Какви функции за безопасност притежава LFP литиевата батерийна система в сравнение с другите?

Вградена топлинна стабилност: Как оливиновата структура на LFP предотвратява топлинен пробив

Стабилни P-O ковалентни връзки и задържане на кислород при топлинно напрежение

Батериите LFP, известни още като литиево-желязна фосфат, имат тази специална кристална структура на оливин, съдържана от много силни връзки P-O, които са сред най-здравите в химията на литиевите батерии. Тези връзки помагат да задържат кислорода на място, дори и при доста високи температури, например над 250 градуса по Целзий. За сравнение, при други видове като NMC, NCA или LCO батерии, кислородът започва да избягва още при около 200 градуса. Ето защо това е важно: свободният кислород може всъщност да подпали опасни химични реакции, които водят до пожари. Тъй като LFP не отделя лесно кислород, тя по принцип спира веригата от реакции, които причиняват запалването на батериите. Това означава, че дори ако нещо се обърка и батерията се нагрее силно или възникне вътрешен късо съединение, клетките LFP няма да започнат пожар, който да се разпространява самостоятелно. Това ги прави много по-безопасни за важни приложения, където надеждността е от съществено значение, като съхранение на енергия от слънчеви панели в големи инсталации или захранване на електрически автомобили.

По-висока температура на възникване на топлинен бягство (~270°C) спрямо NMC/NCA (~210°C) и LCO

Катодите от тип LFP започват топлинно бягство приблизително при 270 градуса по Целзий, което е около 60 градуса по-горещо в сравнение с катодите NMC/NCA и LCO, които имат склонност да стават нестабилни при около 210 градуса. Този допълнителен резерв от 28% температура не е просто малка разлика. Всъщност той осигурява на системите за безопасност ценни допълнителни секунди, за да открият проблеми и предприемат действия, преди положението напълно да излезе извън контрол. Проучванията относно електрохимичната стабилност показват ясна връзка между тази температурна разлика и по-малко пожари в реални инсталации. Това е особено важно в места, където температурите се променят многократно през деня или когато резервните системи за охлаждане липсват.

Издръжливост при неправилна употреба: Работа на LFP под механично напрежение

Устойчивост при пробиване и смачкване без възпламеняване или разпространение на пламък

Акумулаторните батерии LFP се отличават с това колко добре понасят физически стрес, защото техният оливинов катод просто не се разгражда лесно. При стандартни тестове с пронизване с 3 мм диаметър при скорост 10 мм в секунда или компресирани под сили, надвишаващи 100 кN, тези батерии просто не започват да горят, не отделят дим или пламъци. Дори и в по-лоши сценарии, когато са прекалено заредени или са изложени на високи температури предварително, резултатът пак е напълно безопасен. Причината за тази изключителна издръжливост се крие в химичния състав на LFP. Тези силни връзки между фосфор и кислород остават стабилни до около 270 градуса по Целзий, което означава, че няма отделяне на кислород, който да подпали огъня, както се случва при алтернативите, богати на никел. Практическите тестове потвърждават многократно това, което лабораторните резултати показват. Модулите LFP продължават да работят правилно от електрическа гледна точка и запазват структурната си цялост, дори след като са били подложени на екстремни условия, като например 130 процента превишаване на заряда или ударни натоварвания, еквивалентни на 50G сили. Проблемите обикновено остават ограничени в рамките на отделни клетки, вместо да се разпространяват в целия акумулаторен пакет.

Минимално отделяне на газ и ниско разпространение на пламъка при тестове с пробиване с гвоздей

При изпитване по UL 1642 с пробиване с гвоздей, LFP елементите отделят значително по-малко опасни газове и изобщо не образуват устойчив пламък в сравнение с алтернативите, базирани на кобалт или никел:

Липсата на пътища за разлагане на възпламеним електролит означава, че при нормална работа не се образува метално литиево покритие, което поддържа общата енергия на горене под 10% в сравнение с аналогични NMC клетки. Добавянето на предпазни клапани за отпускане на налягане, както и вътрешни противопожарни бариери, гарантира, че пламъците няма да се разпространят извън самата дефектна клетка. Тази функция за локализиране е от решаващо значение за батерии, поставени плътно една до друга в съоръжения за съхранение или комплекти за електрически превозни средства, където изискваните безопасни разстояния трябва да са минимални.

