LiFePO4 Pil

Lityum demir fosfat pil, pozitif elektrot malzemesi olarak lityum demir fosfat (LiFePO4) ve negatif elektrot malzemesi olarak karbon kullanan bir lityum iyon pildir.
Şarj işlemi sırasında, lityum demir fosfattaki lityum iyonlarının bir kısmı çıkarılır, elektrolit aracılığıyla negatif elektroda aktarılır ve negatif elektrot karbon malzemesine gömülür; aynı anda, elektronlar pozitif elektrottan serbest bırakılır ve kimyasal reaksiyonun dengesini korumak için dış devreden negatif elektroda ulaşır. Deşarj işlemi sırasında, lityum iyonları negatif elektrottan çekilir ve elektrolit aracılığıyla pozitif elektroda ulaşır. Aynı anda, negatif elektrot elektronları serbest bırakır ve dış dünya için enerji sağlamak üzere dış devreden pozitif elektroda ulaşır.
LiFePO4 piller yüksek çalışma voltajı, yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, iyi güvenlik performansı, düşük kendi kendine deşarj oranı ve hafıza etkisinin olmaması gibi avantajlara sahiptir.
Pil Yapısal Özellikleri
Lityum demir fosfat pilinin sol tarafı, pilin pozitif elektroduna alüminyum folyo ile bağlanmış, olivin yapıdaki LiFePO4 malzemesinden oluşan pozitif bir elektrottur. Sağ tarafta, pilin negatif elektroduna bakır folyo ile bağlanmış, karbondan (grafit) oluşan pilin negatif elektrodu bulunur. Ortada, pozitif elektrodu negatif elektrottan ayıran bir polimer ayırıcı bulunur ve lityum iyonları ayırıcıdan geçebilir ancak elektronlar geçemez. Pilin içi elektrolit ile doldurulur ve pil, metal bir kasa ile hermetik olarak kapatılır.

Lityum demir fosfat pilinin özellikleri
Daha yüksek enerji yoğunluğu

Raporlara göre, 2018'de seri üretilen kare alüminyum kabuklu lityum demir fosfat pilinin enerji yoğunluğu yaklaşık 160Wh/kg'dır. 2019'da bazı mükemmel pil üreticileri muhtemelen 175-180Wh/kg seviyesine ulaşabilir. Çip teknolojisi ve kapasitesi daha büyük yapılır veya 185Wh/kg'a ulaşılabilir.
iyi güvenlik performansı
Lityum demir fosfat pilinin katot malzemesinin elektrokimyasal performansı nispeten kararlıdır, bu da kararlı bir şarj ve deşarj platformuna sahip olduğunu belirler. Bu nedenle, pilin yapısı şarj ve deşarj işlemi sırasında değişmeyecek ve yanmayacak ve patlamayacaktır. Şarj etme, sıkma ve akupunktur gibi özel koşullar altında hala çok güvenlidir.

Uzun çevrim ömrü

Lityum demir fosfat pillerin 1C çevrim ömrü genellikle 2.000 kata, hatta 3.500 kattan fazlasına ulaşırken, enerji depolama pazarı 4.000-5.000 kattan fazlasına ihtiyaç duyar ve bu da üçlü pillerin 1.000 çevriminden daha yüksek olan 8-10 yıllık bir hizmet ömrü sağlar. Uzun ömürlü kurşun-asit pillerin çevrim ömrü yaklaşık 300 kattır.
Lityum demir fosfat pilinin endüstriyel uygulaması

Yeni enerji araç endüstrisinin uygulanması

Ülkemin “Enerji Tasarrufu ve Yeni Enerji Araç Endüstrisi Geliştirme Planı”nda “ülkemin yeni enerji araç geliştirme genel hedefi şudur: 2020 yılına kadar yeni enerji araçlarının kümülatif üretimi ve satışı 5 milyon adede ulaşacak ve ülkemin enerji tasarrufu ve yeni enerji araç endüstrisi ölçeği dünyada ilk sıralarda yer alacaktır.” denilmektedir. Lityum demir fosfat piller, iyi güvenlik ve düşük maliyet avantajları nedeniyle binek otomobillerde, yolcu arabalarında, lojistik araçlarında, düşük hızlı elektrikli araçlarda vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Politikadan etkilenen üçlü piller, enerji yoğunluğu avantajıyla baskın bir konuma sahiptir, ancak lityum demir fosfat piller binek otomobillerde, lojistik araçlarında ve diğer alanlarda hala yeri doldurulamaz avantajlara sahiptir. Binek araçlar alanında, 2018 yılında “Yeni Enerji Araçlarının Tanıtımı ve Uygulanması İçin Önerilen Modeller Kataloğu”nun (bundan sonra “Katalog” olarak anılacaktır) 5., 6. ve 7. partilerinin sırasıyla yaklaşık %76, %81 ve %78’ini lityum demir fosfat piller oluşturmuştur. %, hala ana akımı korumaktadır. Özel araçlar alanında, lityum demir fosfat piller 2018 yılında “Katalog”un 5., 6. ve 7. partilerinin sırasıyla yaklaşık %30, %32 ve %40’ını oluşturmuş olup, uygulama oranı giderek artmıştır.
Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen olan Yang Yusheng, lityum demir fosfat pillerin uzun menzilli elektrikli araç pazarında kullanılmasının yalnızca araçların güvenliğini iyileştirmekle kalmayıp aynı zamanda uzun menzilli elektrikli araçların pazarlanmasını destekleyebileceğine, saf elektrikli araçların kilometre, güvenlik, fiyat ve maliyetini ortadan kaldıracağına inanıyor. Şarj etme, sonraki pil sorunları vb. ile ilgili endişeler. 2007'den 2013'e kadar olan dönemde, birçok otomobil şirketi uzun menzilli saf elektrikli araç projeleri başlattı.

