بطارية LiFePO4

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد هي بطارية ليثيوم أيون تستخدم فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) كمادة القطب الموجب والكربون كمادة القطب السالب.
أثناء عملية الشحن، يتم استخراج بعض أيونات الليثيوم الموجودة في فوسفات حديد الليثيوم، ونقلها إلى القطب السالب من خلال المنحل بالكهرباء، ودمجها في مادة الكربون في القطب السالب؛وفي نفس الوقت تتحرر الإلكترونات من القطب الموجب وتصل إلى القطب السالب من الدائرة الخارجية للحفاظ على توازن التفاعل الكيميائي.أثناء عملية التفريغ، يتم استخراج أيونات الليثيوم من القطب السالب وتصل إلى القطب الموجب من خلال المنحل بالكهرباء.وفي الوقت نفسه، يطلق القطب السالب إلكترونات ويصل إلى القطب الموجب من الدائرة الخارجية لتوفير الطاقة للعالم الخارجي.
تتميز بطاريات LiFePO4 بمزايا جهد التشغيل العالي، وكثافة الطاقة العالية، وعمر الدورة الطويل، وأداء السلامة الجيد، ومعدل التفريغ الذاتي المنخفض وعدم وجود تأثير على الذاكرة.
الميزات الهيكلية للبطارية
الجانب الأيسر من بطارية ليثيوم فوسفات الحديد عبارة عن قطب كهربائي موجب يتكون من مادة LiFePO4 ذات هيكل أوليفيني، والتي يتم توصيلها بالقطب الموجب للبطارية بواسطة رقائق الألومنيوم.على اليمين يوجد القطب السالب للبطارية المكون من الكربون (الجرافيت)، والذي يتم توصيله بالقطب السالب للبطارية بواسطة رقائق النحاس.وفي المنتصف يوجد فاصل بوليمر، الذي يفصل القطب الموجب عن القطب السالب، ويمكن لأيونات الليثيوم أن تمر عبر الفاصل ولكن الإلكترونات لا تستطيع ذلك.يمتلئ الجزء الداخلي للبطارية بالإلكتروليت، ويتم إغلاق البطارية بإحكام بواسطة غلاف معدني.

مميزات بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
كثافة طاقة أعلى

وفقًا للتقارير، تبلغ كثافة الطاقة لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات الغلاف الألومنيوم المربع والتي تم إنتاجها بكميات كبيرة في عام 2018 حوالي 160 وات ساعة/كجم.في عام 2019، من المحتمل أن تتمكن بعض الشركات المصنعة للبطاريات الممتازة من تحقيق مستوى 175-180 وات ساعة/كجم.لقد تم جعل تكنولوجيا الرقاقة وقدراتها أكبر، أو يمكن تحقيق 185 وات/كجم.
أداء سلامة جيد
الأداء الكهروكيميائي لمادة الكاثود لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد مستقر نسبيًا، مما يحدد أن لديها منصة شحن وتفريغ مستقرة.ولذلك فإن هيكل البطارية لن يتغير أثناء عملية الشحن والتفريغ، ولن تحترق وتنفجر.لا يزال آمنًا جدًا في ظل ظروف خاصة مثل الشحن والضغط والوخز بالإبر.

دورة حياة طويلة

يصل عمر دورة 1C لبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد عمومًا إلى 2000 مرة، أو حتى أكثر من 3500 مرة، بينما يتطلب سوق تخزين الطاقة أكثر من 4000-5000 مرة، مما يضمن عمر خدمة يصل إلى 8-10 سنوات، وهو أعلى من 1000 دورة. من البطاريات الثلاثية.يبلغ عمر دورة بطاريات الرصاص الحمضية طويلة العمر حوالي 300 مرة.
التطبيق الصناعي لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد

