aufgeladen wird und die maximale Spannung erreicht, wird der Akku durch fortgesetztes Anschließen an die Stromversorgung aufgeladen, was zu einer internen Wärmeentwicklung führt. Angenommen, die Batterie wird für lange Zeit im Ladezustand isoliert gehalten. In diesem Fall steigt die Temperatur allmählich an und es sammelt sich Wärmeenergie an, was dazu führen kann, dass der Akku Feuer fängt.
Batteriematerial
Auch die Materialvorbereitung spielt eine wesentliche Rolle für die thermische und strukturelle Stabilität der Batterie. In Lithiumeisenphosphat befindet sich Eisenoxid, daher muss das Eisenelement in der Batterie zweiwertig sein. Batteriehersteller müssen während der Sinterreaktion besondere Sorgfalt walten lassen.
Batterielagerbereich
Wenn der Akku aufgeladen wird, wird zwangsläufig eine kleine Menge Wärme erzeugt, aber stellen Sie sicher, dass der Bereich, in dem der Akku platziert wird, nicht brennbar ist, um Unfälle zu vermeiden. Selbst die geringste Hitze kann dazu führen, dass der Standort Feuer fängt, wenn der Akku in einer flüchtigen Region geladen wird.
Ob Lithium-Eisenphosphat-Batterien „explodieren“, hängt zunächst davon ab, ob Bedingungen für eine Explosion in alltäglichen Szenen vorliegen. Im Allgemeinen kommt es nur dann zu einer Explosion, wenn die vier Zustände ausreichend Sauerstoff, normgerechte Konzentration brennbarer Stoffe, Zündquelle und begrenzter Raum gleichzeitig erfüllt sind.
Wie kann man Batterieproblemen vorbeugen?
Passendes Ladegerät
Mit einem geeigneten Ladegerät kann ein Überladen des Akkus effektiv vermieden werden. Je nach Akkutyp und Nennspannung können Sie das vom Hersteller bereitgestellte Ladegerät auswählen, um ein Überladen und Erhitzen Ihres Akkus zu verhindern und stets einen stabilen Ladezustand des Akkus zu gewährleisten.
Geeignete Temperatur
Batteriespeicher haben auch spezifische Anforderungen an die Temperatur. Der optimale Temperaturbereich liegt im Allgemeinen zwischen 15 °C und 30 °C, wobei sich dieser Temperaturwert mit der Lagerzeit ändert. Außerdem kann der Akku nach längerem Gebrauch etwas Wärme erzeugen. Bitte achten Sie darauf, den Akku nach dem Abkühlen aufzuladen.
Premium-Batteriemanagementsystem (BMS)
Das Batteriemanagementsystem kann jede Batterieeinheit intelligent verwalten und warten, ein Überladen und Tiefentladen der Batterie verhindern, die Lebensdauer der Batterie verlängern und den Zustand der Batterie überwachen.
Ein gutes BMS stoppt das Überladen und lädt jeden Akku einzeln auf. Ein BMS kann erkennen, ob eine Batterie ungenaue Messwerte liefert oder ausfällt, und so eine Explosion oder einen Brand verhindern.
Qualitätshersteller
Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die von hochwertigen Herstellern hergestellt werden, können die Erfolgsquote der Batterieproduktion erheblich verbessern.
Die besten Batterielösungen finden Sie auf jeden Fall KHLiTech. KHLiTech ist ein Hersteller von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, der unabhängig entwickeln, produzieren und verkaufen kann, mit dem Ziel, Benutzern weltweit die beste Batterie-Energiespeicherlösung aus einer Hand anzubieten.
Wenn Sie mehr über Lithium-Eisenphosphat-Batterien wissen möchten, bitte kontaktieren Sie uns. Wir helfen Ihnen gerne professionell weiter.
