Pin LiFePO4

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.
Trong quá trình sạc, một số ion lithium trong lithium iron phosphate được chiết xuất, chuyển đến điện cực âm thông qua chất điện phân và nhúng vào vật liệu carbon của điện cực âm;đồng thời, các electron được giải phóng khỏi điện cực dương và đến điện cực âm từ mạch ngoài để duy trì sự cân bằng của phản ứng hóa học.Trong quá trình phóng điện, các ion lithium được tách ra khỏi điện cực âm và đến điện cực dương thông qua chất điện phân.Đồng thời, điện cực âm giải phóng các electron và đến điện cực dương từ mạch ngoài để cung cấp năng lượng cho thế giới bên ngoài.
Pin LiFePO4 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.
Đặc điểm cấu trúc pin
Phía bên trái của pin lithium iron phosphate là điện cực dương được cấu tạo từ vật liệu LiFePO4 có cấu trúc olivin, được nối với điện cực dương của pin bằng một lá nhôm.Bên phải là điện cực âm của pin được làm từ carbon (graphite), được nối với điện cực âm của pin bằng một lá đồng.Ở giữa là một dải phân cách polymer, ngăn cách điện cực dương với điện cực âm và các ion lithium có thể đi qua dải phân cách nhưng các electron thì không thể.Bên trong pin chứa đầy chất điện phân và pin được bịt kín bằng vỏ kim loại.

Các tính năng của pin lithium iron phosphate
Mật độ năng lượng cao hơn

Theo báo cáo, mật độ năng lượng của pin lithium iron phosphate vỏ nhôm vuông được sản xuất hàng loạt vào năm 2018 là khoảng 160Wh/kg.Năm 2019, một số nhà sản xuất pin xuất sắc có thể đạt được mức 175-180Wh/kg.Công nghệ và công suất chip được làm lớn hơn, có thể đạt tới 185Wh/kg.
hiệu suất an toàn tốt
Hiệu suất điện hóa của vật liệu cực âm của pin lithium sắt photphat tương đối ổn định, điều này quyết định rằng nó có nền tảng sạc và xả ổn định.Vì vậy, cấu trúc của pin sẽ không thay đổi trong quá trình sạc và xả, không bị cháy và nổ.Nó vẫn rất an toàn trong các điều kiện đặc biệt như sạc, bóp và châm cứu.

Vòng đời dài

Tuổi thọ chu kỳ 1C của pin lithium iron phosphate thường đạt 2.000 lần, thậm chí hơn 3.500 lần, trong khi thị trường lưu trữ năng lượng yêu cầu hơn 4.000-5.000 lần, đảm bảo tuổi thọ sử dụng 8-10 năm, cao hơn 1.000 chu kỳ của pin ternary.Tuổi thọ của pin axit chì có tuổi thọ cao là khoảng 300 lần.
Ứng dụng công nghiệp của pin lithium iron phosphate

Ứng dụng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới

“Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp phương tiện sử dụng năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng” của đất nước tôi đề xuất rằng “mục tiêu tổng thể của việc phát triển phương tiện sử dụng năng lượng mới của đất nước tôi là: đến năm 2020, tổng sản lượng và doanh số bán phương tiện sử dụng năng lượng mới sẽ đạt 5 triệu chiếc, và tổng sản lượng của đất nước tôi là 5 triệu chiếc”. quy mô ngành công nghiệp xe năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng sẽ được xếp hạng trên thế giới.hàng trước”.Pin lithium sắt photphat được sử dụng rộng rãi trên ô tô du lịch, ô tô khách, xe hậu cần, xe điện tốc độ thấp,… do ưu điểm là an toàn tốt và giá thành rẻ.Bị ảnh hưởng bởi chính sách, pin ternary chiếm vị trí thống lĩnh với lợi thế về mật độ năng lượng, nhưng pin lithium iron phosphate vẫn chiếm những lợi thế không thể thay thế trong ô tô khách, phương tiện hậu cần và các lĩnh vực khác.Trong lĩnh vực ô tô du lịch, pin lithium iron phosphate chiếm khoảng 76%, 81%, 78% trong lô thứ 5, 6 và 7 của “Danh mục các mẫu xe khuyến nghị để quảng bá và ứng dụng phương tiện sử dụng năng lượng mới” (sau đây gọi là “Danh mục”) vào năm 2018, %, vẫn duy trì xu hướng chủ đạo.Trong lĩnh vực xe đặc biệt, pin lithium iron phosphate lần lượt chiếm khoảng 30%, 32% và 40% trong lô thứ 5, 6 và 7 của “Danh mục” năm 2018 và tỷ lệ ứng dụng đã tăng dần .
Yang Yusheng, một học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, tin rằng việc sử dụng pin lithium sắt photphat trên thị trường xe điện phạm vi mở rộng không chỉ có thể cải thiện độ an toàn của phương tiện mà còn hỗ trợ thị trường xe điện phạm vi mở rộng, loại bỏ quãng đường đi được, độ an toàn, giá cả và chi phí của xe điện thuần túy.Nỗi lo về việc sạc pin, các vấn đề về ắc quy tiếp theo, v.v. Trong giai đoạn từ 2007 đến 2013, nhiều hãng ô tô đã tung ra các dự án xe điện thuần túy có phạm vi hoạt động mở rộng.

