Tổng quan về pin lithium iron phosphate

Pin lithium sắt photphat là pin lithium ion sử dụng lithium sắt photphat làm vật liệu cực âm.Pin lithium sắt photphat có ưu điểm là độ an toàn cao, tuổi thọ dài, số lần phóng điện, khả năng chịu nhiệt độ cao, v.v. Nó được coi là thế hệ pin lithium mới.

1, Tính năng của pin lithium sắt photphat

 Hiệu suất an toàn tốt, đâm thủng không nổ, sạc quá mức không cháy hoặc nổ;

 tuổi thọ chu kỳ tốt, tuổi thọ chu kỳ pin lithium iron phosphate lên tới 2000 lần trở lên;

 hiệu suất nhiệt độ cao tốt, phạm vi nhiệt độ hoạt động -20oC đến 70oC;

 mật độ rung động cao, công suất cao hơn trong cùng điều kiện;

 có thể nhận ra khả năng sạc nhanh 1C-5C, giúp giảm đáng kể thời gian sạc.

2, Lĩnh vực ứng dụng

Lưu trữ điện, thiết bị đặc biệt, robot, AGV, vận tải đường sắt, thiết bị y tế, dự phòng khẩn cấp, truyền thông điện, v.v.

Ưu điểm của pin lithium iron phosphate

1, Hiệu suất an toàn tốt

An toàn đến từ sự ổn định của vật liệu cực âm và thiết kế an toàn đáng tin cậy, bộ pin lithium iron phosphate đã được kiểm tra an toàn nghiêm ngặt, ngay cả khi va chạm mạnh sẽ không tạo ra vụ nổ.

2, vòng đời dài

Tuổi thọ chu kỳ 1C của pin lithium iron phosphate thường lên tới 2.000 lần, thậm chí hơn 3.500 lần và đối với thị trường lưu trữ năng lượng, yêu cầu hơn 4.000-5.000 lần, cao hơn các loại pin lithium khác.

3, hiệu suất nhiệt độ cao

Pin lithium sắt photphat có nhiệt độ cực đại lên tới 350 ~ 500oC, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-20 ~ +75oC), nhiệt độ cao (60oC) vẫn có thể phát hết 100% công suất.

4, Sạc nhanh

Sử dụng bộ sạc đặc biệt, sạc 1,5C có thể làm đầy pin trong 40 phút.

5, màu xanh lá cây

Pin lithium iron phosphate xanh, không độc hại, không gây ô nhiễm, nguồn nguyên liệu đa dạng và giá rẻ.

Điện áp và dung lượng pin lithium iron phosphate

1, điện áp pin lithium sắt photphat

Điện áp danh định của pin lithium iron phosphate đơn là 3,2V, điện áp sạc là 3,6V và điện áp cắt xả là 2,0V.

Bộ pin lithium sắt photphat thông qua sự kết hợp nối tiếp của các tế bào để đạt được điện áp cần thiết của thiết bị, điện áp bộ pin = N * số lượng kết nối nối tiếp.Điện áp của bộ pin lithium iron phosphate thường được sử dụng như sau:

Pin lithium sắt photphat 12V

24V pin lithium sắt photphat

36V pin lithium sắt photphat

48V pin lithium sắt photphat

2, dung lượng pin lithium sắt phosphate

Dung lượng của bộ pin lithium iron phosphate dựa trên công suất và số lượng tế bào được kết nối song song, thường dựa trên yêu cầu cụ thể của thiết bị điện để xác định, càng nhiều tế bào lithium iron phosphate được kết nối song song thì dung lượng càng lớn.

Dung lượng pin lithium iron phosphate thông thường là 10ah, 20ah, 40ah, 50ah, 100ah, 200ah, 400ah, v.v.

Cấu trúc và nguyên lý làm việc của pin lithium iron phosphate

1, cấu trúc pin lithium iron phosphate

Như trong hình, bên trái là cấu trúc olivin của LiFePO4 đóng vai trò là điện cực dương của pin, được nối với điện cực dương của pin bằng lá nhôm, ở giữa màng ngăn polymer, ngăn cách điện cực dương với điện cực âm, nhưng các ion lithium Li + có thể đi qua các electron không thể truyền qua, bên phải là điện cực âm của pin được cấu tạo từ carbon (graphite), được nối với điện cực âm của pin bằng lá đồng.

