Les batteries au lithium fer phosphate sont-elles sûres ?

Avec l'amélioration continue du niveau de vie des gens, les trajets domicile-travail sont progressivement devenus motorisés. En raison de la promotion vigoureuse de la politique de neutralité carbone du pays, lorsque les gens achètent des véhicules à énergies nouvelles, ils doivent choisir entre les deux technologies de batterie au lithium fer phosphate et de batterie au lithium ternaire. Les initiés de l'industrie nous ont dit : pour attacher de l'importance à la durée de vie de la batterie, choisissez le système ternaire pour la capacité et les véhicules légers, et choisissez le système lithium fer phosphate pour la sécurité. À cet égard, les consommateurs espèrent de toute urgence que les professionnels de l'industrie pourront donner une réponse pratique d'un point de vue technique : la batterie au lithium fer phosphate est-elle sûre ? Tout d'abord, répondez à trois aspects : stabilité matérielle/structurelle, processus de production et caractéristiques de charge et de décharge.

Qu'est-ce qu'une batterie lithium fer phosphate ?

La batterie au lithium fer phosphate est une batterie lithium-ion qui utilise du lithium fer phosphate (LiFePO4) comme matériau d'électrode positive et du carbone comme matériau d'électrode négative. Les batteries LFP ont des densités d'énergie inférieures à celles des autres types de batteries lithium-ion, telles que les batteries nickel-manganèse-cobalt (NMC) et nickel-cobalt-aluminium (NCA), et fonctionnent à des tensions plus faibles.

Batterie Lifepo12 4V
Batterie Lifepo12 4V

La sécurité des batteries lithium fer phosphate

Le phosphate de fer au lithium est actuellement le matériau de cathode le plus sûr pour les batteries lithium-ion. Il ne contient aucun élément de métal lourd nocif pour le corps humain. Il n'est pas facile de précipiter l'oxygène dans sa structure d'olivine, ce qui améliore la stabilité du matériau. La stabilité du matériau d'électrode positive d'une batterie au lithium fer phosphate détermine qu'elle a une plate-forme de charge et de décharge stable. Par conséquent, la structure de la batterie ne changera pas pendant la charge et la décharge, ne brûlera pas et n'explosera pas, et reste très sûre même dans des conditions spéciales telles que les courts-circuits, la surcharge, l'extrusion et l'acupuncture.

Avantages des batteries lithium fer phosphate

La batterie au lithium fer phosphate présente les avantages d'une tension de fonctionnement élevée, d'une densité d'énergie élevée, d'une longue durée de vie, de bonnes performances de sécurité, d'un faible taux d'autodécharge et d'aucun effet mémoire.

Avantages des batteries lithium fer phosphate
Avantages des batteries lithium fer phosphate

Application de la batterie lithium fer phosphate

Les batteries au lithium fer phosphate sont largement utilisées dans le stockage d'énergie domestique, les systèmes d'éclairage solaire, l'utilisation de véhicules, les applications stationnaires à grande échelle et l'alimentation de secours en raison de leur faible coût, de leur haute sécurité, de leur faible toxicité et de leur longue durée de vie.

Application de la batterie lithium fer phosphate
Avantages des batteries lithium fer phosphate

Stockage d'énergie domestique

En raison de leurs faibles coûts de production et de leur sécurité incendie élevée, Enphase a lancé la batterie de stockage domestique LFP. En 2021, le marché des utilisateurs finaux à domicile comptait plusieurs fournisseurs, dont SonnenBatterie et Enphase. Tesla Motors continue d'utiliser des cellules NMC dans ses produits de stockage d'énergie domestique, mais est passé au LFP pour ses produits de batterie à grande échelle en 2021.

Véhicule

lorsque les véhicules accélèrent, tels que les chariots élévateurs, les vélos et les véhicules électriques, nécessitent des batteries avec des taux de décharge plus élevés, un poids plus léger et une durée de vie plus longue. Ce sont les avantages des batteries au lithium fer phosphate. Batteries LiFePO12 4V sont de plus en plus populaires et sont largement utilisées comme batteries de secours (domestiques) pour les caravanes, les camping-cars ou les bateaux.

Batteries LiFePO12 4V

Système d'éclairage solaire

L'éclairage solaire d'aménagement paysager utilise principalement une seule batterie LFP "14500" (taille de batterie AA).