تطبيق صناعة مركبات الطاقة الجديدة

تقترح "خطة تطوير صناعة مركبات الطاقة الجديدة وتوفير الطاقة" في بلدي أن "الهدف العام لتطوير مركبات الطاقة الجديدة في بلدي هو: بحلول عام 2020، سيصل الإنتاج والمبيعات التراكمية لمركبات الطاقة الجديدة إلى 5 ملايين وحدة، وسيصل إجمالي مبيعات مركبات الطاقة الجديدة في بلدي إلى 5 ملايين وحدة بحلول عام 2020". سيتم تصنيف نطاق صناعة المركبات الموفرة للطاقة والطاقة الجديدة في العالم.الصف الأمامي".تستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على نطاق واسع في سيارات الركاب، وسيارات الركاب، والمركبات اللوجستية، والمركبات الكهربائية منخفضة السرعة، وما إلى ذلك بسبب مزايا السلامة الجيدة والتكلفة المنخفضة.تحت تأثير السياسة، تحتل البطاريات الثلاثية موقعًا مهيمنًا مع ميزة كثافة الطاقة، لكن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم لا تزال تحتل مزايا لا يمكن تعويضها في سيارات الركاب والمركبات اللوجستية وغيرها من المجالات.وفي مجال سيارات الركاب، شكلت بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد حوالي 76%، 81%، 78% من الدفعات الخامسة والسادسة والسابعة من "كتالوج النماذج الموصى بها لترويج وتطبيق مركبات الطاقة الجديدة" (المشار إليه فيما يلي يشار إليه باسم "الكتالوج") في عام 2018.٪، ولا يزال يحافظ على الاتجاه السائد.وفي مجال المركبات الخاصة، شكلت بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد حوالي 30%، و32%، و40% من الدفعات الخامسة والسادسة والسابعة من «الكتالوج» عام 2018 على التوالي، وتزايدت نسبة الطلبات تدريجياً .
ويعتقد يانغ يوشينغ، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة، أن استخدام بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد في سوق السيارات الكهربائية طويلة المدى لا يمكن أن يحسن سلامة المركبات فحسب، بل يدعم أيضًا تسويق السيارات الكهربائية طويلة المدى. القضاء على الأميال والسلامة والسعر وتكلفة السيارات الكهربائية النقية.القلق بشأن الشحن، ومشاكل البطارية اللاحقة، وما إلى ذلك. خلال الفترة من 2007 إلى 2013، أطلقت العديد من شركات السيارات مشاريع للسيارات الكهربائية النقية طويلة المدى.

بدء التطبيق على السلطة

بالإضافة إلى خصائص بطاريات الليثيوم ذات الطاقة، تتمتع بطارية ليثيوم فوسفات الحديد المبدئية أيضًا بالقدرة على إخراج طاقة عالية على الفور.يتم استبدال بطارية الرصاص الحمضية التقليدية ببطارية ليثيوم ذات طاقة أقل من كيلووات واحد في الساعة، ويتم استبدال محرك التشغيل والمولد التقليدي بمحرك BSG.، لا يقتصر الأمر على وظيفة إيقاف التشغيل الخامل فحسب، بل يحتوي أيضًا على وظائف إيقاف تشغيل المحرك والتباطؤ، واستعادة طاقة التباطؤ والكبح، ومعزز التسارع والرحلة الكهربائية.

