Pagrindiniai ypatumai: Litių geležies fosfato (LiFePO₄, LFP) akumuliatoriai, kuriuose teigiamąjį elektrodą sudaro litio geležies fosfatas, neigiamąjį – grafitas, o elektrolitu yra mišri karbonatų tirpalas, šiuo metu yra pagrindinė akumuliatorių rūšis energijos tiekimo ir energijos kaupimo srityse. Jų pagrindiniai privalumai – saugumas, ilgas tarnavimo laikas, aplinkai nekenksmingumas ir naudingumo efektyvumas. Jų įtampa stabilizuota 3,2 V lygyje, įkrovos ir iškrovos metu vykstantys cheminiai procesai yra švelnūs, o šiluminė stabilumas – itin aukštas. Šie akumuliatoriai išlaiko reikalavimus griežtiems saugumo bandymams, tokiems kaip adatos pradurimas, spaudimas ir aukštos temperatūros saugojimas, atitikdami GB 38031-2020 standarto reikalavimus. Šiluminio išbėgimo atveju ugnies ar sprogimo rizikos nėra net 5 minutes, kas rodo žymų saugumo pranašumą palyginti su ternariniais akumuliatoriais.
Ciklų trukmė yra pagrindinis konkurencinis privalumas. Pagal nacionalinį standartą GB/T 36276, kai talpos nuosmukis siekia 80 %, įprasti produktai pasiekia 3000–4000 ciklų esant 80 % iškrovimo gylui (DOD), o aukštos kokybės produktai laboratorinėse sąlygose gali viršyti 6000 ciklų. Praktikoje buitinės energijos kaupimo sistemose naudojamas 20–80 % SOC įkrovimo ir iškrovimo diapazonas, o metinis talpos nuosmukis sudaro tik 2,5 %, todėl bendras tarnavimo laikas siekia 12–15 metų; 50 % mažo įkrovimo ir iškrovimo režimu ciklų skaičius gali būti padidintas iki 8000, puikiai atitinkant fotovoltinės energijos kaupimo sistemų reikalavimus dėl dažnų ciklų.
Nuolatiniai technologijų tobulėjimai sprendžia našumo trūkumus. Ketvirtosios kartos aukštos įtampos tankio produktai jau masiškai gaminami pramoniniu mastu, o vieno elemento energijos tankis siekia 190 Wh/kg, o sistemos energijos tankis viršija 205 Wh/kg, artėdami prie ternariųjų akumuliatorių lygio. Kartu optimizuojant naujuosius elektrolitus ir šilumos valdymo technologijas, nuotolio sumažėjimas esant žemai temperatūrai (–30 ℃) yra kontroliuojamas mažiau nei 20 %, o 4C ultra greitojo įkrovimo technologija leidžia įkrauti iki 80 % per 15 minučių, taip sprendžiant tradicinius žemos temperatūros veikimo ir greito įkrovimo problemas.
Išsiskiria aplinkosaugos ir kainos pranašumai. Šios baterijos neįtraukia retų sunkiųjų metalų, tokių kaip kobaltas ir nikelis, atitinka RoHS ir REACH aplinkosaugos reglamentus, jų viso gyvavimo ciklo metu išsiskiria mažai anglies dioksido ir po eksploatavimo pabaigos jas galima saugiai išmontuoti bei perdirbti pagal GB/T 34015-2017 standartą. Dėl lengvai prieinamų žaliavų kaina yra 15–20 % žemesnė nei trejų komponentų litio baterijų. Be to, baterijų valdymo sistema (BMS) palaiko trijų lygių gedimų įspėjimus ir milisekundžių lygio grandinės nutraukimo reakciją, tenkindama didelės galios kaupiamųjų elektrinės stoties perteklinio projektavimo reikalavimus.
Tipiniai panaudojimai: Dėka savo našumo charakteristikų jis plačiai aprėpia įvairias taikymo scenas. Naujosios energijos transporto priemonių srityje produktai, tokie kaip BYD „Blade Battery“, užtikrina stabilią transporto priemonių veikimą iki 600 000 km; energijos kaupimo srityje jis dominuoja saulės ir vėjo energijos kaupimo bei elektros tinklo apkrovos viršūnių lyginimo projektuose, taip pat tinka namų energijos kaupimo sistemoms; komercinėse aplikacijose elektriniai autobusai, žemo greičio elektrinės transporto priemonės ir ryšių bazės stotys – įranga, kurioje reikalaujama didelės saugos ir ilgo tarnavimo laiko, – visos naudoja šį elementą kaip pagrindinį energijos šaltinį. Pasaulinės rinkos dydis išlaiko daugiau nei 20 % sudėtinį metinį augimo tempą ir iki 2028 m. numatoma, kad jis viršys 150 mlrd. RMB.
