Với sự cải thiện không ngừng về mức sống của con người, việc đi lại và rời khỏi nơi làm việc đã dần trở nên cơ giới hóa. Do chính sách trung hòa carbon của đất nước được thúc đẩy mạnh mẽ, khi mọi người mua phương tiện năng lượng mới, họ phải lựa chọn giữa hai công nghệ là pin lithium iron phosphate và pin lithium ternary. Những người trong ngành nói với chúng tôi: coi trọng tuổi thọ pin, hãy chọn hệ thống ternary cho công suất và phương tiện nhẹ, và chọn hệ thống lithium iron phosphate để đảm bảo an toàn. Về vấn đề này, người tiêu dùng khẩn thiết hy vọng rằng những người trong ngành có thể đưa ra câu trả lời thiết thực từ quan điểm kỹ thuật: Pin lithium iron phosphate có an toàn không? Đầu tiên, hãy trả lời từ ba khía cạnh: độ ổn định của vật liệu/cấu trúc, quy trình sản xuất và các đặc tính nạp và xả.
Pin lithium iron phosphate là gì?
Pin lithium iron phosphate là pin lithium-ion sử dụng lithium iron phosphate (LiFePO4) làm vật liệu điện cực dương và carbon làm vật liệu điện cực âm. Pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn so với các loại pin lithium-ion khác, chẳng hạn như niken-mangan-coban (NMC) và niken-coban-nhôm (NCA) và hoạt động ở điện áp thấp hơn.
Sự an toàn của pin lithium iron phosphate
Lithium iron phosphate hiện là vật liệu cực âm an toàn nhất cho pin lithium-ion. Nó không chứa bất kỳ nguyên tố kim loại nặng nào có hại cho cơ thể con người. Không dễ kết tủa oxy trong cấu trúc olivin của nó, giúp cải thiện tính ổn định của vật liệu. Độ ổn định của vật liệu điện cực dương của pin lithium iron phosphate xác định rằng nó có nền tảng sạc và xả ổn định. Do đó, cấu trúc của pin sẽ không thay đổi trong quá trình sạc và xả, không bị cháy nổ và vẫn rất an toàn ngay cả trong các điều kiện đặc biệt như đoản mạch, sạc quá mức, đùn, châm.
Ưu điểm của pin lithium sắt phosphate
Pin lithium iron phosphate có ưu điểm là điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài, hiệu suất an toàn tốt, tốc độ tự xả thấp và không có hiệu ứng bộ nhớ.
Ứng dụng của pin lithium sắt phosphate
Pin lithium iron phosphate được sử dụng rộng rãi trong lưu trữ năng lượng gia đình, hệ thống chiếu sáng mặt trời, sử dụng phương tiện, ứng dụng cố định quy mô tiện ích và nguồn điện dự phòng do chi phí thấp, độ an toàn cao, độc tính thấp và vòng đời dài.
Lưu trữ năng lượng tại nhà
Do chi phí sản xuất thấp và độ an toàn cháy nổ cao, Enphase đã tung ra thị trường pin dự trữ gia dụng LFP. Vào năm 2021, thị trường người dùng cuối tại nhà có một số nhà cung cấp, bao gồm SonnenBatterie và Enphase. Tesla Motors tiếp tục sử dụng tế bào NMC trong các sản phẩm lưu trữ năng lượng gia đình nhưng đã chuyển sang LFP cho các sản phẩm pin quy mô tiện ích vào năm 2021.
Xe
khi các phương tiện tăng tốc, chẳng hạn như xe nâng, xe đạp và xe điện, cần có ắc quy có tốc độ xả cao hơn, trọng lượng nhẹ hơn và tuổi thọ cao hơn. Đây là những ưu điểm của pin lithium iron phosphate. Pin LiFePO12 4V đang ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi làm pin dự phòng (hộ gia đình) cho các đoàn lữ hành, nhà di động hoặc thuyền.
Hệ thống chiếu sáng mặt trời
Chiếu sáng cảnh quan bằng năng lượng mặt trời chủ yếu sử dụng một pin LFP “14500” (cỡ pin AA).
Điện áp hoạt động cao hơn (3.2 V) của LFP cho phép một pin duy nhất điều khiển đèn LED mà không cần mạch tăng điện áp. Khả năng chịu sạc quá mức vừa phải tăng lên (so với các loại pin lithium khác) cũng có nghĩa là LiFePO4 có thể được kết nối với tế bào quang điện mà không cần mạch để dừng chu kỳ sạc.