La tension de fonctionnement plus élevée (3.2 V) du LFP permet à une seule batterie de piloter la LED sans circuit pour augmenter la tension. Sa tolérance accrue aux surcharges modérées (par rapport aux autres types de batteries au lithium) signifie également que LiFePO4 peut être connecté à une cellule photovoltaïque sans circuit pour arrêter le cycle de charge.

Charge et décharge de la batterie lithium fer phosphate

La charge et la décharge sont les deux états de fonctionnement de base des batteries au lithium. Lorsque la batterie lithium fer phosphate est chargée et déchargée, parce que la capacité d'oxydation des ions fer n'est pas forte, l'oxygène ne sera pas libéré, et il est naturellement difficile de subir des réactions redox avec l'électrolyte, ce qui rend la batterie lithium fer phosphate charge et processus de décharge dans un environnement sûr. De plus, les batteries au lithium fer phosphate sont difficiles à subir de violentes réactions redox lors d'une décharge à haut débit, même en cas de surcharge et de décharge. Dans le même temps, après la désintercalation du lithium, le réseau cristallin change de sorte que le volume final de la cellule unitaire (la plus petite unité constitutive du cristal) se rétrécit, ce qui compense le volume accru de l'électrode de carbone négative pendant la réaction. Par conséquent, la batterie au lithium fer phosphate peut être chargée et déchargée. La stabilité de la structure physique est maintenue et le danger caché d'explosion de la batterie causé par l'augmentation du volume est éliminé.

Le processus de production de la batterie lithium fer phosphate

Le processus de production des batteries au lithium fer phosphate est à peu près le même que celui des autres variétés de batteries au lithium, et ses processus de base comprennent le dosage, le revêtement, le laminage, le laminage et l'enroulement. Dans le processus de traitement par lots, la conductivité électrique du matériau de phosphate de fer et de lithium est relativement faible, de sorte que les particules sont généralement rendues plus petites. L'effet objectif de ceci est que la disposition interne est plus uniforme, ce qui favorise la formation d'une plate-forme de tension équilibrée qui peut être maintenue pendant le travail. L'état de la batterie est stable.

Les batteries Lithium Fer Phosphate sont également conçues pour être très sûres pour une utilisation à des températures extrêmes :

• Fusible de sécurité intégré

• Couvercle en acier antidéflagrant

• Excellente protection contre la surchauffe

De plus, lors de la phase de conception des batteries au lithium fer phosphate, ils ont fait l'expérience suivante :

• Essai d'impact

•Test de surcharge.

• Test de court-circuit

• Test en circuit ouvert

• Test de température

•Épreuve de chute

• Test de court-circuit interne forcé

•Test basse tension.

Ce n'est qu'après l'obtention de résultats satisfaisants que les cellules entrent en production de masse.

batteries au lithium fer phosphate

Dans quelle mesure les batteries au lithium fer phosphate sont-elles plus sûres que les autres batteries au lithium ?

Les batteries au phosphate ont une excellente structure chimique et mécanique qui ne surchauffera pas à des niveaux dangereux. En conséquence, la sécurité est améliorée par rapport aux batteries lithium-ion fabriquées avec d'autres matériaux de cathode. En effet, les états chargés et non chargés de LiFePO4 sont physiquement similaires et très robustes, ce qui permet aux ions de rester stables pendant le flux d'oxygène qui accompagne les cycles de charge ou peut échouer. Dans l'ensemble, la liaison phosphate-oxyde de fer est plus forte que la liaison oxyde de cobalt, donc lorsque la batterie est surchargée ou physiquement endommagée, la liaison phosphate-oxyde reste structurellement stable; alors que dans d'autres chimies du lithium, la liaison commence à se rompre et à libérer trop de chaleur, entraînant finalement un emballement thermique.

