תכונות עיקריות: סוללות ליתיום-ברזל-פוספט (LiFePO₄, LFP), המשתמשות בליתיום-ברזל-פוספט כחומר פעיל באלקטרודת הקטוד, גרפיט כאלקטרודת האנוד ותמיסת קרבונטים מעורבת כאלקטרוליט, הן כיום סוג הסוללות הדומיננטי בתחומי הכוח ואגירת האנרגיה. היתרונות המרכזיים שלהן הם בטיחות, חיים ארוכים, ידידותיות לסביבה ויעילות עלות. פלטפורמת המתח שלהן יציבה ב-3.2 וולט, התגובות הכימיות במהלך טעינה ופריקה מתונות, והיא מציגה יציבות תרמית גבוהה ביותר. היא יכולה לעבור מבחני בטיחות קפדניים כגון חדירה באמצעות מחט, דחיסה ואחסון בטמפרטורות גבוהות, ולעמוד בדרישות התקן GB 38031-2020. אין סיכון להצתה או להתפוצצות במשך 5 דקות לאחר עליית הטמפרטורה ללא שליטה (thermal runaway), מה שמפגין יתרון בטיחות משמעותי לעומת סוללות טרנרי.
אורך חיים מחזורי הוא יתרון תחרותי מרכזי. לפי הסטנדרט הלאומי GB/T 36276, כאשר נקודת המוצא לפגיעת קיבולת היא 80%, מוצרים סטנדרטיים משיגים 3,000–4,000 מחזורים בעומק פריקה (DOD) של 80%, בעוד שמוצרים מתקדמים יכולים לעבור בבדיקות מעבדה יותר מ-6,000 מחזורים. ביישומים פרקטיים, במערכות אחסון אנרגיה לביתיות, טווח הטעינה והפריקה הוא 20%–80% SOC, וקצב הידרדרות שנתי הוא רק 2.5%, מה שנותן אורך חיים של 12–15 שנה; במצב של טעינה ופריקה רגילה בעומק 50%, ניתן להרחיב את מספר המחזורים עד ל-8,000, התאמה מושלמת לדרישות המחזוריות בתדירות גבוהה של מערכות אחסון אנרגיה פוטו-וולטאית.
התקדמויות טכנולוגיות מתמשכות פותרות את החסרונות בביצועים. מוצרי הדור הרביעי בצפיפות מתח גבוהה הגיעו לייצור המוני בקנה מידה גדול, עם צפיפות אנרגיה של תא בודד של 190 וואט-שעה לקילוגרם וצפיפות אנרגיה של המערכת העולה על 205 וואט-שעה לקילוגרם, מה שמתקרב לרמה של סוללות טרנריות. במקביל, באמצעות אופטימיזציה עם אלקטרוליטים חדשים וטכנולוגיות ניהול חום, הירידה בהישגיות הטווח בסביבות טמפרטורה נמוכה של 30- מעלות צלזיוס מוגבלת בתוך 20%, וטכנולוגיית הטעינה המהירה הקיצונית 4C יכולה להשיג טעינה של 80% תוך 15 דקות, מה שפותר את הנקודות הכאובות המסורתית של ביצועים בטמפרטורות נמוכות וטעינה מהירה.
היתרונות הסביבתיים והכלכליים בולטים. הם אינם מכילים מתכות כבדות נדירות כגון קובאלט וניקל, עומדים בתקנות הסביבתיות RoHS ו-REACH, פולטים פחמן נמוך לאורך מחזור חייהם, וניתן לפרקם ולשחזרם ללא סיכון לאחר הוצאתם משימוש, בהתאם стандארט GB/T 34015-2017. בשל חומרי הגלם הזמינים בקלות, עלותם נמוכה ב-15%–20% לעומת סוללות ליתיום טרנריות. בנוסף, מערכת ניהול הסוללות (BMS) תומכת באזהרת תקלות שלוש רמות ובהגנה עם תגובה של מעגל שבר ברמת המילישניות, ועומדת בדרישות העיצוב הכפול (redundancy) של תחנות אחסון אנרגיה מרכזיות.
יישומים טיפוסיים: gratitude לאפייני הביצועים שלו, הוא מכסה ברוחב רב של תרחישים יישומיים. בתחום כלי התחבורה האנרגיה החדשה, מוצרים כגון סוללת ה-Blade Battery של BYD תומכים בתפעול יציב של הרכב ל-600,000 קילומטר; בתחום אגירת האנרגיה, הוא שולט בפרויקטים של אגירת אנרגיה מפאנלים פוטו-וולטאיים וטורי רוח, וכן בפרויקטים של גיזום צמחיות ברשת החשמל, והוא מתאים גם למערכות אגירת אנרגיה לבית; בתרחישים מסחריים, אוטובוסים חשמליים, כלי רכב חשמליים מהירים נמוכים ותחנות בסיס לתקשורת — ציוד עם דרישות גבוהות לבטיחות ולתקופת חיים ארוכה — כולם משתמשים בו כמקור האנרגיה המרכזי שלהם. גודל השוק הגלובלי ממשיך לגדול בשיעור שנתי מחושב (CAGR) של יותר מ-20%, ומצופה לעלות על 150 מיליארד יואן עד שנת 2028.