Khởi động ứng dụng trên nguồn

Ngoài các đặc tính của pin lithium công suất, pin lithium iron phosphate khởi động còn có khả năng tạo ra năng lượng cao ngay lập tức.Pin axit chì truyền thống được thay thế bằng pin lithium công suất có năng lượng dưới một kilowatt giờ, đồng thời động cơ khởi động và máy phát điện truyền thống được thay thế bằng động cơ BSG., không chỉ có chức năng khởi động không tải mà còn có chức năng dừng và dừng động cơ, phục hồi năng lượng khi phanh và dừng, tăng tốc và hành trình điện.

Ứng dụng trong thị trường lưu trữ năng lượng

Pin LiFePO4 có một loạt ưu điểm độc đáo như điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài, tốc độ tự xả thấp, không có hiệu ứng bộ nhớ, bảo vệ môi trường xanh, v.v. và hỗ trợ mở rộng vô cấp, phù hợp với điện quy mô lớn lưu trữ năng lượng, trong các nhà máy điện năng lượng tái tạo có triển vọng ứng dụng tốt trong các lĩnh vực kết nối lưới điện an toàn, điều tiết giờ cao điểm của lưới điện, trạm điện phân phối, nguồn điện UPS và hệ thống cấp điện khẩn cấp.
Theo báo cáo lưu trữ năng lượng mới nhất do GTM Research, một tổ chức nghiên cứu thị trường quốc tế công bố gần đây, việc áp dụng các dự án lưu trữ năng lượng phía lưới điện ở Trung Quốc vào năm 2018 tiếp tục làm tăng mức tiêu thụ pin lithium iron phosphate.
Với sự phát triển của thị trường lưu trữ năng lượng, trong những năm gần đây, một số công ty pin điện đã triển khai hoạt động kinh doanh lưu trữ năng lượng để mở ra thị trường ứng dụng mới cho pin lithium iron phosphate.Một mặt, do đặc điểm tuổi thọ cực cao, sử dụng an toàn, công suất lớn và bảo vệ môi trường xanh, lithium iron phosphate có thể được chuyển sang lĩnh vực lưu trữ năng lượng, điều này sẽ mở rộng chuỗi giá trị và thúc đẩy việc thành lập một mô hình kinh doanh mới.Mặt khác, hệ thống lưu trữ năng lượng hỗ trợ pin lithium iron phosphate đã trở thành lựa chọn chủ đạo trên thị trường.Theo báo cáo, pin lithium iron phosphate đã được thử sử dụng trong xe buýt điện, xe tải điện, điều chỉnh tần số phía người dùng và phía lưới điện.
1. Sản xuất năng lượng tái tạo như sản xuất điện gió và sản xuất điện quang điện được kết nối an toàn vào lưới điện.Tính ngẫu nhiên, tính không liên tục và tính biến động vốn có của việc sản xuất điện gió xác định rằng việc phát triển trên quy mô lớn chắc chắn sẽ có tác động không nhỏ đến hoạt động an toàn của hệ thống điện.Với sự phát triển nhanh chóng của ngành điện gió, đặc biệt là hầu hết các trang trại gió ở nước ta đều “phát triển tập trung quy mô lớn và truyền tải đường dài”, việc sản xuất điện nối lưới của các trang trại gió quy mô lớn đặt ra những thách thức nghiêm trọng đối với ngành điện gió. vận hành và điều khiển các lưới điện lớn.
Việc phát điện quang điện bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, cường độ ánh sáng mặt trời và điều kiện thời tiết, và việc phát điện quang điện có đặc điểm dao động ngẫu nhiên.Đất nước tôi thể hiện xu hướng phát triển “phát triển phi tập trung, tiếp cận tại chỗ điện áp thấp” và “phát triển quy mô lớn, tiếp cận điện áp trung thế và cao áp”, đặt ra yêu cầu cao hơn về điều tiết lưới điện lúc cao điểm và vận hành an toàn hệ thống điện.
