Karakteristikat Kryesore: Bateritë me litium-ferrum-fosfat (LiFePO₄, LFP), të cilat përdorin litium-ferrum-fosfat si material aktiv të elektrodës së pozitive, grafitin si elektrodë negative dhe një tretësirë të përzier karbonati si elektrolit, janë aktualisht lloji i baterive kryesore në fushat e energjisë elektrike dhe të ruajtjes së energjisë. Avantazhet kryesore të tyre qëndrojnë në sigurinë, jetëgjatësinë e gjatë, miqësinë me mjedisin dhe efikasitetin ekonomik. Platforma e tyre e tensionit është e qëndrueshme në 3,2 V, reaksionet kimike gjatë ngarkimit dhe shkarkimit janë të buta, dhe ato tregojnë stabilitet termik ekstremisht të lartë. Ato mund të kalojnë testet e rrepta të sigurisë, si përdorimi i një igle, shtypja dhe ruajtja në temperaturë të lartë, duke plotësuar kërkesat e standardit GB 38031-2020. Nuk ka rrezik zjarri ose shpërthimi brenda 5 minutave pas humbjes së kontrollit termik, çka tregon një avantazh të dukshëm sigurie në krahasim me bateritë ternare.
Jeta ciklike është një avantazh konkurrues kyç. Sipas standardit kombëtar GB/T 36276, me degradimin e kapacitetit deri në 80% si kriter, produktet kryesore arrijnë 3000–4000 cikle në thellësinë e shkarkimit (DOD) prej 80%, ndërsa produktet e lartë cilësise mund të tejkalojnë 6000 cikle në testet laboratorike. Në zbatimet praktike, skenarët e ruajtjes së energjisë në shtëpi përdorin një gamë ngarkimi dhe shkarkimi SOC nga 20% deri në 80%, me një degradim vjetor vetëm 2,5%, çka rezulton në një jetëgjatësi prej 12–15 vjeçare; në mënyrën e ngarkimit dhe shkarkimit të thellësive të ulëta (50%), numri i cikleve mund të zgjatet deri në 8000, duke përshtatur perfekt kërkesat e ciklave me frekuencë të lartë të sistemeve të ruajtjes së energjisë fotovoltaike.
Përparimet e vazhdueshme teknologjike po adresojnë mungesat e performancës. Produktet e gjeneratës së katërt me dendësi të lartë tensioni kanë arritur prodhimin masiv në shkallë të madhe, me dendësi energjie prej 190 Wh/kg për qelizën e vetme dhe dendësi sistemi energjie mbi 205 Wh/kg, duke u afruar nivelit të baterive ternare. Në të njëjtën kohë, përmes optimizimit me elektrolite të reja dhe teknologji menaxhimi termik, zvogëlimi i rrezes në mjedise me temperaturë të ulët -30℃ është kontrolluar brenda 20%, ndërsa teknologjia e ngarkimit ultra-shpejt 4C mund të arrijë 80% ngarkim në 15 minuta, duke zgjidhur pikat tradicionale të dhimbjes së performancës në temperaturë të ulët dhe ngarkimit shpejt.
Përfitimet mjedisore dhe ekonomike janë të dukshme. Ata nuk përmbajnë metale të rënda të rralla si kobalti dhe nikeli, i plotësojnë rregulloret mjedisore RoHS dhe REACH, kanë emisione të ulëta karboni gjatë tërë ciklit të tyre jetësor dhe mund të shkëmbehen dhe riciklohen pa rrezik sipas standardit GB/T 34015-2017 pas çaktivizimit. Për shkak të materialeve të para të lehta për t'u gjetur, kostoja është 15%-20% më e ulët se ajo e baterive litium-trekomponentëshe. Për më tepër, sistemi i menaxhimit të baterisë (BMS) mbështet paralajmërimin e gabimeve në tri nivele dhe përgjigjen e ndërprerësit të qarkut në nivel milisekondash, duke plotësuar kërkesat e dizajnit redundante për stacionet e mëdha të ruajtjes së energjisë.
Aplikime tipike: Falë karakteristikave të performancës së tij, ai mbulon gjerësisht një sërë skenarësh aplikimi. Në sektorin e veturave me energji të re, produkte si Bateria Blade e BYD-së siguron funksionimin e qëndrueshëm të veturës për 600 000 kilometra; në fushën e ruajtjes së energjisë, ai dominon projekte të ruajtjes së energjisë nga fotovoltaiku/energjia e erës dhe projekte të rregullimit të kulmeve në rrjetin elektrik, dhe është i përshtatshëm edhe për sistemet e ruajtjes së energjisë në shtëpi; në skenaret komerciale, autobusët elektrikë, veturat elektrike me shpejtësi të ulët dhe stacionet bazë të komunikimit—pajisje me kërkesa të larta për siguri dhe jetëgjatësi të gjatë—i përdorin atë si burim kryesor energjie. Madhësia e tregut global mban një normë vjetore të rritjes së përbërë mbi 20%, dhe pritet të tejkalojë 150 miliardë JUAN deri në vitin 2028.
