แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตปลอดภัยหรือไม่?

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของมาตรฐานการครองชีพของผู้คน การเดินทางไปและกลับจากที่ทำงานจึงค่อย ๆ กลายเป็นการใช้เครื่องยนต์ เนื่องจากการส่งเสริมนโยบายคาร์บอนเป็นกลางของประเทศอย่างจริงจัง เมื่อผู้คนซื้อรถยนต์พลังงานใหม่ พวกเขาต้องเลือกระหว่างสองเทคโนโลยีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตและแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค คนในวงการบอกกับเราว่า: ให้ให้ความสำคัญกับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ เลือกระบบไตรภาคสำหรับยานพาหนะที่มีความจุและน้ำหนักเบา และเลือกระบบลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเพื่อความปลอดภัย ในเรื่องนี้ ผู้บริโภคหวังอย่างเร่งด่วนว่าผู้คนในอุตสาหกรรมสามารถให้คำตอบที่ใช้ได้จริงจากมุมมองทางเทคนิค: แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตปลอดภัยหรือไม่? อันดับแรก ให้ตอบจากสามด้าน ได้แก่ ความเสถียรของวัสดุ/โครงสร้าง กระบวนการผลิต และลักษณะการประจุและการคายประจุ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกและคาร์บอนเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ แบตเตอรี่ LFP มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประเภทอื่นๆ เช่น นิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์ (NMC) และนิกเกิล-โคบอลต์-อะลูมิเนียม (NCA) และทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า

ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต

ปัจจุบันลิเธียมไอรอนฟอสเฟตเป็นวัสดุแคโทดที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ไม่มีส่วนประกอบของโลหะหนักที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตกตะกอนออกซิเจนในโครงสร้างโอลิวีน ซึ่งช่วยปรับปรุงความเสถียรของวัสดุ ความเสถียรของวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตเป็นตัวกำหนดว่ามีแท่นชาร์จและดิสชาร์จที่เสถียร ดังนั้น โครงสร้างของแบตเตอรี่จะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการชาร์จและการคายประจุ จะไม่ไหม้และระเบิด และยังปลอดภัยมากแม้ในสภาวะพิเศษ เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร การชาร์จมากเกินไป การอัดขึ้นรูป และการฝังเข็ม

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตมีข้อได้เปรียบในด้านแรงดันใช้งานสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยที่ดี อัตราการคายประจุต่ำ และไม่มีผลต่อหน่วยความจำ

การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโซเดียมฟอสเฟต

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตถูกใช้อย่างแพร่หลายในการจัดเก็บพลังงานภายในบ้าน ระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์ การใช้งานยานพาหนะ การใช้งานแบบคงที่ในระดับสาธารณูปโภค และพลังงานสำรองเนื่องจากต้นทุนต่ำ ความปลอดภัยสูง ความเป็นพิษต่ำ และอายุการใช้งานที่ยาวนาน

การจัดเก็บพลังงานในบ้าน

เนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำและมีความปลอดภัยจากอัคคีภัยสูง Enphase จึงเปิดตัวแบตเตอรี่จัดเก็บข้อมูลในครัวเรือน LFP ในปี 2021 ตลาดผู้ใช้ปลายทางตามบ้านมีผู้จำหน่ายหลายราย รวมถึง SonnenBatterie และ Enphase Tesla Motors ยังคงใช้เซลล์ NMC ในผลิตภัณฑ์กักเก็บพลังงานในบ้าน แต่เปลี่ยนมาใช้ LFP สำหรับผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ระดับยูทิลิตี้ในปี 2021

พาหนะ

เมื่อยานพาหนะเร่งความเร็ว เช่น รถยก รถจักรยาน และรถยนต์ไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีอัตราการคายประจุสูงกว่า น้ำหนักเบากว่า และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า นี่คือข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต แบตเตอรี่ LiFePO12 4V กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นและใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะแบตเตอรี่สำรอง (ในครัวเรือน) สำหรับคาราวาน รถบ้านเคลื่อนที่ หรือเรือ

ระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์

การจัดสวนพลังงานแสงอาทิตย์ใช้แบตเตอรี่ LFP “14500” (ขนาดแบตเตอรี่ AA) เพียงก้อนเดียว

แรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่สูงขึ้น (3.2 V) ของ LFP ช่วยให้แบตเตอรี่เพียงก้อนเดียวสามารถขับเคลื่อน LED โดยไม่ต้องใช้วงจรเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ความทนทานที่เพิ่มขึ้นต่อการชาร์จไฟเกินในระดับปานกลาง (เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่นๆ) ยังหมายความว่า LiFePO4 สามารถเชื่อมต่อกับเซลล์แสงอาทิตย์โดยไม่ต้องมีวงจรเพื่อหยุดวงจรการชาร์จ

การชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

การชาร์จและการคายประจุเป็นสถานะการทำงานพื้นฐานสองสถานะของแบตเตอรี่ลิเธียม เมื่อชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เนื่องจากความสามารถในการออกซิเดชันของไอออนเหล็กไม่แรง ออกซิเจนจะไม่ถูกปล่อยออกมา และเป็นธรรมชาติที่ท้าทายที่จะเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์กับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตมีประจุและ กระบวนการระบายออกในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัย ไม่เพียงเท่านั้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตยังเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์รุนแรงระหว่างการคายประจุในอัตราสูงได้ยาก แม้แต่ระหว่างการชาร์จมากเกินไปและการคายประจุ ในเวลาเดียวกัน หลังจากที่ลิเธียมถูกลดระดับอินเทอร์คาเลตแล้ว โครงตาข่ายคริสตัลจะเปลี่ยนเพื่อให้ปริมาตรสุดท้ายของยูนิตเซลล์ (หน่วยองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของคริสตัล) จะหดตัว ซึ่งชดเชยปริมาตรที่เพิ่มขึ้นของอิเล็กโทรดคาร์บอนเชิงลบระหว่างปฏิกิริยา ดังนั้นจึงสามารถชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตได้ มีการรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างทางกายภาพ และกำจัดอันตรายที่ซ่อนอยู่จากการระเบิดของแบตเตอรี่ที่เกิดจากปริมาณที่เพิ่มขึ้น

กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตนั้นเหมือนกับกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดอื่นๆ โดยคร่าวๆ และกระบวนการหลัก ได้แก่ การแบทช์ การเคลือบ การม้วน การปูแผ่น และการม้วน ในกระบวนการแบทช์ ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตค่อนข้างต่ำ ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วอนุภาคจะถูกทำให้เล็กลง วัตถุประสงค์ของสิ่งนี้คือการจัดเรียงภายในมีความสม่ำเสมอมากขึ้นซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าที่สมดุลซึ่งสามารถรักษาไว้ได้ในระหว่างการทำงาน สภาพของแบตเตอรี่มีความเสถียร

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตได้รับการออกแบบมาให้มีความปลอดภัยสูงสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิที่สูงเกินไป:

• ฟิวส์นิรภัยในตัว

•ฝาครอบเหล็กกันระเบิด

• ป้องกันอุณหภูมิเกินได้ดีเยี่ยม

นอกจากนี้ ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต พวกเขาประสบกับสิ่งต่อไปนี้:

•การทดสอบแรงกระแทก

•การทดสอบการชาร์จมากเกินไป

•การทดสอบการลัดวงจร

•การทดสอบวงจรเปิด

•การทดสอบอุณหภูมิ

•การทดสอบการตก

•บังคับการทดสอบการลัดวงจรภายใน

•การทดสอบแรงดันไฟฟ้าต่ำ

หลังจากได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจแล้วเซลล์จะเข้าสู่การผลิตเป็นจำนวนมาก

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมอื่นๆ แค่ไหน?

แบตเตอรี่ฟอสเฟตมีโครงสร้างทางเคมีและเชิงกลที่ยอดเยี่ยมซึ่งจะไม่ร้อนมากเกินไปจนถึงระดับที่ไม่ปลอดภัย เป็นผลให้ความปลอดภัยดีขึ้นเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทำจากวัสดุแคโทดอื่นๆ นี่เป็นเพราะสถานะที่มีประจุและไม่มีประจุของ LiFePO4 มีความคล้ายคลึงกันทางกายภาพและมีความแข็งแรงสูง ซึ่งช่วยให้ไอออนมีความเสถียรในระหว่างการไหลของออกซิเจนที่มาพร้อมกับรอบการชาร์จหรืออาจล้มเหลวได้ โดยรวมแล้ว พันธะเหล็กฟอสเฟต-ออกไซด์นั้นแข็งแกร่งกว่าพันธะโคบอลต์-ออกไซด์ ดังนั้นเมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จมากเกินไปหรือได้รับความเสียหายทางกายภาพ พันธะฟอสเฟต-ออกไซด์จะยังคงเสถียรทางโครงสร้าง ในขณะที่นักเคมีลิเธียมอื่นๆ พันธะจะเริ่มสลายและปล่อยความร้อนออกมามากเกินไป ซึ่งนำไปสู่การหลีกเลี่ยงความร้อนในที่สุด

แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตไม่ติดไฟ ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญเมื่อใช้งานผิดวิธีระหว่างการชาร์จหรือการคายประจุ นอกจากนี้ยังสามารถทนทานต่อสภาวะที่สมบุกสมบันได้ ไม่ว่าจะเป็นความหนาวเย็น ความร้อนที่แผดเผา หรือภูมิประเทศที่ขรุขระ พวกเขาจะไม่ระเบิดหรือลุกไหม้ในเหตุการณ์ที่เป็นอันตราย เช่น การชนกันหรือไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งช่วยลดความเป็นไปได้ของการบาดเจ็บได้อย่างมาก ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตอาจเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดของคุณ หากคุณกำลังเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมและคาดว่าจะใช้งานในสภาพแวดล้อมที่อันตรายหรือไม่เสถียร นอกจากนี้ยังควรกล่าวถึงด้วยว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตไม่เป็นพิษ ไม่ก่อมลพิษ และไม่มีโลหะหายาก ทำให้เป็นทางเลือกที่ใส่ใจต่อสิ่งแวดล้อม พวกเขาจะไม่ระเบิดหรือลุกไหม้ซึ่งช่วยลดโอกาสการบาดเจ็บได้อย่างมาก

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต?

