Galvenās funkcijas: Litija dzelzs fosfāta (LiFePO₄, LFP) akumulatori, kuros kā pozitīvā elektroda aktīvo materiālu izmanto litija dzelzs fosfātu, kā negatīvā elektroda materiālu — grafītu un kā elektrolītu — maisītu karbonātu šķīdumu, pašlaik ir galvenais akumulatoru tips enerģijas ražošanas un energoakumulācijas jomā. To galvenās priekšrocības ir drošība, ilgais kalpošanas laiks, videi draudzīgums un izmaksu efektivitāte. To sprieguma platforma ir stabila — 3,2 V, uzlādes un izlādes laikā notiekošās ķīmiskās reakcijas ir mierīgas, un tie izrāda ļoti augstu termisko stabilitāti. Tie var izturēt stingrus drošības testus, piemēram, adatas ieduršanu, saspiešanu un augstas temperatūras glabāšanu, atbilstot GB 38031-2020 standartam. Termiskās nesadalīšanās gadījumā ugunsgrēka vai sprādziena risks trūkst 5 minūšu laikā, kas liecina par būtisku drošības priekšrocību salīdzinājumā ar terciārajiem akumulatoriem.
Ciklu ilgums ir būtisks konkurences priekšrocības faktors. Saskaņā ar nacionālo standartu GB/T 36276, izmantojot 80 % kapacitātes degradāciju kā standartu, tirgū dominējošie produkti sasniedz 3000–4000 ciklus pie 80 % izlādes dziļuma (DOD), kamēr augstas klases produkti laboratorijas testos var pārsniegt 6000 ciklus. Praktiskās lietošanas apstākļos mājsaimniecību enerģijas uzglabāšanas scenāriji izmanto 20–80 % SOC lādēšanas un izlādēšanas diapazonu, gada degradācija ir tikai 2,5 %, kas nodrošina kalpošanas laiku 12–15 gadus; 50 % vieglā lādēšanas un izlādēšanas režīmā ciklu skaits var tikt pagarināts līdz 8000, ideāli atbilstot fotovoltaisko enerģijas uzglabāšanas augstas frekvences ciklēšanas prasībām.
Nepārtrauktas tehnoloģiju attīstības rezultātā tiek risinātas veiktspējas trūkuma problēmas. Ceturtās paaudzes augstsprieguma blīvuma produkti jau ir sasnieguši lielapjoma masveida ražošanu, vienas šūnas enerģijas blīvums ir 190 Wh/kg, bet sistēmas enerģijas blīvums pārsniedz 205 Wh/kg, tuvojoties ternāro akumulatoru līmenim. Tajā pašā laikā, optimizējot jaunos elektrolītus un termiskās pārvaldes tehnoloģijas, diapazona samazinājums zemā temperatūrā (−30 °C) tiek kontrolēts ietvaros līdz 20 %, bet 4C ātrās uzlādes tehnoloģija ļauj sasniegt 80 % uzlādi 15 minūšu laikā, tādējādi novēršot tradicionālās problēmas, kas saistītas ar zemtemperatūras veiktspēju un ātro uzlādi.
Vides un izmaksu priekšrocības ir izteiktas. Tās nesatur retus smagmetālus, piemēram, kobaltu un niķeli, atbilst RoHS un REACH vides regulatīvajiem noteikumiem, visā to dzīves ciklā rada zemu oglekļa emisiju un pēc izslēgšanas var bez kaitējuma demontēt un pārstrādāt saskaņā ar standartu GB/T 34015-2017. Ņemot vērā viegli pieejamos izejmaterialus, izmaksas ir par 15–20 % zemākas nekā trīs komponentu litija baterijām. Turklāt bateriju vadības sistēma (BMS) nodrošina trīs līmeņu avārijas brīdinājumu un milisekundžu līmenī reaģējošu ķēdes pārtraucēju, kas atbilst liela mēroga enerģijas uzkrāšanas elektrostaciju redundantes dizaina prasībām.
Tipiskas lietojumprogrammas: Pateicoties tās veiktspējas raksturlielumiem, tā plaši aptver dažādas lietojuma situācijas. Jaunās enerģijas transportlīdzekļu jomā produkti, piemēram, BYD lāzera baterija, nodrošina stabila transportlīdzekļa darbību līdz 600 000 kilometriem; enerģijas uzkrāšanas jomā tā dominē fotovoltaisko un vēja enerģijas uzkrāšanas sistēmās un elektrotīkla slodzes izlīdzināšanas projektos, kā arī ir piemērota mājsaimniecību enerģijas uzkrāšanas sistēmām; komerciālajās lietojumprogrammās elektriskās autobusu, zemas ātruma elektriskie transportlīdzekļi un sakaru bāzes stacijas — iekārtas, kurām nepieciešama augsta drošība un ilgs kalpošanas laiks, — visas izmanto to kā savu galveno enerģijas avotu. Globālā tirgus apjoms saglabā salikto gadu gada izaugsmes tempu virs 20 % un līdz 2028. gadam, pēc prognozēm, pārsniegs 150 miljardus CNY.