التطبيقات في سوق تخزين الطاقة

تتميز بطارية LiFePO4 بسلسلة من المزايا الفريدة مثل جهد التشغيل العالي، وكثافة الطاقة العالية، وعمر الدورة الطويل، ومعدل التفريغ الذاتي المنخفض، وعدم وجود تأثير للذاكرة، وحماية البيئة الخضراء، وما إلى ذلك، وتدعم التوسع بدون خطوات، ومناسبة للكهرباء واسعة النطاق. تخزين الطاقة، في محطات الطاقة المتجددة لديها آفاق تطبيق جيدة في مجالات الاتصال الآمن بالشبكة لتوليد الطاقة، وتنظيم ذروة شبكة الطاقة، ومحطات الطاقة الموزعة، وإمدادات الطاقة UPS، وأنظمة إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ.
وفقًا لأحدث تقرير عن تخزين الطاقة صدر مؤخرًا عن مؤسسة GTM Research، وهي منظمة دولية لأبحاث السوق، واصل تطبيق مشاريع تخزين الطاقة على جانب الشبكة في الصين في عام 2018 زيادة استهلاك بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد.
مع صعود سوق تخزين الطاقة، في السنوات الأخيرة، قامت بعض شركات بطاريات الطاقة بنشر أعمال تخزين الطاقة لفتح أسواق تطبيقات جديدة لبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد.من ناحية، نظرًا لخصائص العمر الطويل جدًا، والاستخدام الآمن، والقدرة الكبيرة، وحماية البيئة الخضراء، يمكن نقل فوسفات حديد الليثيوم إلى مجال تخزين الطاقة، مما سيؤدي إلى توسيع سلسلة القيمة وتعزيز إنشاء نموذج عمل جديد.من ناحية أخرى، أصبح نظام تخزين الطاقة الذي يدعم بطارية ليثيوم فوسفات الحديد هو الخيار السائد في السوق.وفقًا للتقارير، تمت تجربة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم لاستخدامها في الحافلات الكهربائية والشاحنات الكهربائية وتنظيم التردد من جانب المستخدم والشبكة.
1. يتم توصيل توليد الطاقة المتجددة مثل توليد طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية بأمان بالشبكة.إن العشوائية المتأصلة والتقطع والتقلب في توليد طاقة الرياح تحدد أن تطويرها على نطاق واسع سيكون له حتماً تأثير كبير على التشغيل الآمن لنظام الطاقة.مع التطور السريع لصناعة طاقة الرياح، وخاصة معظم مزارع الرياح في بلدي هي "تطوير مركزي واسع النطاق ونقل لمسافات طويلة"، فإن توليد الطاقة المتصلة بالشبكة في مزارع الرياح واسعة النطاق يشكل تحديات خطيرة أمام تشغيل ومراقبة شبكات الكهرباء الكبيرة.
يتأثر توليد الطاقة الكهروضوئية بدرجة الحرارة المحيطة، وكثافة ضوء الشمس والظروف الجوية، ويعرض توليد الطاقة الكهروضوئية خصائص التقلبات العشوائية.يقدم بلدي اتجاهًا تنمويًا يتمثل في "التنمية اللامركزية، والوصول إلى الموقع ذي الجهد المنخفض" و"التنمية واسعة النطاق، والوصول إلى الجهد المتوسط ​​والعالي"، مما يطرح متطلبات أعلى لتنظيم ذروة شبكة الطاقة والتشغيل الآمن لأنظمة الطاقة.
ولذلك، أصبحت منتجات تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة عاملاً رئيسياً في حل التناقض بين الشبكة وتوليد الطاقة المتجددة.يتميز نظام تخزين طاقة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بخصائص التحويل السريع لظروف العمل، ووضع التشغيل المرن، والكفاءة العالية، والسلامة وحماية البيئة، وقابلية التوسع القوية.مشكلة التحكم في الجهد المحلي، تعمل على تحسين موثوقية توليد الطاقة المتجددة وتحسين جودة الطاقة، بحيث تصبح الطاقة المتجددة مصدر طاقة مستمرًا ومستقرًا.
ومع التوسع المستمر في القدرات والحجم، والنضج المستمر للتكنولوجيا المتكاملة، سيتم تخفيض تكلفة أنظمة تخزين الطاقة بشكل أكبر.وبعد اختبارات السلامة والموثوقية طويلة المدى، من المتوقع استخدام أنظمة تخزين طاقة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية.لقد تم استخدامه على نطاق واسع في توصيل الشبكة الآمنة لتوليد الطاقة وتحسين جودة الطاقة.
2 تنظيم ذروة شبكة الكهرباء.كانت الوسيلة الرئيسية لتنظيم ذروة شبكة الطاقة دائمًا هي محطات توليد الطاقة التي يتم ضخها للتخزين.نظرًا لأن محطة توليد الطاقة التي يتم ضخها تحتاج إلى بناء خزانين، الخزانين العلوي والسفلي، وهما مقيدان بشكل كبير بالظروف الجغرافية، فليس من السهل تشييدهما في المنطقة السهلية، والمساحة كبيرة وتكلفة الصيانة مرتفعة.استخدام نظام تخزين الطاقة ببطارية ليثيوم فوسفات الحديد لاستبدال محطة توليد الطاقة التي يتم ضخها، للتعامل مع الحمل الأقصى لشبكة الطاقة، ولا يقتصر على الظروف الجغرافية، واختيار الموقع مجانًا، واستثمار أقل، وإشغال أرض أقل، وانخفاض تكلفة الصيانة، سوف تلعب دورًا مهمًا في عملية تنظيم ذروة شبكة الطاقة.
3 محطات كهرباء موزعة.نظرًا لعيوب شبكة الطاقة الكبيرة نفسها، فمن الصعب ضمان متطلبات الجودة والكفاءة والسلامة والموثوقية لإمدادات الطاقة.بالنسبة للوحدات والمؤسسات المهمة، غالبًا ما تكون مصادر الطاقة المزدوجة أو حتى مصادر الطاقة المتعددة مطلوبة كنسخ احتياطي وحماية.يمكن لنظام تخزين الطاقة ببطارية ليثيوم فوسفات الحديد أن يقلل أو يتجنب انقطاع التيار الكهربائي الناجم عن فشل شبكة الطاقة ومختلف الأحداث غير المتوقعة، ويضمن إمدادات طاقة آمنة وموثوقة في المستشفيات والبنوك ومراكز القيادة والتحكم ومراكز معالجة البيانات وصناعات المواد الكيميائية والدقة. الصناعات التحويلية.لعب دور هام.
4 UPS مزود الطاقة.أدى التطور المستمر والسريع للاقتصاد الصيني إلى اللامركزية في احتياجات مستخدمي إمدادات الطاقة UPS، مما أدى إلى زيادة الطلب المستمر على إمدادات الطاقة UPS لمزيد من الصناعات والمزيد من الشركات.
بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، تتمتع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بمزايا دورة الحياة الطويلة والسلامة والاستقرار وحماية البيئة الخضراء وانخفاض معدل التفريغ الذاتي.سيتم استخدامها على نطاق واسع.

تطبيقات في مجالات أخرى

تُستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أيضًا على نطاق واسع في المجال العسكري نظرًا لدورتها الجيدة وسلامتها وأدائها في درجات الحرارة المنخفضة ومزايا أخرى.في 10 أكتوبر 2018، ظهرت شركة بطاريات في شاندونغ بقوة في أول معرض لإنجاز الابتكار التكنولوجي للتكامل العسكري والمدني في تشينغداو، وعرضت منتجات عسكرية بما في ذلك البطاريات العسكرية ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية -45 درجة مئوية.