Les batteries au lithium phosphate ne sont pas inflammables, une caractéristique importante en cas de mauvaise manipulation pendant la charge ou la décharge. Ils peuvent également résister à des conditions difficiles, qu'il s'agisse de froid, de chaleur torride ou de terrain accidenté. Ils n'exploseront pas ou ne prendront pas feu lors d'un événement dangereux tel qu'une collision ou un court-circuit, ce qui réduira considérablement les risques de blessures. Le phosphate de fer au lithium peut être votre meilleur choix si vous choisissez une batterie au lithium et prévoyez une utilisation dans des environnements dangereux ou instables. Il convient également de mentionner que les batteries au lithium fer phosphate sont non toxiques, non polluantes et ne contiennent pas de métaux de terres rares, ce qui en fait un choix respectueux de l'environnement. Ils n'exploseront pas et ne prendront pas feu, ce qui réduira considérablement les risques de blessures.

Facteurs affectant la sécurité des batteries lithium fer phosphate ?

Bien que les batteries au lithium fer phosphate soient entièrement sûres dans le cadre d'une utilisation régulière, dans des cas extrêmes, certains accidents peuvent encore se produire. Voici quelques facteurs qui affectent la batterie.

Surcharge

Quel que soit le type de batterie, la surcharge est toujours un gros problème. Lorsque la batterie est chargée pendant une longue période et atteint la tension maximale, continuer à se connecter à l'alimentation forcera la batterie à se charger, ce qui entraînera une génération de chaleur interne. Supposons que la batterie soit maintenue isolée pendant une longue période dans l'état de charge. Dans ce cas, la température augmentera progressivement et l'énergie thermique s'accumulera, ce qui peut provoquer un incendie de la batterie.

Matériau de la batterie

La préparation du matériau joue également un rôle essentiel dans la stabilité thermique et structurelle de la batterie. Il y a de l'oxyde de fer à l'intérieur du phosphate de fer au lithium, donc l'élément de fer dans la batterie doit être divalent. Les fabricants de batteries doivent prendre des précautions supplémentaires lors de la réaction de frittage.

Zone de stockage de la batterie

Lorsque la batterie est chargée, une petite quantité de chaleur sera inévitablement générée, mais assurez-vous que la zone où la batterie est placée est ininflammable pour éviter les accidents. Même la moindre chaleur peut provoquer un incendie du site si la batterie est chargée dans une région volatile.

La question de savoir si les batteries au lithium fer phosphate « exploseront » dépend d'abord de l'existence de conditions propices à une explosion dans les scènes quotidiennes. De manière générale, une explosion ne se produira que si les quatre états d'oxygène suffisant, la concentration de substances combustibles conformes à la norme, la source d'inflammation et l'espace limité sont satisfaits simultanément.

Comment prévenir les problèmes de batterie ?

Chargeur approprié

L'utilisation d'un chargeur adapté permet d'éviter efficacement la surcharge de la batterie. Selon le type de batterie et la tension nominale, vous pouvez choisir le chargeur fourni par le fabricant pour éviter que votre batterie ne se surcharge et ne chauffe, et assurez-vous toujours que la batterie est dans un état de charge stable.

Température appropriée

Le stockage sur batterie a également des exigences spécifiques en matière de température. La plage de température optimale se situe généralement entre 15 °C et 30 °C, et cette valeur de température change avec la durée de stockage. De plus, après une utilisation prolongée, la batterie peut générer de la chaleur. Assurez-vous de charger la batterie après qu'elle ait refroidi.

Système de gestion de batterie haut de gamme (BMS)

Le système de gestion de la batterie peut gérer et entretenir intelligemment chaque unité de batterie, empêcher la surcharge et la décharge excessive de la batterie, prolonger la durée de vie de la batterie et surveiller l'état de la batterie.

Un bon BMS arrêtera la surcharge et chargera chaque batterie individuellement. Un BMS peut détecter si une batterie donne des lectures inexactes ou est défaillante, empêchant toute explosion ou incendie.

Fabricant de qualité

Les batteries au lithium fer phosphate produites par des fabricants de haute qualité peuvent améliorer considérablement le taux de réussite de la production de batteries.

Pour les meilleures solutions de batterie, assurez-vous de vérifier KHLiTech. KHLiTech est un fabricant de batteries au lithium fer phosphate qui peut développer, produire et vendre de manière indépendante, dans le but de fournir la meilleure solution de stockage d'énergie de batterie unique pour les utilisateurs du monde entier.

Si vous voulez en savoir plus sur les batteries au lithium fer phosphate, veuillez CONTACTEZ-NOUS. Nous serons heureux de vous fournir une aide professionnelle.

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