Uygulamayı güçte başlatın

Güç lityum akülerinin özelliklerine ek olarak, marş lityum demir fosfat aküsü aynı zamanda anında yüksek güç çıkışı sağlama yeteneğine sahiptir. Geleneksel kurşun-asit akü, bir kilovatsaatten daha az enerjiye sahip bir güç lityum aküsü ile değiştirilir ve geleneksel marş motoru ve jeneratör bir BSG motoru ile değiştirilir. , yalnızca rölantide çalıştırma-durdurma işlevine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda motor kapatma ve serbest sürüş, serbest sürüş ve frenleme enerjisi geri kazanımı, hızlanma güçlendirici ve elektrikli seyir işlevlerine de sahiptir.

Enerji depolama pazarındaki uygulamalar

LiFePO4 pil, yüksek çalışma voltajı, yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, düşük kendi kendine deşarj oranı, hafıza etkisi olmaması, yeşil çevre koruması vb. gibi bir dizi benzersiz avantaja sahiptir ve kademesiz genişlemeyi destekler, büyük ölçekli elektrik enerjisi depolama için uygundur, yenilenebilir enerji santrallerinde, elektrik üretiminin güvenli şebeke bağlantısı, elektrik şebekesi tepe düzenlemesi, dağıtılmış güç istasyonları, UPS güç kaynakları ve acil durum güç kaynağı sistemleri alanlarında iyi uygulama beklentileri vardır.
Uluslararası pazar araştırma kuruluşu GTM Research'ün yakın zamanda yayınladığı son enerji depolama raporuna göre, 2018 yılında Çin'de şebeke tarafı enerji depolama projelerinin uygulanması, lityum demir fosfat pillerinin tüketimini artırmaya devam etti.
Enerji depolama pazarının yükselişiyle birlikte, son yıllarda bazı güç pili şirketleri lityum demir fosfat piller için yeni uygulama pazarları açmak amacıyla enerji depolama işini devreye soktu. Bir yandan, ultra uzun ömür, güvenli kullanım, büyük kapasite ve yeşil çevre koruma özellikleri nedeniyle lityum demir fosfat, değer zincirini genişletecek ve yeni bir iş modelinin kurulmasını teşvik edecek enerji depolama alanına aktarılabilir. Öte yandan, lityum demir fosfat pili destekleyen enerji depolama sistemi pazarda ana akım tercih haline geldi. Raporlara göre, lityum demir fosfat piller elektrikli otobüslerde, elektrikli kamyonlarda, kullanıcı tarafı ve şebeke tarafı frekans düzenlemesinde kullanılmaya çalışıldı.
1. Rüzgar enerjisi üretimi ve fotovoltaik enerji üretimi gibi yenilenebilir enerji güç üretimi şebekeye güvenli bir şekilde bağlanır. Rüzgar enerjisi üretiminin içsel rastlantısallığı, aralıklılığı ve oynaklığı, büyük ölçekli gelişiminin kaçınılmaz olarak güç sisteminin güvenli işletimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olacağını belirler. Rüzgar enerjisi endüstrisinin hızla gelişmesiyle, özellikle ülkemdeki rüzgar çiftliklerinin çoğu "büyük ölçekli merkezi geliştirme ve uzun mesafe iletimi" olduğundan, büyük ölçekli rüzgar çiftliklerinin şebekeye bağlı güç üretimi, büyük güç şebekelerinin işletimi ve kontrolü için ciddi zorluklar oluşturmaktadır.
Fotovoltaik güç üretimi ortam sıcaklığından, güneş ışığı yoğunluğundan ve hava koşullarından etkilenir ve fotovoltaik güç üretimi rastgele dalgalanmaların özelliklerini gösterir. Ülkem, güç şebekesi tepe düzenlemesi ve güç sistemlerinin güvenli çalışması için daha yüksek gereksinimleri ortaya koyan “merkezi olmayan kalkınma, düşük voltajlı yerinde erişim” ve “büyük ölçekli kalkınma, orta ve yüksek voltajlı erişim” gelişme eğilimini göstermektedir.
