لماذا يعتبر فوسفات حديد الليثيوم (LFP) أكثر مقاومة للحرارة-من بطاريات الليثيوم الثلاثية؟

تتميز بطاريات LFP بمقاومة للحرارة أفضل بكثير من بطاريات الليثيوم الثلاثية. تعد هذه الميزة سمة أساسية لسلامتها واعتبارًا رئيسيًا في العديد من التطبيقات، مثل بطاريات تخزين الطاقة حيث لا يُسمح ببطاريات الليثيوم الثلاثية.

تنعكس الاختلافات في مقاومتها للحرارة بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

التركيب الكيميائي (تركيب الزبرجد الزيتوني) لفوسفات حديد الليثيوم (LFP) مستقر للغاية، مما يمنحه مقاومة ممتازة للحرارة. الليثيوم الثلاثي (NCM/NCA)، بسبب تركيبته الكيميائية الأكثر تفاعلية، يكون أكثر عرضة لتغيرات البنية البلورية عند درجات الحرارة المرتفعة.

الهروب الحراري هو أخطر حالة للبطارية، ويشير إلى الارتفاع غير المنضبط في درجة الحرارة الداخلية، مما يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق أو انفجار. فيما يلي مقارنة بين درجات الحرارة عند النقاط الحرجة للانفلات الحراري لكلا البطاريتين:

تظهر البيانات بوضوح أن "عتبة الحريق" و"الحد الأعلى الجامح" لبطاريات الليثيوم فوسفات الحديد أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم الثلاثية:

حتى في حالة الهروب الحراري المؤسف، فإن مستويات الخطر بين الاثنين مختلفة تمامًا:

3.1 عملية الاحتراق: LFP لا تتحلل بسهولة إلى جزيئات الأكسجين عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى احتراق خفيف نسبيا؛ بينما تتحلل مواد الليثيوم الثلاثي إلى أكسجين عند درجات حرارة عالية، مما يوفر عاملًا مسرعًا للاحتراق، مما يؤدي إلى اشتداد النيران، وحتى تشكيل-لهب يشبه النيران.

3.2 إطلاق الغاز: يُطلق LFP الدخان بشكل أساسي أثناء الانفلات الحراري، عادةً بدون لهب مفتوح. ومع ذلك، تقوم بطاريات الليثيوم الثلاثية بإخراج كميات كبيرة من السوائل القابلة للاشتعال والحطام الصلب بعنف، مما قد يؤدي إلى إشعال الأجسام المحيطة والتسبب في أضرار أكبر.

3.3 سرعة الانتشار: أظهر اختبار على بطاريات الليثيوم الثلاثية عالية -النيكل (NMC811) أن سرعة انتشارها الحراري الجامح تبلغ 5 أضعاف سرعة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. وهذا يعني أنه بمجرد خروج بطارية الليثيوم الثلاثية عن السيطرة، ينتشر الحريق إلى البطاريات المجاورة بسرعة كبيرة، مما يترك نافذة أقصر بكثير للهروب.

على الرغم من أن بطاريات الليثيوم الثلاثية لا تظهر نفس مقاومة الحرارة مثل بطاريات LFP على مستوى المواد، إلا أن التقدم التكنولوجي الكبير في السنوات الأخيرة أدى إلى سد هذه الفجوة من خلال تحسينات التصميم الهندسي والنظام-. وتشمل هذه التدابير:

• تحسين الخلية:استخدام مواد أحادية البلورية، وفواصل عالية الأمان-، وإضافات للحماية من الشحن الزائد (مثل إضافات PTC)، وإلكتروليتات جديدة مثبطة للهب-.

• تصميم الوحدة:وضع مواد العزل الحراري مثل الإيروجيل بين الخلايا وتصميم صمامات التنفيس الاتجاهي وتخفيف الضغط.

• تكامل النظام:تصميم أغلفة معززة لحزم البطاريات وملء الفراغات بين الخلايا والوحدات بمواد -مثبطة للحريق مثل مركبات التأصيص العازلة حراريًا.

• نظام إدارة البطارية (BMS):منع الهروب الحراري من خلال مراقبة أكثر دقة للجهد والتيار ودرجة الحرارة والخوارزميات المتقدمة.

آلة اختبار BMSيتم استخدامه لاختبار أداء أنظمة إدارة البطارية والتحقق منه، ومحاكاة ظروف تشغيل البطارية الحقيقية، وأتمتة اختبار الوظائف المختلفة لنظام إدارة المباني لضمان موثوقيتها وسلامتها واستقرارها.

تتمتع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بميزة كبيرة في مقاومة درجات الحرارة العالية-، حيث تعرض درجة حرارة تشغيل حرارية أعلى واحتراقًا أكثر اعتدالًا.

ومع ذلك، فإن تحقيق كثافة طاقة أعلى يتطلب اتخاذ تدابير لتحسين سلامة بطاريات الليثيوم الثلاثية، مما يزيد من تكلفة خلايا بطارية الليثيوم الثلاثية. ولذلك فإن السيارات الكهربائية المجهزة ببطاريات الليثيوم الثلاثية تكون أكثر تكلفة من تلك التي تحتوي على بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد لأن التكلفة أعلى.

آسي ذكيتقدم -حلولاً متكاملة لخطوط تجميع بطاريات الليثيوم-شبه الأوتوماتيكية والأوتوماتيكية بالكامل-التي تخدم تطبيقات مثل أنظمة تخزين الطاقة (ESS)، والطائرات بدون طيار، و-الدراجات الإلكترونية، والدراجات البخارية-الكهربائية، والأدوات الكهربائية، ومركبتين- أو ثلاث-عجلات. بالإضافة إلى ذلك، توفر الشركة مجموعة كاملة من معدات تجميع حزم البطاريات، بما في ذلك آلات تصنيف الخلايا، وآلات فرز البطاريات، وآلات لصق الورق العازل، وأجهزة اختبار CCD، وآلات اللحام البقعي اليدوية والآلية، وأجهزة اختبار BMS، وأجهزة الاختبار الشاملة للبطارية، وأنظمة اختبار حزمة البطارية.