Pagrindinis katodo medžiagos paruošimo procesas: katodo medžiaga yra pagrindinė akumuliatoriaus našumo nulemianti sudedamoji dalis, o jos paruošimas apima du pagrindinius etapus: pirminės medžiagos paruošimą ir sintezę. Anglies šiluminio redukavimo kietosios fazės metodas yra pagrindinis pramoninis procesas.
Pirmasis etapas – geležies fosfato pirminės medžiagos paruošimas. Naudojant geležies (II) sulfato heptahidratą kaip geležies šaltinį ir pramoninę fosforo rūgštį kaip fosforo šaltinį, vandenilio peroksidas naudojamas geležies jonams Fe²⁺ oksiduoti iki Fe³⁺. Amoniako tirpalas naudojamas pH reikšmei sureguliuoti iki 1,5–2,5, kad nusėstų geležies fosfatas. Po plokščiųjų filtravimo ir valymo grynu vandeniu, siekiant pašalinti priemaišas, medžiaga staigiai džiovinama ir kalcinuojama 500–600 °C temperatūroje, kad būtų gauta akumuliatoriui tinkama dvigydrio geležies fosfato pirminė medžiaga su geležies ir fosforo santykiu maždaug 0,97:1.
Antrasis žingsnis – litio geležies fosfato sintezė. Bevandenis geležies fosfatas, litio karbonatas (105 % stechiometrinio santykio) ir gliukozos anglies šaltinis sumaišomi nustatytais kiekiais. Mišinys drėgnai malomas iki smulkaus tirpalo su D50 0,2–0,6 μm. Po purškiamosios džiovinimo procedūros medžiaga patenka į ritininį krosnį azoto apsaugos sąlygomis, taikant dviejų etapų kaitinimą: pirminis žaliavų skilimas 350 °C temperatūroje per 4 valandas, po to kaitinimas iki 700–800 °C per 9–20 valandų, kad būtų užbaigta anglies terminė redukcija. Anglies šaltinis redukuoja Fe³⁺ iki Fe²⁺ ir sudaro laidžią anglies dangą dalelių paviršiuje. Po kaitinimo medžiaga yra apdorojama oro srauto malimo įrenginiu, klasifikuojama ir atliekama stiprios magnetinės geležies pašalinimo procedūra, kad galiausiai būtų gauta juoda kompozitinė katodinė medžiaga su alyvų kristalinės struktūros struktūra ir specifine talpa 155–165 mAh/g.
Skystosios fazės metodas tarnauja kaip papildomas procesas, kurio pavyzdys yra Defang Nano savitaiškinančio garinimo metodas. Šis procesas paprastesnis: sumaišius ir ištirpinus žaliavas tirpale, mišinys įšyla ir savitaiškina reakcijos talpykloje, sudarydamas ląstelinės struktūros gelio pirmtaką. Po pradinio susmulkinimo ir fluidizuotosios lovos džiovinimo medžiaga kaitinama. Šis metodas pašalina atskiro geležies fosfato pirmtako paruošimo būtinybę, todėl medžiagų maišymas tampa vienodesnis, tačiau reikalauja tikslingesnio temperatūros valdymo. Šiuo metu jis daugiausia naudojamas aukštos kokybės energijos kaupimo baterijų gamyboje. II. Elementų surinkimas ir poapdoro procesai: paruošus teigiamąjį elektrodą, jis padengiamas, velenojamas ir supjaustomas į teigiamąjį elektrodų lakštą. Toliau šis lakštas su grafito neigiamuoju elektrodu ir separatoriumi sudedamas arba suvyniojamas į „teigiamasis–separatorius–neigiamasis“ struktūrą ir įdedamas į aliumininį korpusą (stačiakampėms baterijoms) arba plieninį korpusą (cilindrinėms baterijoms), kad susidarytų elementas. Įpilus karbonatų pagrindo mišriojo elektrolito elementas aktyvinamas formavimo procese. Norint ant elektrodų paviršiaus susidaryti SEI pasyvinamąją plėvelę, naudojamas pastovaus srovės ir pastovaus įtampos įkrovimas. Galiausiai atliekamas senėjimo procesas, talpos tyrimas ir rūšiavimas, kad būtų pašalinti produktai, neatitinkantys nustatytų talpos ir vidinės varžos reikalavimų, užtikrinant elementų vientisumą.