Bu nedenle, büyük kapasiteli enerji depolama ürünleri şebeke ile yenilenebilir enerji üretimi arasındaki çelişkiyi çözmede önemli bir faktör haline gelmiştir. Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi, çalışma koşullarının hızlı dönüşümü, esnek çalışma modu, yüksek verimlilik, güvenlik ve çevre koruma ve güçlü ölçeklenebilirlik özelliklerine sahiptir. Yerel voltaj kontrol sorunu, yenilenebilir enerji güç üretiminin güvenilirliğini artırır ve güç kalitesini iyileştirir, böylece yenilenebilir enerji sürekli ve istikrarlı bir güç kaynağı haline gelebilir.
Kapasite ve ölçeğin sürekli genişlemesi ve entegre teknolojinin sürekli olgunlaşmasıyla enerji depolama sistemlerinin maliyeti daha da düşecektir. Uzun vadeli güvenlik ve güvenilirlik testlerinden sonra, lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemlerinin rüzgar enerjisi ve fotovoltaik enerji üretimi gibi yenilenebilir enerjide kullanılması bekleniyor. Enerji üretiminin güvenli şebeke bağlantısında ve güç kalitesinin iyileştirilmesinde yaygın olarak kullanılmıştır.
2 elektrik şebekesi tepe düzenlemesi. Elektrik şebekesi tepe düzenlemesinin ana yolu her zaman pompalı depolamalı elektrik santralleri olmuştur. Pompalı depolamalı elektrik santralinin coğrafi koşullarla büyük ölçüde kısıtlanmış olan üst ve alt rezervuarlar olmak üzere iki rezervuar inşa etmesi gerektiğinden, ova alanında inşa edilmesi kolay değildir ve alan büyüktür ve bakım maliyeti yüksektir. Pompalı depolamalı elektrik santralinin yerine lityum demir fosfat pil enerji depolama sisteminin kullanılması, elektrik şebekesinin tepe yüküyle başa çıkmak için, coğrafi koşullarla sınırlı olmamak, serbest yer seçimi, daha az yatırım, daha az arazi işgali, düşük bakım maliyeti, elektrik şebekesi tepe düzenlemesi sürecinde önemli bir rol oynayacaktır.
3 Dağıtılmış güç istasyonları. Büyük güç şebekesinin kendi kusurları nedeniyle, güç kaynağının kalite, verimlilik, güvenlik ve güvenilirlik gereksinimlerini garanti etmek zordur. Önemli birimler ve işletmeler için, genellikle yedekleme ve koruma olarak ikili güç kaynakları veya hatta çoklu güç kaynakları gerekir. Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi, güç şebekesi arızaları ve çeşitli beklenmeyen olaylar nedeniyle oluşan elektrik kesintilerini azaltabilir veya önleyebilir ve hastanelerde, bankalarda, komuta ve kontrol merkezlerinde, veri işleme merkezlerinde, kimyasal malzeme endüstrilerinde ve hassas üretim endüstrilerinde güvenli ve güvenilir güç kaynağı sağlayabilir. Önemli bir rol oynayın.
4 UPS güç kaynağı. Çin ekonomisinin sürekli ve hızlı gelişimi, UPS güç kaynağı kullanıcılarının ihtiyaçlarının merkezden uzaklaştırılmasına yol açmış, bu da daha fazla endüstrinin ve daha fazla işletmenin UPS güç kaynağına sürekli talep duymasına neden olmuştur.
Kurşun-asit pillerle karşılaştırıldığında, lityum demir fosfat piller uzun çevrim ömrü, güvenlik ve istikrar, yeşil çevre koruma ve düşük kendi kendine deşarj oranı avantajlarına sahiptir. yaygın olarak kullanılacaktır.

Diğer alanlardaki uygulamalar

Lityum demir fosfat piller, iyi çevrim ömrü, güvenlik, düşük sıcaklık performansı ve diğer avantajları nedeniyle askeri alanda da yaygın olarak kullanılmaktadır. 10 Ekim 2018'de, Shandong'daki bir pil şirketi, ilk Qingdao Askeri-Sivil Entegrasyon Teknolojisi Yenilik Başarı Sergisi'nde güçlü bir görünüm sergiledi ve -45℃ askeri ultra düşük sıcaklık pilleri de dahil olmak üzere askeri ürünler sergiledi.