Do đó, các sản phẩm lưu trữ năng lượng công suất lớn đã trở thành nhân tố then chốt trong việc giải quyết mâu thuẫn giữa lưới điện và sản xuất năng lượng tái tạo.Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate có đặc điểm chuyển đổi nhanh điều kiện làm việc, chế độ vận hành linh hoạt, hiệu quả cao, an toàn và bảo vệ môi trường và khả năng mở rộng mạnh mẽ.Vấn đề kiểm soát điện áp cục bộ, nâng cao độ tin cậy của việc phát điện bằng năng lượng tái tạo và cải thiện chất lượng điện năng, để năng lượng tái tạo có thể trở thành nguồn cung cấp điện liên tục và ổn định.
Với sự mở rộng liên tục về công suất và quy mô cũng như sự trưởng thành liên tục của công nghệ tích hợp, chi phí của các hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ còn giảm hơn nữa.Sau các thử nghiệm dài hạn về độ an toàn và độ tin cậy, hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate dự kiến ​​sẽ được sử dụng trong năng lượng tái tạo như năng lượng gió và phát điện quang điện.Nó đã được sử dụng rộng rãi trong kết nối lưới điện an toàn để sản xuất năng lượng và cải thiện chất lượng điện năng.
2 lưới điện điều độ cao điểm.Phương tiện điều tiết giờ cao điểm chính của lưới điện luôn là các trạm thủy điện tích năng.Do nhà máy thủy điện tích năng cần xây dựng hai hồ chứa, hồ chứa trên và hồ chứa dưới, bị hạn chế rất nhiều bởi điều kiện địa lý, nên việc xây dựng ở vùng đồng bằng không dễ dàng, diện tích lớn và chi phí bảo trì cao.Việc sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate để thay thế trạm thủy điện tích năng, đáp ứng phụ tải cao điểm của lưới điện, không bị giới hạn bởi điều kiện địa lý, lựa chọn địa điểm miễn phí, ít đầu tư, ít chiếm đất, chi phí bảo trì thấp, sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều tiết giờ cao điểm của lưới điện.
3 trạm điện phân phối.Do bản thân lưới điện lớn còn những khiếm khuyết nên khó đảm bảo các yêu cầu về chất lượng, hiệu quả, an toàn và độ tin cậy của việc cung cấp điện.Đối với các đơn vị và doanh nghiệp quan trọng, nguồn điện kép hoặc thậm chí nhiều nguồn điện thường được yêu cầu để dự phòng và bảo vệ.Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate có thể giảm hoặc tránh tình trạng mất điện do sự cố lưới điện và các sự kiện bất ngờ khác nhau, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an toàn và đáng tin cậy trong bệnh viện, ngân hàng, trung tâm chỉ huy và kiểm soát, trung tâm xử lý dữ liệu, ngành công nghiệp vật liệu hóa học và cơ sở chính xác các ngành sản xuất.Đóng một vai trò quan trọng.
4 bộ nguồn UPS.Sự phát triển không ngừng và nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc đã dẫn đến việc phân cấp nhu cầu của người sử dụng bộ nguồn UPS, điều này khiến ngày càng nhiều ngành công nghiệp và nhiều doanh nghiệp có nhu cầu liên tục về bộ nguồn UPS.
So với pin axit chì, pin lithium iron phosphate có ưu điểm là tuổi thọ dài, an toàn và ổn định, bảo vệ môi trường xanh và tốc độ tự xả thấp.sẽ được sử dụng rộng rãi.

Ứng dụng trong các lĩnh vực khác

Pin lithium sắt photphat cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quân sự do tuổi thọ tốt, an toàn, hiệu suất ở nhiệt độ thấp và các ưu điểm khác.Vào ngày 10 tháng 10 năm 2018, một công ty pin ở Sơn Đông đã xuất hiện mạnh mẽ tại Triển lãm Thành tựu đổi mới công nghệ tích hợp quân sự-dân sự Thanh Đảo đầu tiên và trưng bày các sản phẩm quân sự bao gồm pin nhiệt độ cực thấp quân sự -45oC.