As baterias de fosfato de ferro e lítio são seguras?

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Com a melhoria contínua do padrão de vida das pessoas, o deslocamento de ida e volta ao trabalho tornou-se gradativamente motorizado. Devido à promoção vigorosa da política neutra em carbono do país, quando as pessoas compram veículos de energia nova, elas precisam escolher entre as duas tecnologias de bateria de fosfato de ferro e lítio e bateria ternária de lítio. Especialistas do setor nos disseram: para dar importância à duração da bateria, escolha o sistema ternário para veículos leves e de capacidade e escolha o sistema de fosfato de ferro e lítio para segurança. A esse respeito, os consumidores esperam urgentemente que as pessoas da indústria possam dar uma resposta prática do ponto de vista técnico: a bateria de fosfato de ferro e lítio é segura? Primeiro, responda a partir de três aspectos: estabilidade material/estrutural, processo de produção e características de carga e descarga.

O que é uma bateria de fosfato de ferro de lítio?

A bateria de fosfato de ferro e lítio é uma bateria de íons de lítio que usa fosfato de ferro e lítio (LiFePO4) como material de eletrodo positivo e carbono como material de eletrodo negativo. As baterias LFP têm densidades de energia mais baixas do que outros tipos de baterias de íons de lítio, como níquel-manganês-cobalto (NMC) e níquel-cobalto-alumínio (NCA), e operam em voltagens mais baixas.

Bateria 12V Lifepo4
Bateria 12V Lifepo4

A segurança das baterias de fosfato de ferro e lítio

O fosfato de ferro e lítio é atualmente o material catódico mais seguro para baterias de íon-lítio. Não contém nenhum elemento de metal pesado prejudicial ao corpo humano. Não é fácil precipitar oxigênio em sua estrutura olivina, o que melhora a estabilidade do material. A estabilidade do material do eletrodo positivo de uma bateria de fosfato de ferro e lítio determina que ela tenha uma plataforma estável de carga e descarga. Portanto, a estrutura da bateria não mudará durante o carregamento e descarregamento, não queimará nem explodirá e ainda é muito segura mesmo sob condições especiais, como curtos-circuitos, sobrecarga, extrusão e acupuntura.

Vantagens das baterias de fosfato de ferro de lítio

A bateria de fosfato de ferro e lítio tem as vantagens de alta tensão de trabalho, alta densidade de energia, longa vida útil, bom desempenho de segurança, baixa taxa de autodescarga e nenhum efeito de memória.

Vantagens das baterias de fosfato de ferro de lítio
Vantagens das baterias de fosfato de ferro de lítio

Aplicação de bateria de fosfato de ferro de lítio

As baterias de fosfato de ferro e lítio são amplamente utilizadas em armazenamento doméstico de energia, sistemas de iluminação solar, uso em veículos, aplicações estacionárias em grande escala e energia de backup devido ao seu baixo custo, alta segurança, baixa toxicidade e longa vida útil.

Aplicação de bateria de fosfato de ferro de lítio
Vantagens das baterias de fosfato de ferro de lítio

Armazenamento de energia residencial

Devido aos seus baixos custos de produção e alta segurança contra incêndio, a Enphase lançou a bateria de armazenamento doméstico LFP. Em 2021, o mercado de usuários finais domésticos tinha vários fornecedores, incluindo SonnenBatterie e Enphase. A Tesla Motors continua a usar células NMC em seus produtos domésticos de armazenamento de energia, mas mudou para LFP para seus produtos de bateria em escala de utilidade em 2021.

Veículo

quando os veículos aceleram, como empilhadeiras, bicicletas e veículos elétricos, exigem baterias com taxas de descarga mais altas, peso mais leve e vida útil mais longa. Estas são as vantagens das baterias de fosfato de ferro e lítio. Baterias 12V LiFePO4 estão se tornando cada vez mais populares e são amplamente utilizadas como baterias de backup (domésticas) para caravanas, motorhomes ou barcos.

Baterias 12V LiFePO4

Sistema de iluminação solar

A iluminação solar de paisagismo usa principalmente uma única bateria LFP “14500” (tamanho da bateria AA).