Sạc và xả pin lithium iron phosphate
Sạc và xả là hai trạng thái làm việc cơ bản của pin lithium. Khi sạc và xả pin lithium iron phosphate, do khả năng oxy hóa của các ion sắt không mạnh, oxy sẽ không được giải phóng và việc trải qua các phản ứng oxy hóa khử với chất điện phân là một thách thức tự nhiên, khiến cho pin lithium iron phosphate được sạc và quy trình xả thải trong môi trường an toàn. Không chỉ vậy, pin lithium iron phosphate rất khó xảy ra phản ứng oxi hóa khử mạnh khi xả tốc độ cao, ngay cả khi sạc và xả quá mức. Đồng thời, sau khi lithium được khử xen kẽ, mạng tinh thể thay đổi để thể tích cuối cùng của ô đơn vị (đơn vị cấu thành nhỏ nhất của tinh thể) sẽ co lại, bù lại thể tích tăng lên của điện cực carbon âm trong phản ứng. Do đó, pin lithium iron phosphate có thể được sạc và xả. Sự ổn định của cấu trúc vật lý được duy trì và nguy cơ phát nổ pin tiềm ẩn do tăng âm lượng được loại bỏ.
Quy trình sản xuất pin lithium iron phosphate
Quy trình sản xuất pin lithium iron phosphate gần giống như quy trình sản xuất các loại pin lithium khác và các quy trình cốt lõi của nó bao gồm trộn, phủ, cán, tạo tấm và cuộn dây. Trong quá trình trộn, độ dẫn điện của vật liệu lithium iron phosphate tương đối kém, do đó các hạt thường được làm nhỏ hơn. Hiệu quả khách quan của việc này là sự sắp xếp bên trong đồng đều hơn, giúp thúc đẩy sự hình thành của một nền điện áp cân bằng có thể được duy trì trong quá trình làm việc. Tình trạng pin ổn định.
Pin Lithium Iron Phosphate cũng được thiết kế có độ an toàn cao để sử dụng ở nhiệt độ khắc nghiệt:
•Cầu chì an toàn tích hợp
• Vỏ thép chống cháy nổ
•Bảo vệ quá nhiệt tuyệt vời
Ngoài ra, trong giai đoạn thiết kế pin lithium iron phosphate, họ đã gặp phải những vấn đề sau:
•Thử nghiệm tác động
•Kiểm tra nạp quá mức.
•Kiểm tra ngắn mạch
•Thử nghiệm hở mạch
•Kiểm tra nhiệt độ
•Thử nghiệm rơi
•Thử nghiệm ngắn mạch cưỡng bức bên trong
• Kiểm tra điện áp thấp.
Chỉ sau khi thu được kết quả khả quan, tế bào mới được đưa vào sản xuất hàng loạt.
Pin lithium iron phosphate an toàn hơn các loại pin lithium khác như thế nào?
Pin phốt phát có cấu trúc hóa học và cơ học tuyệt vời sẽ không bị quá nóng đến mức không an toàn. Do đó, độ an toàn được cải thiện so với pin lithium-ion được làm bằng vật liệu cực âm khác. Điều này là do các trạng thái tích điện và không tích điện của LiFePO4 tương tự nhau về mặt vật lý và có độ bền cao, điều này cho phép các ion duy trì ổn định trong dòng oxy đi kèm với các chu kỳ tích điện hoặc có thể bị lỗi. Nhìn chung, liên kết sắt photphat-oxit mạnh hơn liên kết coban-oxit, vì vậy khi pin bị sạc quá mức hoặc hư hỏng vật lý, liên kết photphat-oxit vẫn ổn định về mặt cấu trúc; trong khi ở các chất hóa học khác của liti, liên kết bắt đầu bị phá vỡ và giải phóng quá nhiều nhiệt, cuối cùng dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt.
Pin lithium phosphate không bắt lửa, một đặc tính quan trọng khi xử lý sai trong quá trình sạc hoặc xả. Chúng cũng có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt, dù lạnh giá, nắng nóng hay địa hình gồ ghề. Chúng sẽ không phát nổ hoặc bắt lửa trong trường hợp nguy hiểm như va chạm hoặc đoản mạch, giảm đáng kể khả năng bị thương. Lithium iron phosphate có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn nếu bạn đang chọn pin lithium và dự kiến sử dụng trong môi trường nguy hiểm hoặc không ổn định. Điều đáng nói nữa là pin lithium iron phosphate không độc hại, không gây ô nhiễm và không chứa kim loại đất hiếm, khiến chúng trở thành lựa chọn có ý thức về môi trường. Chúng sẽ không phát nổ hoặc bắt lửa, giảm đáng kể khả năng bị thương.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự an toàn của pin lithium iron phosphate?
