LiFePO4 Batterie

Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) als positives Elektrodenmaterial und Kohlenstoff als negatives Elektrodenmaterial verwendet.
Während des Ladevorgangs werden einige der Lithiumionen aus dem Lithiumeisenphosphat extrahiert, über den Elektrolyten zur Minuselektrode transportiert und in deren Kohlenstoffmaterial eingebettet. Gleichzeitig werden Elektronen von der Pluselektrode freigesetzt und gelangen über den externen Stromkreis zur Minuselektrode, um das Gleichgewicht der chemischen Reaktion aufrechtzuerhalten. Während des Entladevorgangs werden Lithiumionen von der Minuselektrode extrahiert und gelangen über den Elektrolyten zur Pluselektrode. Gleichzeitig gibt die Minuselektrode Elektronen ab und gelangt über den externen Stromkreis zur Pluselektrode, um die Umgebung mit Energie zu versorgen.
LiFePO4-Batterien haben die Vorteile einer hohen Arbeitsspannung, einer hohen Energiedichte, einer langen Lebensdauer, einer guten Sicherheitsleistung, einer geringen Selbstentladungsrate und keinem Memory-Effekt.
Strukturelle Merkmale der Batterie
Die linke Seite der Lithium-Eisenphosphat-Batterie besteht aus einer positiven Elektrode aus LiFePO4-Material mit Olivinstruktur, die über eine Aluminiumfolie mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden ist. Rechts befindet sich die negative Elektrode der Batterie aus Kohlenstoff (Graphit), die über eine Kupferfolie mit der negativen Elektrode der Batterie verbunden ist. In der Mitte befindet sich ein Polymerseparator, der die positive von der negativen Elektrode trennt. Lithiumionen können den Separator passieren, Elektronen jedoch nicht. Das Innere der Batterie ist mit Elektrolyt gefüllt und durch ein Metallgehäuse hermetisch abgedichtet.

Eigenschaften der Lithium-Eisenphosphat-Batterie
Höhere Energiedichte

Berichten zufolge beträgt die Energiedichte der 2018 in Massenproduktion hergestellten Lithium-Eisenphosphat-Batterie mit quadratischer Aluminiumhülle etwa 160 Wh/kg. 2019 können einige hervorragende Batteriehersteller voraussichtlich einen Wert von 175–180 Wh/kg erreichen. Durch die Erweiterung der Chiptechnologie und der Kapazität können 185 Wh/kg erreicht werden.
gute Sicherheitsleistung
Die elektrochemische Leistung des Kathodenmaterials einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist relativ stabil, was eine stabile Lade- und Entladeplattform gewährleistet. Daher verändert sich die Struktur der Batterie während des Lade- und Entladevorgangs nicht und sie brennt und explodiert nicht. Unter besonderen Bedingungen wie Laden, Quetschen und Akupunktur ist sie weiterhin sehr sicher.

Lange Lebensdauer

Die 1C-Zyklenlebensdauer von Lithium-Eisenphosphat-Batterien beträgt in der Regel 2.000 Zyklen, manchmal sogar mehr als 3.500 Zyklen. Der Energiespeichermarkt hingegen benötigt mehr als 4.000–5.000 Zyklen. Dies gewährleistet eine Lebensdauer von 8–10 Jahren, die höher ist als die von 1.000 Zyklen ternärer Batterien. Die Zyklenlebensdauer von langlebigen Blei-Säure-Batterien beträgt etwa 300 Zyklen.
Industrielle Anwendung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Anwendung der neuen Energiefahrzeugindustrie