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจะปลอดภัยเมื่อใช้งานปกติ แต่ในกรณีที่รุนแรง อุบัติเหตุบางอย่างก็อาจเกิดขึ้นได้ ต่อไปนี้คือปัจจัยบางอย่างที่ส่งผลต่อแบตเตอรี่

ขูดเลือดขูดเนื้อ

ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ประเภทใด การชาร์จไฟมากเกินไปมักเป็นปัญหาใหญ่เสมอ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่เป็นเวลานานและถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุด การเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟต่อไปจะเป็นการบังคับให้แบตเตอรี่ชาร์จ ส่งผลให้เกิดความร้อนภายใน สมมติว่าแบตเตอรี่ถูกหุ้มฉนวนเป็นเวลานานในสถานะการชาร์จ ในกรณีดังกล่าว อุณหภูมิจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และพลังงานความร้อนจะสะสม ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่ติดไฟได้

วัสดุแบตเตอรี่

การเตรียมวัสดุยังมีบทบาทสำคัญในการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนและโครงสร้างของแบตเตอรี่ มีธาตุเหล็กออกไซด์อยู่ภายในลิเธียมไอรอนฟอสเฟต ดังนั้นธาตุเหล็กในแบตเตอรี่จึงต้องเป็นธาตุไดวาเลนต์ ผู้ผลิตแบตเตอรี่จะต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในระหว่างปฏิกิริยาการเผาผนึก

พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว จะเกิดความร้อนเล็กน้อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ต้องแน่ใจว่าบริเวณที่วางแบตเตอรี่ไม่ติดไฟเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ แม้แต่ความร้อนเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ไซต์ติดไฟได้หากชาร์จแบตเตอรี่ในบริเวณที่ระเหยง่าย

การที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจะ "ระเบิด" นั้นขึ้นอยู่กับว่ามีเงื่อนไขสำหรับการระเบิดในฉากประจำวันหรือไม่ โดยทั่วไปแล้ว การระเบิดจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อสภาวะทั้งสี่ของออกซิเจนเพียงพอ ความเข้มข้นของสารที่ติดไฟได้ตรงตามมาตรฐาน แหล่งกำเนิดประกายไฟ และพื้นที่จำกัดเกิดขึ้นพร้อมๆ กัน

จะป้องกันปัญหาแบตเตอรี่ได้อย่างไร?

เครื่องชาร์จที่เหมาะสม

การใช้เครื่องชาร์จที่เหมาะสมสามารถหลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตามประเภทแบตเตอรี่และแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด คุณสามารถเลือกเครื่องชาร์จที่ผู้ผลิตให้มาเพื่อป้องกันแบตเตอรี่ของคุณจากการชาร์จเกินและความร้อน และตรวจสอบให้แน่ใจเสมอว่าแบตเตอรี่อยู่ในสถานะการชาร์จที่เสถียร

อุณหภูมิที่เหมาะสม

การจัดเก็บแบตเตอรี่ยังมีข้อกำหนดเฉพาะเกี่ยวกับอุณหภูมิอีกด้วย ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 15 °C ถึง 30 °C และค่าอุณหภูมินี้จะเปลี่ยนตามเวลาที่เก็บ นอกจากนี้ หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน แบตเตอรี่อาจเกิดความร้อนขึ้น โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ชาร์จแบตเตอรี่หลังจากที่แบตเตอรี่เย็นลงแล้ว

ระบบจัดการแบตเตอรี่ระดับพรีเมียม (BMS)

ระบบจัดการแบตเตอรี่สามารถจัดการและบำรุงรักษาแบตเตอรี่แต่ละก้อนได้อย่างชาญฉลาด ป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จเกินและคายประจุเกิน ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และตรวจสอบสถานะของแบตเตอรี่

BMS ที่ดีจะหยุดการชาร์จไฟเกินและชาร์จแบตเตอรี่ทีละก้อน BMS สามารถตรวจจับได้ว่าแบตเตอรี่อ่านค่าไม่ถูกต้องหรือไม่ทำงาน ป้องกันการระเบิดหรือไฟไหม้

ผู้ผลิตที่มีคุณภาพ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตที่ผลิตโดยผู้ผลิตคุณภาพสูงสามารถปรับปรุงอัตราการผ่านของการผลิตแบตเตอรี่ได้อย่างมาก

สำหรับวิธีแก้ปัญหาแบตเตอรี่ที่ดีที่สุด อย่าลืมตรวจสอบ เคเอชลิเทค. KHLiTech เป็นผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตที่สามารถพัฒนา ผลิต และจำหน่ายได้อย่างอิสระ โดยมีเป้าหมายเพื่อมอบโซลูชันการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบครบวงจรที่ดีที่สุดสำหรับผู้ใช้ทั่วโลก

หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต โปรด ติดต่อเรา. เรายินดีที่จะให้ความช่วยเหลืออย่างมืออาชีพแก่คุณ