Procesi i Përgatitjes së Materialit Katedrik të Përgjithshëm: Materiali katedrik është përbërësi kyç që përcakton performancën e baterisë, dhe përgatitja e tij përfshin dy hapa të rëndësishëm: përgatitja e parafundit dhe sinteza. Metoda e ngurtësisë me reduktim karbotermik është procesi industrial i përgjithshëm.
Hapi i parë përfshin përgatitjen e parafundit të hekur-fosfatit. Duke përdorur sulfatin hekuroz heptahidrat si burim hekuri dhe acidin fosforik industrial si burim fosfori, Fe²⁺ oksidohet në Fe³⁺ duke përdorur peroksidin e hidrogjenit. Uji amoniak përdoret për të rregulluar pH-në në intervalin 1,5–2,5 për të precipituar hekur-fosfatit. Pas filtrimit me pllaka-dhe-kornizë dhe larjes me ujë të pastër për të hequr papastërtitë, materiali thahet shpejt dhe kalcinohet në temperaturën 500–600 °C për të marrur parafundin e dihidratit të hekur-fosfatit të klasës së baterive, me raport hekur-të-fosforit rreth 0,97:1.
Hapi i dytë është sinteza e fosfatit të litium-ferrit. Fosfati anhidrik i hekurit, karbonati i litiumit (në raport steokiometrik 105%) dhe një burim karboni në formë glikozë përzieren në përpjesëtim të caktuar. Përzierja pastaj zhvendoset me marrje të lagështirë deri në një slurry të hollë me D50 prej 0,2–0,6 μm. Pas thatjes me shpërkatje, materiali dërgohet në një furne rrotulluese nën mbrojtje azoti, duke përdorur një proces piqjeje me dy faza: paradegradimi i materialeve të para në temperaturën 350 °C për 4 orë, pas të cilit ndjeket ngritja e temperaturës deri në 700–800 °C për 9–20 orë për të përfunduar reduktimin karbotermik. Burimi i karbonit redukton Fe³⁺ në Fe²⁺ dhe formon një shtresë mbulimi karboni të qëndrueshme elektrike në sipërfaqen e grimcave. Pas piqjes, materiali nënvihet procesit të marrjes me ajër, klasifikimit me filtrim dhe heqjes së hekurit me magnet të fortë, për të arritur në fund një material katodik kompozit të zi me strukturë kristalore olivinë dhe kapacitet specifik 155–165 mAh/g.
Metoda e fazës së lëngshme shërben si proces i shtesë, i ilustruar nga metoda e avullimit me ngrohje vetëvendosëse e Defang Nano. Ky proces është më i thjeshtë: pas përzierjes dhe tretjes së materialeve të hyrëse në një pasterë, përzierja ngrohet paraprakisht dhe avullon vetë në një enë reaksioni për të formuar një paraprodhim gel që ngjan me qelizat e bakallit. Pas grushtimit fillestar dhe tharjes në zvarritje me rrjedhë, materiali sinterohet. Kjo metodë eliminon nevojën për përgatitjen e veçantë të paraprodhimit të hekurit-fosfatit, duke rezultuar në përzierje më të njëtrajtshme të materialeve, por kërkon kontroll më të saktë të temperaturës. Aktualisht, ajo përdoret kryesisht në prodhimin e baterive të ruajtjes së energjisë të klasës së lartë.
II. Montimi i qelizave dhe përpunimi pasardhës: Pas përgatitjes së materialit të elektrodës pozitive, ky i nënshtrohet mbulimit, rullimit dhe prerjes për të formuar fletën e elektrodës pozitive. Pastaj kjo fletë stafetohet ose rrotullohet bashkë me fletën e elektrodës negative prej grafiti dhe separatorin në një strukturë "pozitive-separator-negative", dhe vendoset në një kasë alumini (për bateritë prizmatike) ose në një kasë çeliku (për bateritë cilindrike) për të formuar qelizën. Pas injektimit të elektrolit të përzier bazuar në karbonate, qeliza nënshtrohet një procesi formimi për ta aktivizuar. Për formimin e filmi pasivizues SEI në sipërfaqen e elektrodave përdoret ngarkimi me rrymë konstante dhe tension konstant. Në fund, kryhen etapa të moshësimit, testimit të kapacitetit dhe klasifikimit për të eliminuar produktet me kapacitet dhe rezistencë të brendshme jostandarde, duke siguruar konsistenca të qelizave.
