Ciri Utama: Bateri litium ferum fosfat (LiFePO₄, LFP), yang menggunakan litium ferum fosfat sebagai bahan aktif elektrod positif, grafit sebagai elektrod negatif, dan larutan karbonat bercampur sebagai elektrolit, kini merupakan jenis bateri utama dalam bidang kuasa dan penyimpanan tenaga. Kelebihan utama mereka terletak pada keselamatan, jangka hayat yang panjang, serta mesra alam dan berkesan dari segi kos. Platform voltannya stabil pada 3.2 V, tindak balas kimia semasa pengecasan dan nyahcasan adalah lembut, dan menunjukkan kestabilan haba yang sangat tinggi. Bateri ini mampu lulus ujian keselamatan ketat seperti penembusan jarum, mampatan, dan penyimpanan suhu tinggi, memenuhi keperluan piawaian GB 38031-2020. Tiada risiko kebakaran atau letupan dalam tempoh 5 minit selepas kegagalan haba (thermal runaway), menunjukkan kelebihan keselamatan yang ketara berbanding bateri terner.
Jangka hayat kitaran merupakan kelebihan persaingan utama. Mengikut piawaian kebangsaan GB/T 36276, dengan penurunan kapasiti hingga 80% sebagai parameter rujukan, produk utama mencapai 3000–4000 kitaran pada kedalaman pelepasan (DOD) 80%, manakala produk premium boleh melebihi 6000 kitaran dalam ujian makmal. Dalam aplikasi praktikal, senario penyimpanan tenaga domestik menggunakan julat pengecasan dan pelupusan SOC antara 20%–80%, dengan kadar penghanyutan tahunan hanya 2.5%, menghasilkan jangka hayat 12–15 tahun; dalam mod pengecasan dan pelupusan cetek 50%, bilangan kitaran boleh dipanjangkan sehingga 8000, yang sepenuhnya selaras dengan keperluan kitaran berfrekuensi tinggi dalam sistem penyimpanan tenaga fotovoltaik.
Kemajuan teknologi berterusan sedang menangani kekurangan prestasi. Produk generasi keempat berketumpatan voltan tinggi telah mencapai pengeluaran massa berskala besar, dengan ketumpatan tenaga sel tunggal sebanyak 190 Wh/kg dan ketumpatan tenaga sistem melebihi 205 Wh/kg, hampir setara dengan tahap bateri ternari. Secara serentak, melalui pengoptimuman bersama elektrolit baharu dan teknologi pengurusan haba, pengurangan julat dalam persekitaran suhu rendah -30℃ dikawal dalam lingkungan 20%, manakala teknologi pengecasan ultra-pantas 4C mampu mencapai 80% cas dalam masa 15 minit, seterusnya menyelesaikan titik kesakitan tradisional berkaitan prestasi suhu rendah dan pengecasan pantas.
Kelebihan dari segi persekitaran dan kos adalah ketara. Bateri ini tidak mengandungi logam berat yang jarang didapati seperti kobalt dan nikel, mematuhi peraturan persekitaran RoHS dan REACH, menghasilkan pelepasan karbon yang rendah sepanjang kitar hayatnya, serta boleh dibongkar dan dikitar semula secara selamat mengikut piawaian GB/T 34015-2017 selepas dikeluarkan dari perkhidmatan. Disebabkan bahan mentahnya mudah didapati, kos pengeluarannya adalah 15%–20% lebih rendah berbanding bateri litium terner. Selain itu, sistem pengurusan bateri (BMS) menyokong amaran kegagalan tiga tahap dan tindak balas pemutus litar pada tahap milisaat, memenuhi keperluan rekabentuk redunansi bagi stesen kuasa penyimpanan tenaga berskala besar.
Penggunaan tipikal: Berkat ciri-ciri prestasinya, ia meliputi pelbagai senario aplikasi secara meluas. Dalam sektor kenderaan tenaga baharu, produk seperti Bateri Blade BYD menyokong operasi kenderaan yang stabil sehingga 600,000 kilometer; dalam bidang penyimpanan tenaga, ia mendominasi projek penyimpanan tenaga fotovoltaik/angin dan projek pengurangan puncak grid, serta juga sesuai untuk sistem penyimpanan tenaga rumah; dalam senario komersial, bas elektrik, kenderaan elektrik kelajuan rendah, dan stesen asas komunikasi—peralatan yang mempunyai keperluan tinggi terhadap keselamatan dan jangka hayat panjang—semuanya menggunakan bateri ini sebagai sumber kuasa utama. Saiz pasaran global mengekalkan kadar pertumbuhan tahunan majmuk melebihi 20%, dan dijangka akan melebihi 150 bilion RMB pada tahun 2028.
