Découverte de la supériorité en matière de sécurité des piles au phosphate de fer lithié par rapport aux piles au lithium ternaire

Comprendre l'avantage sécuritaire des piles au phosphate de fer lithié (LiFePO4) par rapport aux piles au lithium ternaires

Phosphate de fer lithié (LiFePO4) et piles ternaires au lithium présentent des caractéristiques distinctes, notamment en ce qui concerne la "densité énergétique" et la "sécurité". Si les piles ternaires au lithium ont une densité énergétique plus élevée, elles suscitent souvent des inquiétudes en matière de sécurité. En revanche, les batteries LiFePO4, bien qu'elles aient une densité énergétique plus faible, sont largement reconnues pour leur profil de sécurité amélioré.

Par exemple, dans des cellules 18650 (diamètre : 18 mm, hauteur : 65 mm), une batterie ternaire au lithium peut atteindre une capacité de 3500 mAh, alors qu'une batterie LiFePO4 plafonne à environ 2000 mAh dans le même volume.

Pourquoi les piles au phosphate de fer-lithium sont-elles considérées comme sûres ?

Les batteries LiFePO4 utilisent le phosphate de fer lithié comme matériau de cathode. Cette composition est nettement plus stable que les alternatives telles que l'oxyde de lithium et de cobalt ou les matériaux à base de nickel. La liaison P-O dans le LiFePO4 est exceptionnellement résistante à la rupture, même à des températures élevées ou dans des conditions de surcharge. Cette caractéristique minimise le risque de problèmes liés à la chaleur et empêche la libération de substances hautement réactives, ce qui améliore considérablement la sécurité.

Avantages des batteries au phosphate de fer lithié :

1. Durée de vie prolongée: Les batteries LiFePO4 peuvent supporter plus de 4000 cycles à une profondeur de décharge de 80%, ce qui correspond à une durée de vie de 10 à 15 ans dans des scénarios d'utilisation typiques.
2. Fiabilité dans l'utilisation: Même dans des conditions extrêmes, telles que des accidents de la route, les batteries SPIDERWAY ont passé des tests de sécurité rigoureux et sont certifiées pour ne pas exploser.
3. Capacité de charge rapide: Ces batteries peuvent être chargées complètement en 40 minutes seulement à l'aide d'un chargeur spécialisé fonctionnant à 1,5C.
4. Tolérance à haute température: Ils peuvent supporter des températures allant de 350 à 500°C sans compromettre la sécurité.
5. Grande capacité et absence d'effet mémoire: Les piles sont insensibles à l'effet de mémoire, ce qui garantit une capacité constante dans le temps.
6. Responsabilité écologique: Les batteries LiFePO4 sont non toxiques, ont un impact minimal sur l'environnement et sont fabriquées à partir de matières premières abondantes et rentables.

Les piles au lithium ternaires, qui contiennent généralement du nickel, du cobalt et du manganèse (NCM), présentent également certaines caractéristiques de sécurité :

1. Structure stable de la cathode: L'oxygène contenu dans la structure du lithium ternaire est stable et ne se libère pas facilement, ce qui réduit le risque d'incendie ou d'explosion.
2. Profil de tension cohérent: Le processus de fabrication permet d'obtenir des particules de lithium ternaires plus petites, ce qui se traduit par une structure interne plus uniforme. Cet arrangement favorise la stabilité opérationnelle.
3. Charger et décharger en toute sécurité: La capacité d'oxydation des matériaux n'est pas forte, ce qui rend difficile l'apparition de réactions d'oxydoréduction pendant les cycles de charge et de décharge, garantissant ainsi un environnement opérationnel plus sûr.

Cependant, les piles ternaires au lithium peuvent présenter des risques pour la sécurité dans des conditions extrêmes :

• Dans les scénarios à fort impact, tels que les accidents de véhicules, le diaphragme de la batterie peut être endommagé, ce qui entraîne un court-circuit. La chaleur générée peut déclencher un emballement thermique, faisant rapidement grimper la température au-delà de 300°C.
• La stabilité thermique des piles au lithium ternaires est inférieure à celle des piles LiFePO4, car elles peuvent se décomposer à des températures inférieures à 300°C, ce qui peut entraîner une déflagration rapide.

Quelle batterie est la plus sûre ?

La principale distinction en matière de sécurité entre les deux types de piles repose sur les matériaux de leur cathode. Les piles au lithium ternaires commencent à se décomposer à environ 200°C, libérant de l'oxygène et accélérant la combustion de l'électrolyte, ce qui peut provoquer un incendie. À l'inverse, les batteries SPIDERWAY LiFePO4 restent stables jusqu'à 700-800°C et ne libèrent pas de molécules d'oxygène, ce qui réduit la probabilité de combustion.

Il est important de noter que la sécurité ne dépend pas uniquement des matériaux. La sécurité globale d'un système de batterie dépend du système de gestion de la batterie (BMS), qui surveille la surcharge, la surdécharge, la température et le courant pour éviter les accidents.

Les piles au lithium ternaires sont plus susceptibles de s'enflammer dans des conditions extrêmes, mais un système de gestion des bâtiments robuste peut atténuer ces risques. Les batteries LiFePO4 sont intrinsèquement plus sûres en raison de leur composition chimique, mais nécessitent toujours une gestion appropriée du système pour garantir une sécurité absolue. Par conséquent, il est inexact de qualifier les batteries au lithium ternaires d'intrinsèquement dangereuses ou les batteries LiFePO4 de toujours totalement sûres - les deux dépendent fortement d'une conception et d'une gestion réfléchies.