תהליך הכנת חומר הקטודה הנפוץ: חומר הקטודה הוא הרכיב המרכזי שקובע את ביצועי הסוללה, והכנתו כוללת שני שלבים מרכזיים: הכנת החומר המוקדם והסינтזה. שיטת הרדוקציה התרמית-הפחמנית באשכול מוצק היא התהליך התעשייתי הנפוץ.
השלב הראשון כולל הכנת החומר המוקדם של פוספט הברזל. תוך שימוש בסולפט הברזל הדו-מימני כמקור הברזל וחומצה פוספורית תעשייתית כמקור הפוספורוס, מופעלת אוקسيدציה של יון הברזל דו-ערכי (Fe²⁺) ליון הברזל תלת-ערכי (Fe³⁺) באמצעות פראוקسيد מימן. מוסיפים מים אמוניאקיים כדי לדייק את ערך ה-pH לטווח 1.5–2.5, לשם הצטברות פוספט הברזל. לאחר סינון במערכת מסננים לוח-מסגרת ושטיפה במים טהורים להסרת זר contaminnts, המaterial מושלך במהירות (flash-dried) ומבער בטמפרטורה של 500–600° צלזיוס, כדי לקבל חומר מוקדם של פוספט ברזל דו-מימני ברמת ניקיון לסוללות, עם יחס ברזל-פוספורוס של כ־0.97:1.
השלב השני הוא סינתזה של ליתיום-ברזל-פוספט. פוספט ברזל חסר מים, קרבונט ליתיום (ביחס סטוכיומטרי של 105%), ומקור פחמן גלוקוז מעורבים בפרופורציות מתאימות. התערובת נגרסת רטובה לעיסה דקה עם D50 של 0.2–0.6 מיקרומטר. לאחר ייבוש באדים, החומר נשלח לכור גלגלות תחת הגנה של חנקן, תוך שימוש בתהליך שיקוע דו-שלבי: פירוק מקדימים של החומרים הרגילים ב-350° צלזיוס למשך 4 שעות, ולאחר מכן חימום ל-700–800° צלזיוס למשך 9–20 שעות כדי להשלים את הפחתת הפחמן-תרמית. מקור הפחמן מפחית את Fe³⁺ ל-Fe²⁺ ויוצר שכבת כיסוי פחמנית מוליכה על פני השטח של החלקיקים. לאחר השיקוע, החומר עובר גריסה באוויר-זרם, סינון מיון וסילוק ברזל מגנטי חזק, כדי להשיג סופית חומר קתודי מחזורי שחור בעל מבנה גביש אוליוין וקיבולת ספציפית של 155–165 מיליאמפר-שעה/גרם.
שיטת הפאזה הנוזלית משמשת כתהליך תומך, כדוגמת שיטת ההאדות העצמית של Defang Nano. התהליך הזה פשוט יותר: לאחר ערבוב והמסת חומרי הגלם לסuszנה, התערובת מחוממת מראש ומְתאדה עצמית במיכל התגובה כדי ליצור חומר מוקדם של ג'ל דמוי סדינה. לאחר טחינה ראשונית ויבוש במקלחת זורמת, החומר עובר שריפת קרם. שיטה זו מבטלת את הצורך בהכנה נפרדת של חומר מוקדם של פוספט ברזל, מה שמביא לערבוב אחיד יותר של החומרים, אך דורשת דיוק גבוה יותר בשליטה בטמפרטורה. כרגע היא משמשת בעיקר בייצור סוללות אגירת אנרגיה מתקדמות. ב'. הרכבת תא ועיבוד לאחרי-הרכבה: לאחר הכנת חומר הקטוד, הוא עובר קיסום, דריסה וקריעה כדי ליצור גליון קטוד. גליון זה מתואר או מתווך יחד עם גליון האנודה הגרפיטית ועם המפריד, במבנה של "קטוד-מפריד-אנודה", ומנוח על גבי מעטפת אלומיניום (לסוללות מלבניות) או מעטפת פלדה (לסוללות צילינדריות) כדי ליצור את התא. לאחר הזרקת אלקטרוליט מעורבב מבוסס קרבונטים, התא עובר תהליך הפעלה (formation). נעשה שימוש בתהליך טעינה בזרם קבוע ומתח קבוע כדי ליצור סרט פסיבציה מסוג SEI על פני השטח של האלקטרודות. לבסוף, מבוצעים תהליכי גילוי, בדיקת קיבולת ומיון כדי למחוק מוצרים שקיבולתם או התנגדותם הפנימית אינה עומדת בדרישות, ובכך מובטחת עקביות בין התאים.