Galvenā katoda materiāla sagatavošanas procesa apraksts: Katoda materiāls ir galvenais komponents, kas nosaka akumulatora veiktspēju, un tā sagatavošana ietver divus būtiskus posmus — priekšgadījuma materiāla sagatavošanu un sintēzi. Karbo-termais reducēšanas cietfāžu process ir rūpniecībā visvairāk izmantotais process.
Pirmajā posmā sagatavo dzelzs fosfāta priekšgadījuma materiālu. Dzelzs avotam izmanto dzelzs(II) sulfāta heptahidrātu, bet fosfora avotam — rūpniecisku fosforskābi. Dzelzs(II) jonus (Fe²⁺) oksidē līdz dzelzs(III) joniem (Fe³⁺), izmantojot vodēra peroksīdu. pH vērtību regulē līdz 1,5–2,5, pievienojot amonjaka ūdeni, lai izgulsnētu dzelzs fosfātu. Pēc plākšņu un rāmja filtrācijas un tīrā ūdens mazgāšanas, lai noņemtu piemaisījumus, materiālu ātri žāvē un kalcinē temperatūrā 500–600 °C, lai iegūtu akumulatoriem piemērotu dzelzs fosfāta divhidrāta priekšgadījuma materiālu ar dzelzs un fosfora attiecību aptuveni 0,97:1.
Otrā darbība ir litija dzelzs fosfāta sintēze. Bezūdens dzelzs fosfāts, litija karbonāts (105 % stehiometriskā attiecībā) un glikozes oglekļa avots tiek maisīti proporcijās. Maisījums tiek mitri samalts līdz smalkam šķīdumam ar D50 0,2–0,6 μm. Pēc pulverveida žāvēšanas materiāls tiek nosūtīts uz rullīšu krāsni slāpekļa aizsardzībā, izmantojot divu posmu sinterēšanu: iespējamo izejvielu priekšdekompozīciju 350 °C temperatūrā 4 stundas ilgi, pēc tam uzkarsēšanu līdz 700–800 °C 9–20 stundas ilgi, lai pabeigtu karbotermisko reducēšanu. Oglekļa avots reducē Fe³⁺ līdz Fe²⁺ un veido vadītspējīgu oglekļa pārklājuma kārtu uz daļiņu virsmas. Pēc sinterēšanas materiāls tiek apstrādāts ar gaisa strūkas malšanu, klasifikācijas filtrēšanu un intensīvu magnētisko dzelzs noņemšanu, lai beigās iegūtu melnu kompozīta katodu materiālu ar olivīna kristālstruktūru un īpatnējo jaudu 155–165 mAh/g.
Šķidrās fāzes metode kalpo kā papildu process, ko ilustrē Defang Nano pašsildīšanās iztvaikošanas metode. Šis process ir vienkāršāks: pēc izejvielu maisīšanas un šķīdināšanas kaļķakmens maisījumā maisījums tiek iepriekš uzkarsēts un pašiztvaicots reakcijas tvertnē, lai veidotu medus šūnu līdzīgu želeja priekšproduktu. Pēc sākotnējās sasmalcināšanas un plūstošā slāņa žāvēšanas materiāls tiek kalcinēts. Šī metode novērš nepieciešamību atsevišķi sagatavot dzelzs fosfāta priekšproduktu, kas nodrošina vienmērīgāku materiālu maisījumu, tačau prasa augstāku temperatūras kontroles precizitāti. Pašlaik to galvenokārt izmanto augstas klases enerģijas uzglabāšanas akumulatoru ražošanā. II. Elementu montāža un pēcapstrāde: Pēc pozitīvā elektroda materiāla sagatavošanas tas tiek pārklāts, velmēts un sagriezts, lai veidotu pozitīvā elektroda loksni. Pēc tam šī loksne tiek salikta vai savīta kopā ar grafīta negatīvā elektroda loksni un separatoru „pozitīvs-separators-negatīvs“ struktūrā un ievietota alumīnija korpusā (prizmatiskajiem akumulatoriem) vai tērauda korpusā (cilindriskajiem akumulatoriem), lai veidotu elementu. Pēc karbonātu bāzes maisītā elektrolīta iepildīšanas elements tiek pakļauts formēšanas procesam, lai to aktivizētu. SEI pasīvās plēves veidošanai uz elektrodu virsmas tiek izmantota pastāvīgā strāvas un pastāvīgā sprieguma uzlāde. Beigu beigās tiek veikta vecošanās, jaudas testēšana un klasifikācija, lai izslēgtu produktus ar neatbilstošu jaudu un iekšējo pretestību, nodrošinot elementu vienveidību.