Mặc dù pin lithium iron phosphate hoàn toàn an toàn khi sử dụng thường xuyên, nhưng trong những trường hợp nghiêm trọng, một số tai nạn vẫn có thể xảy ra. Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến pin.
Quá tải
Bất kể là loại pin nào, việc sạc quá mức luôn là một vấn đề lớn. Khi pin được sạc trong một thời gian dài và đạt đến điện áp tối đa, việc tiếp tục kết nối với nguồn điện sẽ buộc pin phải sạc, dẫn đến sinh nhiệt bên trong. Giả sử pin được cách điện trong một thời gian dài ở trạng thái sạc. Trong trường hợp đó, nhiệt độ sẽ tăng dần và năng lượng nhiệt sẽ tích tụ, có thể khiến pin bắt lửa.
Chất liệu pin
Việc chuẩn bị vật liệu cũng đóng một vai trò thiết yếu trong sự ổn định nhiệt và cấu trúc của pin. Có oxit sắt bên trong lithium iron phosphate, vì vậy nguyên tố sắt trong pin phải là hóa trị hai. Các nhà sản xuất pin phải cẩn thận hơn trong quá trình phản ứng thiêu kết.
Khu vực lưu trữ pin
Khi sạc pin, một lượng nhiệt nhỏ chắc chắn sẽ được tạo ra, nhưng hãy đảm bảo khu vực đặt pin không bắt lửa để tránh tai nạn. Ngay cả hơi nóng nhỏ nhất cũng có thể khiến địa điểm bắt lửa nếu pin được sạc ở khu vực dễ bay hơi.
Pin lithium iron phosphate có “phát nổ” hay không trước tiên phụ thuộc vào việc có các điều kiện để phát nổ trong các cảnh quay hàng ngày hay không. Nói chung, một vụ nổ sẽ chỉ xảy ra nếu bốn trạng thái đủ oxy, nồng độ chất cháy đạt tiêu chuẩn, nguồn gây cháy và không gian hạn chế được đáp ứng đồng thời.
Làm thế nào để ngăn ngừa các vấn đề về pin?
Bộ sạc phù hợp
Sử dụng bộ sạc phù hợp có thể tránh sạc pin quá mức một cách hiệu quả. Theo loại pin và điện áp định mức, bạn có thể chọn bộ sạc do nhà sản xuất cung cấp để ngăn pin sạc quá mức và nóng lên, đồng thời luôn đảm bảo rằng pin ở trạng thái sạc ổn định.
Nhiệt độ phù hợp
Lưu trữ pin cũng có yêu cầu cụ thể về nhiệt độ. Phạm vi nhiệt độ tối ưu thường nằm trong khoảng từ 15 °C đến 30 °C và giá trị nhiệt độ này thay đổi theo thời gian bảo quản. Ngoài ra, sau một thời gian dài sử dụng, pin có thể tỏa nhiệt. Vui lòng đảm bảo sạc pin sau khi pin đã nguội.
Hệ thống quản lý pin cao cấp (BMS)
Hệ thống quản lý pin có thể quản lý và bảo trì từng bộ pin một cách thông minh, ngăn không cho pin sạc quá mức và xả quá mức, kéo dài tuổi thọ của pin và theo dõi trạng thái của pin.
Một BMS tốt sẽ ngừng sạc quá mức và sạc từng pin riêng lẻ. BMS có thể phát hiện xem pin có cho kết quả đọc không chính xác hoặc bị lỗi hay không, ngăn ngừa mọi vụ nổ hoặc hỏa hoạn.
Nhà sản xuất chất lượng
Pin lithium iron phosphate được sản xuất bởi các nhà sản xuất chất lượng cao có thể cải thiện đáng kể tốc độ sản xuất pin.
Để biết các giải pháp pin tốt nhất, hãy chắc chắn kiểm tra KHLiTech. KHLiTech là nhà sản xuất pin lithium iron phosphate có thể phát triển, sản xuất và bán một cách độc lập, nhằm cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng pin một cửa tốt nhất cho người dùng trên toàn thế giới.
Nếu bạn muốn biết thêm về pin lithium iron phosphate, vui lòng Liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẽ sẵn lòng cung cấp cho bạn sự trợ giúp chuyên nghiệp.