Proses Penyediaan Bahan Katod Utama: Bahan katod merupakan komponen utama yang menentukan prestasi bateri, dan penyediaannya melibatkan dua langkah utama: penyediaan prekursor dan sintesis. Kaedah pepejal penurunan karbo-terma merupakan proses industri utama.
Langkah pertama melibatkan penyediaan prekursor ferum fosfat. Menggunakan ferus sulfat heptahidrat sebagai sumber ferum dan asid fosforik industri sebagai sumber fosforus, Fe²⁺ dioksidakan kepada Fe³⁺ dengan menggunakan hidrogen peroksida. Air ammonia digunakan untuk menyesuaikan nilai pH kepada 1.5–2.5 bagi mengendapkan ferum fosfat. Selepas penapisan plat-dan-bingkai dan pembilasan dengan air tulen untuk mengeluarkan bendasing, bahan tersebut dikeringkan secara pantas dan dikalsinasi pada suhu 500–600°C untuk memperoleh prekursor ferum fosfat dihidrat gred bateri dengan nisbah ferum kepada fosforus sekitar 0.97:1.
Langkah kedua adalah sintesis litium ferum fosfat. Ferum fosfat tak berair, litium karbonat (pada nisbah stoikiometrik 105%), dan sumber karbon glukosa dicampurkan mengikut peratusan yang ditetapkan. Campuran tersebut dikisar lembap sehingga menjadi slurri halus dengan D50 sebanyak 0.2–0.6 μm. Selepas pengeringan semburan, bahan tersebut dihantar ke dalam kiln penggelek di bawah perlindungan nitrogen, dengan menggunakan proses pembakaran dua peringkat: pra-penguraian bahan mentah pada 350°C selama 4 jam, diikuti dengan pemanasan hingga 700–800°C selama 9–20 jam untuk menyelesaikan penurunan karbotermal. Sumber karbon mengurangkan Fe³⁺ kepada Fe²⁺ dan membentuk lapisan salutan karbon konduktif pada permukaan zarah. Selepas pembakaran, bahan tersebut menjalani pengisaran jet udara, penapisan pengelasan, dan penyingkiran besi magnetik kuat untuk akhirnya memperoleh bahan katod komposit berwarna hitam dengan struktur hablur olivin dan kapasiti spesifik sebanyak 155–165 mAh/g.
Kaedah fasa cecair berfungsi sebagai proses pelengkap, contohnya kaedah penguapan sendiri yang dipanaskan oleh Defang Nano. Proses ini lebih ringkas: selepas bahan mentah dicampur dan dilarutkan ke dalam bentuk slurri, campuran tersebut dipanaskan awal dan diuapkan sendiri dalam tangki tindak balas untuk membentuk prekursor gel berbentuk sarang lebah. Setelah penghancuran awal dan pengeringan dalam katil terapung, bahan tersebut dibakar. Kaedah ini menghilangkan keperluan penyediaan prekursor ferum fosfat secara berasingan, menghasilkan pencampuran bahan yang lebih seragam, tetapi memerlukan kawalan suhu yang lebih tepat. Pada masa ini, kaedah ini terutamanya digunakan dalam pengeluaran bateri storan tenaga bertaraf tinggi. II. Pemasangan Sel dan Pemprosesan Susulan: Selepas bahan elektrod positif disediakan, ia menjalani proses salutan, penggelekkan, dan pemotongan untuk membentuk helaian elektrod positif. Helaian ini kemudiannya ditindih atau dililit bersama helaian elektrod negatif grafit dan pemisah dalam struktur "positif-pemisah-negatif", lalu dimasukkan ke dalam bekas aluminium (untuk bateri bentuk segi empat) atau bekas keluli (untuk bateri silinder) bagi membentuk sel. Selepas elektrolit bercampur berbasis karbonat diisi ke dalam sel, sel tersebut menjalani proses pembentukan untuk mengaktifkannya. Pengisian arus malar dan voltan malar digunakan untuk membentuk lapisan penyelesaian SEI pada permukaan elektrod. Akhirnya, proses pemeraman, ujian kapasiti, dan pengelasan dijalankan untuk menyingkirkan produk yang tidak memenuhi spesifikasi dari segi kapasiti dan rintangan dalaman, memastikan keseragaman sel.