2, nguyên lý làm việc của pin lithium iron phosphate

Pin LiFePO4 đang sạc, điện cực dương trong màng ngăn polymer Li + ion lithium đến sự di chuyển điện cực âm;trong quá trình phóng điện, điện cực âm trong ion lithium Li + qua màng ngăn để di chuyển điện cực dương.Pin lithium-ion được đặt tên theo sự di chuyển qua lại của các ion lithium trong quá trình sạc và xả.

Bộ sạc pin lithium sắt photphat

1.Sạc pin LiFePO4

Nên sử dụng phương pháp sạc CCCV để sạc pin LiFePO4, tức là đầu tiên là dòng điện không đổi và sau đó là điện áp không đổi.Dòng điện không đổi được khuyến nghị là 0,3 C. Điện áp không đổi được khuyến nghị là 3,65.

2, pin lithium iron phosphate và bộ sạc pin lithium ion có giống nhau không?

Cả hai phương pháp sạc pin đầu tiên là dòng điện không đổi và sau đó là điện áp không đổi (CCCV), nhưng điểm điện áp không đổi không giống nhau.

Điện áp danh định của pin lithium iron phosphate là 3,2V, điện áp cắt sạc 3,6V.

Điện áp danh định của pin lithium thông thường là 3,6V, điện áp cắt sạc 4,2V.

3, với năng lượng mặt trời để sạc pin lithium iron phosphate

Các tấm pin mặt trời không thể sạc trực tiếp vào pin lithium iron phosphate, vì điện áp của tấm pin mặt trời không ổn định, không thể sạc trực tiếp vào pin lithium iron phosphate, cần mạch điều chỉnh điện áp, nhưng cũng để hỗ trợ lithium tương ứng mạch sạc pin sắt photphat để sạc.

4, với một máy phát điện để sạc pin lithium iron phosphate

Máy phát điện không thể sạc trực tiếp pin lithium iron phosphate, vì máy phát điện sẽ gửi điện cho dòng điện xoay chiều hoặc xung DC, việc sạc pin lithium iron phosphate phải được điều chỉnh DC.

Tuổi thọ của pin lithium iron phosphate và các yếu tố ảnh hưởng đến nó

1, pin lithium iron phosphate được sử dụng ở môi trường nhiệt độ phòng

 dòng điện tích và phóng điện nhỏ

Trong lĩnh vực ứng dụng này, pin lithium sắt photphat được sử dụng thông thường, về cơ bản có tuổi thọ gấp hơn 2000 lần;các nhà sản xuất pin lithium nhỏ, chất lượng ít hơn một chút so với tuổi thọ hơn 1000 lần;

 tốc độ cao của các ứng dụng sạc và xả ổn định

Ứng dụng xả tốc độ cao, hầu hết các loại pin lithium năng lượng, hầu hết đều được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ứng dụng động cơ.Vì hầu hết pin lithium sắt photphat được vận hành trong điều kiện tải cao, điều này làm tăng thời gian phân hủy của vật liệu pin nên tuổi thọ của chu trình cũng khoảng 800 lần.

 sử dụng sạc/xả không ổn định tốc độ cao

Pin lithium sắt photphat sử dụng trong trường hợp này thì tuổi thọ sẽ còn ngắn hơn, chỉ khoảng 300 lần.

2, pin lithium iron phosphate được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao

Hiệu suất nhiệt độ cao của pin lithium iron phosphate chưa hoàn thiện lắm, nhiệt độ hoạt động -20oC đến 125oC, phạm vi nhiệt độ cho giá trị lý thuyết, ứng dụng thực tế của phạm vi nhiệt độ nhỏ hơn.

 dòng điện tích và phóng điện nhỏ

Trong lĩnh vực ứng dụng này, pin lithium iron phosphate được sử dụng thông thường, nếu các nhà sản xuất pin có thương hiệu tương đối mạnh, chất lượng tốt thì về cơ bản tuổi thọ của chu kỳ là hơn 1.000 lần;các nhà sản xuất pin lithium nhỏ, chất lượng của vòng đời ít hơn 500 lần;do sử dụng nhiệt độ cao nên pin bị hư hỏng tương đối lớn.