Предимство в химическия състав на катода: Защо LFP е по-безопасна от други литиеви и оловни батерии

Това, което прави LFP (литиев желязен фосфат) толкова безопасен, започва още на атомно ниво. Оливиновият фосфатен катод има стабилни връзки P-O вместо нестабилните метал-кислородни слоеве, присъстващи в други материали. Вземете за пример катодите NMC или NCA. Никеловите и кобалтови оксиди им имат тенденция да се разграждат при температури около 210 градуса по Целзий, като при този процес отделят кислород. Но LFP остава стабилен до около 270 °C, което ефективно премахва един от основните фактори, предизвикващи проблеми с термично пробуждане. Когато го сравним с традиционните оловно-киселинни батерии, LFP просто няма същите рискове. Няма опасения от изтичане на сярна киселина, няма отделяне на водороден газ по време на зареждане и напълно изключена е възможността за корозия на клемите и образуване на искрови дъги. Ето още един голям плюс, за който никой не говори достатъчно: абсолютно липсва кобалт. Кобалтът всъщност е свързан с множество проблеми, като реакции по отделянето на кислород и по-бързо топлинно разграждане при много видове литиеви батерии. Всички тези вградени химически предимства правят LFP да се отличава сред останалите, особено важно за среди, където безопасността е от решаващо значение, системите трябва да служат вечно, а повредите трябва да настъпват предвидимо, а не внезапно.

Интеграция на безопасността на системно ниво: BMS, PCM и механически дизайн в батерийни пакети LFP

Интелигентни функции на BMS, адаптирани за плоската крива на напрежение и широкия диапазон на SOC при LFP

Уникалното напрежение от 3,2 волта и плоската крива на разреждане на LFP батериите ги правят трудни за работа, тъй като те запазват използваем заряд от около 20% чак до 100%. Обикновените методи за оценка на състоянието на заряда не са достатъчни, тъй като по време на по-голямата част от цикъла на употреба няма почти никаква разлика в напрежението. Затова най-добрите LFP батерийни системи комбинират няколко подхода – отчитане на действителния заряд, преминаващ през системата, проследяване на промените в напрежението с корекции за температурни колебания, както и прилагане на интелигентни алгоритми за обучение, които се подобряват с времето. Тези системи обикновено постигат точност от плюс или минус 3% при измерванията. Компонентът PCM също играе ключова роля, като задава строги граници за всяка отделна клетка. Когато клетките надвишат 3,65 волта или паднат под 2,5 волта, MOSFET превключвателите незабавно се активират, за да предпазят от опасни химически реакции като литиево покритие или разтваряне на мед. Поддържането на тези строги контроли не е просто добра практика, а е абсолютно необходимо, ако производителите искат да достигнат впечатляващите твърдения за живот на 6000 цикъла, като същевременно осигуряват безопасност и стабилност при различни работни условия.

Механични предпазни средства: кутии с рейтинг IP67, предпазни клапани за отдушване и самозагасващи се материали

Безопасността в батерийните блокове с литиево-желязна фосфат (LFP) произлиза от множество защитни слоеве, които работят заедно. Външният корпус, изработен от алуминий с рейтинг IP67, предпазва от влага и прах, което ги прави подходящи както за външни инсталации, така и за возила в движение. Вътрешно специални прегради от материали UL94 V-0 спомагат за спиране на разпространението на огъня между отделните клетки. Въпреки че LFP батериите отделят приблизително 86 процента по-малко газ в сравнение с никел-манган-кобалт (NMC) при неправилно обращение, в тях има вградени клапани за отпускане на налягане, които се активират при около 15 до 20 psi, за да се избегнат опасни разкъсвания. При екстремни температурни условия в действие идват бариерите от керамични влакна. Те издържат температури до 1200 градуса по Целзий и всъщност забавят преноса на топлина към съседните клетки повече от половин час. Всички тези мерки за безопасност не само отговарят на строгите изисквания за транспортиране UN38.3, но и позволяват безопасната инсталация на тези батерии в тесни пространства, където може да присъстват много хора.

ЧЗВ

Какво е топлинен пробив при батерии?

Топлинният пробив е ситуация, при която батерията изпитва неконтролирани вътрешни реакции, често довеждащи до прекомерно отделяне на топлина и потенциално причиняващи пожар или експлозия.

Защо LFP батериите се считат за по-безопасни?

LFP батериите имат стабилна оливинова структура със силни P-O връзки, които предотвратяват отделянето на кислород при високи температури, намалявайки риска от топлинен пробив и пожар.

Как LFP батериите понасят механичното напрежение?

LFP батериите проявяват голяма издръжливост при механично напрежение и не възпламеняват при тестове за пробиване или смачкване, благодарение на своята здрава химическа и физическа конструкция.

Какви мерки за безопасност са интегрирани в LFP батерийните пакети?

LFP батерийните пакети разполагат с интелигентни функции на системата за управление на батерията (BMS), кутии с клас на защита IP67, предпазни клапани за отдушаване на налягане и материали, устойчиви на пламък, за повишаване на безопасното и стабилното им функциониране.