Der „Entwicklungsplan für die Energiespar- und Alternativenergiefahrzeugindustrie“ meines Landes sieht folgendes Gesamtziel für die Entwicklung von Alternativenergiefahrzeugen in meinem Land vor: Bis 2020 werden die Gesamtproduktion und der Gesamtabsatz von Alternativenergiefahrzeugen fünf Millionen Einheiten erreichen und mein Land wird im Bereich der Energiespar- und Alternativenergiefahrzeuge weltweit eine Spitzenposition einnehmen. Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden aufgrund ihrer hohen Sicherheit und niedrigen Kosten häufig in Personenkraftwagen, Personenkraftwagen, Logistikfahrzeugen und langsamen Elektrofahrzeugen usw. eingesetzt. Aufgrund politischer Vorgaben nehmen ternäre Batterien aufgrund ihrer Energiedichte eine dominierende Stellung ein, doch Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben in Personenkraftwagen, Logistikfahrzeugen und anderen Bereichen nach wie vor unersetzliche Vorteile. Im Bereich Personenkraftwagen machten Lithium-Eisenphosphat-Batterien im Jahr 2018 in der 5., 6. und 7. Charge des „Katalogs empfohlener Modelle zur Förderung und Anwendung von Fahrzeugen mit neuer Energie“ (nachfolgend „Katalog“ genannt) etwa 76 %, 81 % bzw. 78 % aus und blieben damit weiterhin im Mainstream. Im Bereich Sonderfahrzeuge machten Lithium-Eisenphosphat-Batterien im Jahr 2018 in der 5., 6. und 7. Charge des „Katalogs“ etwa 30 %, 32 % bzw. 40 % aus, und der Anteil der Anwendungen hat sukzessive zugenommen.
Yang Yusheng, Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, ist der Ansicht, dass der Einsatz von Lithium-Eisenphosphat-Batterien auf dem Markt für Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite nicht nur die Sicherheit der Fahrzeuge verbessern, sondern auch die Vermarktung von Elektrofahrzeugen mit erweiterter Reichweite fördern kann, da dadurch die Sorgen hinsichtlich Kilometerleistung, Sicherheit, Preis und Kosten von reinen Elektrofahrzeugen hinsichtlich Aufladen, späterer Batterieprobleme usw. entfallen. Zwischen 2007 und 2013 haben viele Automobilhersteller Projekte für reine Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite gestartet.

Starten Sie die Anwendung auf dem

Zusätzlich zu den Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien bietet die Lithium-Eisenphosphat-Starterbatterie auch die Fähigkeit, sofort hohe Leistungen abzugeben. Die herkömmliche Blei-Säure-Batterie wird durch eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Energie von weniger als einer Kilowattstunde ersetzt, und der herkömmliche Anlasser und Generator wird durch einen BSG-Motor ersetzt. , verfügt nicht nur über die Funktion des Start-Stopps im Leerlauf, sondern auch über die Funktionen zum Abschalten des Motors und Ausrollen, Ausrollen und Bremsenergierückgewinnung, Beschleunigungsverstärker und elektrisches Cruisen.