A tensão operacional mais alta (3.2 V) do LFP permite que uma única bateria acione o LED sem circuitos para aumentar a tensão. Sua maior tolerância a sobrecarga moderada (em comparação com outros tipos de bateria de lítio) também significa que o LiFePO4 pode ser conectado a uma célula fotovoltaica sem um circuito para interromper o ciclo de carga.

Carregar e descarregar bateria de fosfato de ferro e lítio

Carregar e descarregar são os dois estados básicos de funcionamento das baterias de lítio. Quando a bateria de fosfato de ferro e lítio é carregada e descarregada, porque a capacidade de oxidação dos íons de ferro não é forte, o oxigênio não será liberado e é naturalmente desafiador sofrer reações redox com o eletrólito, o que faz com que a bateria de fosfato de ferro e lítio carregue e processo de descarga em um ambiente seguro. Além disso, as baterias de fosfato de ferro e lítio são difíceis de sofrer reações redox violentas durante a descarga de alta taxa, mesmo durante sobrecarga e descarga. Ao mesmo tempo, depois que o lítio é desintercalado, a rede cristalina muda para que o volume final da célula unitária (a menor unidade constituinte do cristal) diminua, o que compensa o aumento do volume do eletrodo negativo de carbono durante a reação. Portanto, a bateria de fosfato de ferro e lítio pode ser carregada e descarregada. A estabilidade da estrutura física é mantida e o perigo oculto de explosão da bateria causado pelo aumento do volume é eliminado.

O processo de produção da bateria de fosfato de ferro e lítio

O processo de produção de baterias de fosfato de ferro e lítio é praticamente o mesmo de outras variedades de baterias de lítio, e seus principais processos incluem dosagem, revestimento, laminação, laminação e bobinagem. No processo de dosagem, a condutividade elétrica do material de fosfato de ferro e lítio é relativamente baixa, de modo que as partículas geralmente são menores. O efeito objetivo disso é que o arranjo interno fica mais uniforme, o que promove a formação de uma plataforma de tensão balanceada que pode ser mantida durante o trabalho. A condição da bateria é estável.

As baterias de fosfato de ferro de lítio também são projetadas para serem altamente seguras para uso em temperaturas extremas:

• Fusível de segurança embutido

• Tampa de aço à prova de explosão

•Excelente proteção contra temperatura excessiva

Além disso, durante a fase de projeto das baterias de fosfato de ferro e lítio, eles experimentaram o seguinte:

•Teste de impacto

•Teste de sobrecarga.

• Teste de curto-circuito

• Teste de circuito aberto

•Teste de temperatura

•Teste de queda

• Teste de curto-circuito interno forçado

•Teste de baixa tensão.

Somente após a obtenção de resultados satisfatórios é que as células entram em produção em massa.

baterias de fosfato de ferro e lítio

Quão mais seguras são as baterias de fosfato de ferro e lítio do que outras baterias de lítio?

As baterias de fosfato têm uma excelente estrutura química e mecânica que não superaquecerá a níveis inseguros. Como resultado, a segurança é melhorada em comparação com as baterias de íon-lítio feitas com outros materiais catódicos. Isso ocorre porque os estados carregado e não carregado do LiFePO4 são fisicamente semelhantes e altamente robustos, o que permite que os íons permaneçam estáveis ​​durante o fluxo de oxigênio que acompanha os ciclos de carga ou podem falhar. No geral, a ligação de óxido de fosfato de ferro é mais forte do que a ligação de óxido de cobalto, portanto, quando a bateria está sobrecarregada ou fisicamente danificada, a ligação de óxido de fosfato permanece estruturalmente estável; Considerando que em outras químicas de lítio, a ligação começa a quebrar e liberar muito calor, eventualmente levando a fuga térmica.