 tốc độ sử dụng sạc và xả ổn định cao

Vì hầu hết pin lithium sắt photphat chạy trong điều kiện tải cao, làm tăng thời gian phân hủy của vật liệu pin, tuổi thọ của chu kỳ giảm mạnh, chất lượng của pin kém, cũng có thể gấp khoảng 300 lần chu kỳ;Thế mạnh của các nhà sản xuất thương hiệu pin, việc ứng dụng công nghệ và vật liệu thiết bị sẽ tốt hơn, chất lượng pin sẽ tốt hơn nhưng tuổi thọ của chu trình khoảng 500 lần.

 sử dụng tính năng sạc và xả không ổn định với tính đa dạng cao

Nhiệt độ cao cộng với tốc độ phóng điện hoạt động không ổn định, làm hỏng pin nhiều hơn, tuổi thọ tương đối thấp, một số thử nghiệm lõi điện của nhà sản xuất pin cho thấy rằng 250 đến 300 lần như vậy, về cơ bản pin không thể sử dụng được.

3, pin lithium iron phosphate được sử dụng trong môi trường nhiệt độ thấp

Môi trường nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến hiệu suất của pin lithium iron phosphate cao hơn nhưng cũng lớn, tình hình thị trường hiện nay, pin lithium iron phosphate dưới -20 ° C đến -40 ° C hoạt động, tuổi thọ giảm đáng kể, vòng đời khoảng 300 lần.

4, các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin lithium iron phosphate

 sạc và xả

Khi chọn bộ sạc, tốt nhất nên sử dụng bộ sạc đã cắt đúng thiết bị sạc, để không làm giảm tuổi thọ của pin lithium iron phosphate do sạc quá mức.Nói chung, sạc chậm sẽ tốt hơn sạc nhanh để kéo dài tuổi thọ của pin.

 Độ sâu xả

Độ sâu xả là yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin LiFePO4, độ sâu xả càng cao thì tuổi thọ của pin LiFePO4 càng ngắn.Nói cách khác, miễn là độ sâu xả giảm, tuổi thọ của pin lithium iron phosphate có thể được kéo dài đáng kể.Vì vậy, chúng ta nên tránh xả pin Li-ion UPS quá mức đến điện áp rất thấp.

 Môi trường làm việc

Nếu sử dụng pin lithium iron phosphate trong thời gian dài ở nhiệt độ cao sẽ làm cho hoạt động điện cực của pin bị suy giảm và rút ngắn tuổi thọ sử dụng, vì vậy đây là cách tốt để kéo dài tuổi thọ của pin lithium iron phosphate để giữ pin ở trạng thái tốt nhất. nhiệt độ hoạt động thích hợp càng nhiều càng tốt.

Tái chế pin lithium iron phosphate

Pin lithium sắt photphat đã nghỉ hưu không có giá trị sử dụng pin từng bước và việc sử dụng pin từng bước sẽ bước vào giai đoạn tháo dỡ và tái chế.Pin lithium sắt photphat và pin vật liệu ternary khác nhau, không chứa kim loại nặng, tái chế chủ yếu là Li, P, Fe, tái chế các sản phẩm có giá trị gia tăng thấp, cần phát triển lộ trình tái chế chi phí thấp.Chủ yếu có hai loại phương pháp phục hồi: phương pháp pyro và phương pháp ướt.

 Quá trình khắc phục cháy nổ

Phương pháp thu hồi pyro truyền thống nói chung là đốt các mảnh điện cực ở nhiệt độ cao, carbon và chất hữu cơ trong các mảnh điện cực sẽ bị đốt cháy, và tro còn lại không thể đốt cháy cuối cùng sẽ được sàng lọc để thu được vật liệu bột mịn có chứa kim loại và oxit kim loại.

 Quá trình phục hồi ướt

Thu hồi ướt chủ yếu thông qua dung dịch axit và kiềm để hòa tan các ion kim loại trong pin lithium sắt photphat, đồng thời sử dụng thêm kết tủa, hấp phụ và các cách khác để tách các ion kim loại hòa tan dưới dạng oxit, muối và các dạng chiết xuất khác, hầu hết quá trình phản ứng sử dụng H2SO4, NaOH và H2O2 và các thuốc thử khác.