Anwendungen im Energiespeichermarkt

LiFePO4-Batterien haben eine Reihe einzigartiger Vorteile, wie z. B. hohe Arbeitsspannung, hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, geringe Selbstentladungsrate, kein Memory-Effekt, umweltfreundliches Verhalten usw. Sie unterstützen eine stufenlose Erweiterung und eignen sich für die Speicherung elektrischer Energie im großen Maßstab. In Kraftwerken für erneuerbare Energien bieten sie gute Anwendungsaussichten in den Bereichen sichere Netzanbindung der Stromerzeugung, Spitzenlastregelung im Stromnetz, dezentrale Kraftwerke, USV-Stromversorgung und Notstromversorgungssysteme.
Laut dem jüngsten Energiespeicherbericht, der kürzlich von GTM Research, einem internationalen Marktforschungsunternehmen, veröffentlicht wurde, führte die Anwendung netzseitiger Energiespeicherprojekte in China im Jahr 2018 weiterhin zu einem Anstieg des Verbrauchs von Lithium-Eisenphosphat-Batterien.
Mit dem Wachstum des Energiespeichermarktes haben in den letzten Jahren einige Batteriehersteller ihr Energiespeichergeschäft ausgebaut, um neue Anwendungsmärkte für Lithium-Eisenphosphat-Batterien zu erschließen. Einerseits kann Lithium-Eisenphosphat aufgrund seiner Eigenschaften wie extrem langer Lebensdauer, sicherer Nutzung, hoher Kapazität und umweltfreundlichem Betrieb in den Bereich der Energiespeicherung übertragen werden, was die Wertschöpfungskette erweitert und die Etablierung eines neuen Geschäftsmodells fördert. Andererseits hat sich das Energiespeichersystem mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien zur gängigen Wahl auf dem Markt entwickelt. Berichten zufolge werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien bereits in Elektrobussen, Elektro-Lkw sowie in der verbraucher- und netzseitigen Frequenzregelung eingesetzt.
1. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wie Windkraft und Photovoltaik ist sicher an das Stromnetz angeschlossen. Die inhärente Zufälligkeit, Intermittenz und Volatilität der Windkrafterzeugung führt dazu, dass ihr großflächiger Ausbau unweigerlich erhebliche Auswirkungen auf den sicheren Betrieb des Stromnetzes haben wird. Angesichts der rasanten Entwicklung der Windkraftbranche, insbesondere der Tatsache, dass die meisten Windparks in China großflächig zentralisiert und über große Entfernungen übertragen werden, stellt die netzgekoppelte Stromerzeugung großer Windparks eine große Herausforderung für den Betrieb und die Steuerung großer Stromnetze dar.
Die Stromerzeugung durch Photovoltaik wird durch die Umgebungstemperatur, die Intensität des Sonnenlichts und die Wetterbedingungen beeinflusst und weist die Eigenschaft zufälliger Schwankungen auf. In meinem Land gibt es einen Entwicklungstrend hin zur „dezentralen Entwicklung, Niederspannungszugang vor Ort“ und zur „großflächigen Entwicklung, Mittel- und Hochspannungszugang“, was höhere Anforderungen an die Spitzenlastregulierung im Stromnetz und den sicheren Betrieb der Stromsysteme mit sich bringt.
Daher sind Energiespeicher mit großer Kapazität zu einem Schlüsselfaktor bei der Lösung des Konflikts zwischen Netz und erneuerbarer Energieerzeugung geworden. Das Lithium-Eisenphosphat-Batterie-Energiespeichersystem zeichnet sich durch schnelle Umstellung der Betriebsbedingungen, flexible Betriebsmodi, hohe Effizienz, Sicherheit und Umweltschutz sowie starke Skalierbarkeit aus. Lokale Spannungsregelungsprobleme werden gelöst, die Zuverlässigkeit der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien verbessert und die Stromqualität verbessert, sodass erneuerbare Energien eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung gewährleisten.
Mit dem kontinuierlichen Ausbau von Kapazität und Umfang sowie der zunehmenden Weiterentwicklung integrierter Technologien werden die Kosten für Energiespeichersysteme weiter sinken. Nach langfristigen Sicherheits- und Zuverlässigkeitstests wird erwartet, dass Lithium-Eisenphosphat-Batteriespeichersysteme in der erneuerbaren Energieerzeugung wie Windkraft und Photovoltaik eingesetzt werden. Sie werden häufig für die sichere Netzanbindung der Energieerzeugung und die Verbesserung der Stromqualität eingesetzt.
2. Regulierung von Spitzenlasten im Stromnetz. Pumpspeicherkraftwerke waren schon immer das wichtigste Mittel zur Regulierung von Spitzenlasten im Stromnetz. Da für Pumpspeicherkraftwerke zwei Speicherbecken, ein Ober- und ein Unterbecken, benötigt werden, deren Kapazitäten durch die geografischen Gegebenheiten stark eingeschränkt sind, ist der Bau in flachen Gebieten schwierig, die Fläche ist groß und die Wartungskosten hoch. Der Einsatz von Lithium-Eisenphosphat-Batteriespeichern als Ersatz für Pumpspeicherkraftwerke, um die Spitzenlast des Stromnetzes zu bewältigen, ist unabhängig von geografischen Gegebenheiten, ermöglicht freie Standortwahl, reduzierte Investitionen, geringeren Flächenbedarf und geringe Wartungskosten und wird bei der Regulierung von Spitzenlasten im Stromnetz eine wichtige Rolle spielen.
3. Dezentrale Kraftwerke. Aufgrund der Mängel des großen Stromnetzes selbst ist es schwierig, die Anforderungen an Qualität, Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu gewährleisten. Wichtige Einheiten und Unternehmen benötigen oft zwei oder sogar mehrere Netzteile als Backup und Schutz. Das Energiespeichersystem mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien kann Stromausfälle durch Netzausfälle und verschiedene unerwartete Ereignisse reduzieren oder vermeiden und eine sichere und zuverlässige Stromversorgung in Krankenhäusern, Banken, Leitstellen, Rechenzentren, der chemischen Materialindustrie und der Präzisionsfertigung gewährleisten. Es spielt eine wichtige Rolle.
4 USV-Stromversorgung. Die kontinuierliche und schnelle Entwicklung der chinesischen Wirtschaft hat zu einer Dezentralisierung des Bedarfs der Nutzer von USV-Stromversorgungen geführt, was dazu geführt hat, dass mehr Branchen und Unternehmen kontinuierlich Bedarf an USV-Stromversorgungen haben.
Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien die Vorteile einer langen Lebensdauer, Sicherheit und Stabilität, eines umweltfreundlichen Betriebs und einer geringen Selbstentladungsrate. Sie werden weit verbreitet sein.

Anwendungen in anderen Bereichen

Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden aufgrund ihrer guten Zyklenlebensdauer, Sicherheit, Tieftemperaturbeständigkeit und anderer Vorteile auch im militärischen Bereich häufig eingesetzt. Am 10. Oktober 2018 präsentierte ein Batteriehersteller aus Shandong auf der ersten Qingdao Military-Civilian Integration Technology Innovation Achievement Exhibition seine Militärprodukte, darunter militärische Ultratieftemperaturbatterien mit einer Temperatur von -45 °C.