As baterias de fosfato de lítio não são inflamáveis, uma característica importante quando mal manuseadas durante o carregamento ou descarregamento. Eles também podem suportar condições adversas, seja frio, calor escaldante ou terreno acidentado. Eles não explodirão ou pegarão fogo em um evento perigoso, como colisão ou curto-circuito, reduzindo significativamente a possibilidade de ferimentos. O fosfato de ferro e lítio pode ser sua melhor escolha se você estiver escolhendo uma bateria de lítio e antecipar o uso em ambientes perigosos ou instáveis. Também vale a pena mencionar que as baterias de fosfato de ferro e lítio não são tóxicas, não poluentes e não contêm metais de terras raras, tornando-as uma escolha ambientalmente consciente. Eles não explodirão ou pegarão fogo, reduzindo significativamente a chance de ferimentos.

Fatores que afetam a segurança das baterias de fosfato de ferro e lítio?

Embora as baterias de fosfato de ferro e lítio sejam totalmente seguras em uso regular, em casos extremos, alguns acidentes ainda podem ocorrer. A seguir estão alguns fatores que afetam a bateria.

Sobrecarga

Não importa que tipo de bateria seja, a sobrecarga é sempre um grande problema. Quando a bateria é carregada por muito tempo e atinge a tensão máxima, continuar a conectar à fonte de alimentação forçará a carga da bateria, resultando em geração de calor interno. Suponha que a bateria seja mantida isolada por muito tempo no estado de carregamento. Nesse caso, a temperatura aumentará gradualmente e a energia térmica se acumulará, o que pode causar um incêndio na bateria.

Material da bateria

A preparação do material também desempenha um papel essencial na estabilidade térmica e estrutural da bateria. Há óxido de ferro dentro do fosfato de ferro e lítio, então o elemento de ferro na bateria deve ser bivalente. Os fabricantes de baterias devem tomar cuidado extra durante a reação de sinterização.

Área de armazenamento da bateria

Quando a bateria estiver carregada, uma pequena quantidade de calor será inevitavelmente gerada, mas certifique-se de que a área onde a bateria está colocada não seja inflamável para evitar acidentes. Mesmo o menor calor pode fazer com que o local pegue fogo se a bateria for carregada em uma região volátil.

Se as baterias de fosfato de ferro e lítio irão “explodir” depende primeiro se há condições para uma explosão em cenas diárias. De um modo geral, uma explosão só ocorrerá se os quatro estados de oxigênio suficiente, a concentração de substâncias combustíveis que atendem ao padrão, a fonte de ignição e o espaço limitado forem atendidos simultaneamente.

Como evitar problemas com a bateria?

Carregador Adequado

O uso de um carregador adequado pode efetivamente evitar a sobrecarga da bateria. De acordo com o tipo de bateria e a tensão nominal, você pode escolher o carregador fornecido pelo fabricante para evitar sobrecarga e aquecimento da bateria, garantindo sempre que a bateria esteja em estado estável de carga.

Temperatura adequada

O armazenamento em bateria também possui requisitos específicos de temperatura. A faixa de temperatura ideal é geralmente entre 15 °C e 30 °C, e esse valor de temperatura muda com o tempo de armazenamento. Além disso, após uso prolongado, a bateria pode gerar algum calor. Certifique-se de carregar a bateria depois que ela esfriar.

Sistema premium de gerenciamento de bateria (BMS)

O sistema de gerenciamento de bateria pode gerenciar e manter de forma inteligente cada unidade de bateria, evitar que a bateria sobrecarregue e descarregue demais, prolongue a vida útil da bateria e monitore o estado da bateria.

Um bom BMS interromperá a sobrecarga e carregará cada bateria individualmente. Um BMS pode detectar se uma bateria está dando leituras imprecisas ou falhando, evitando qualquer explosão ou incêndio.

Fabricante de qualidade

As baterias de fosfato de ferro e lítio produzidas por fabricantes de alta qualidade podem melhorar significativamente a taxa de aprovação da produção de baterias.

Para obter as melhores soluções de bateria, certifique-se de verificar KHLiTech. KHLiTech é um fabricante de bateria de fosfato de ferro e lítio que pode desenvolver, produzir e vender de forma independente, com o objetivo de fornecer a melhor solução completa de armazenamento de energia de bateria para usuários em todo o mundo.

Se você quiser saber mais sobre as baterias de fosfato de ferro e lítio, por favor Contacte-nos. Teremos todo o gosto em fornecer-lhe ajuda profissional.

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