Kepala Ilmuwan BYD: Baterai Lithium Iron Phosphate LiFePO4 Tidak Akan Dihapus dalam 20 Tahun

BeritaLiFePO4 Proses produksi dan teknologi produksi baterai lithium besi fosfat

8 Oktober 2024

"Lithium besi fosfat (LFP) baterai mungkin tidak akan dihapuskan dalam 20 tahun ke depan," kata Lian Yubo, Kepala Ilmuwan di BYD. Sudut pandang ini dibagikan dengan latar belakang teknologi solid-state baterai sudah berada di ambang komersialisasi. Apakah ini masuk akal? Atau akankah jalur teknologi lithium besi fosfat pada akhirnya dihapuskan?

Dalam video ini, kami akan membahas topik ini. Pertama, penting untuk mengetahui tentang pasar Tiongkok, LFP saat ini menjadi pemain dominan, dengan volume pemasangannya melampaui lithium terner selama tiga tahun berturut-turut. Menurut statistik resmi, dari Januari hingga Juli 2024, volume pemasangan lithium terner di sektor kendaraan listrik mencapai 30%, sementara LFP mencapai 70%. Hal ini menunjukkan bahwa LFP saat ini merupakan pilihan utama untuk baterai daya, terutama karena keunggulannya yang luar biasa dalam hal keamanan, masa pakai, dan biaya pengadaan dibandingkan dengan lithium terner.

Alasan dominasi LFP sebagian besar disebabkan oleh komposisi dan struktur kristalnya. LFP secara kimiawi termasuk dalam struktur olivin, dan ikatan kimia tiga dimensi yang kuat yang dibentuk oleh gugus fosfat memberikan stabilitas termodinamika dan kinetik yang sangat baik. Sejak pelaporan pertamanya pada tahun 1997, LFP sebagai bahan katoda telah disusun untuk stabilitas, yang merupakan dasar pemikiran untuk komersialisasinya. Hal ini memastikan bahwa baterai tidak mudah runtuh secara struktural selama pengoperasian karena ion lithium berinterkalasi dan de-interkalasi. Selain itu, kelimpahan dan biaya rendah elemen fosfor dan besi memberikan LFP keuntungan biaya yang kuat.

Keuntungannya yang paling terkenal adalah profil keamanannya yang tinggi. Studi tentang perilaku pelarian termal dari kedua jenis baterai dalam kondisi pemanasan menunjukkan bahwa LFP hanya melepaskan sejumlah besar asap tanpa pembakaran, dengan suhu tertinggi mencapai lebih dari 500 derajat Celcius. Sebaliknya, lithium terner tidak hanya mengeluarkan asap tetapi juga terbakar dengan hebat, dengan suhu tertinggi mencapai lebih dari 1000 derajat Celcius. Dari perspektif termal, pelepasan panas LFP adalah 0,162 megajoule, dan lajunya 1,81 kilowatt, sedangkan lithium terner melepaskan 3,147 megajoule, dengan laju 134,85 kilowatt. Data ini menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam kinerja kedua jenis baterai dalam kondisi pelarian termal.

Terutama dari perspektif laju, bahaya lithium terner sangat tinggi. Ini berarti bahwa jika terjadi pelarian termal, LFP memberikan waktu yang lebih memadai untuk melarikan diri dan menangani, sementara lithium terner kehilangan kendali dalam sekejap. Oleh karena itu, volume pemasangan LFP jauh di depan karena keamanan inherennya yang lebih baik dapat mengurangi kesulitan dan biaya manajemen termal di tingkat sistem.

Untuk banyak model kelas menengah ke bawah, LFP adalah pilihan terbaik. Namun, untuk banyak model kelas menengah ke atas, untuk memberikan daya tahan yang lebih baik, lithium terner saat ini merupakan pilihan yang tidak dapat dihindari. Dari perspektif kepadatan energi, LFP tidak sebagus lithium terner dalam hal kepadatan massa dan kepadatan volumetrik. Dalam hal massa, LFP terutama sekitar 140 hingga 180 watt-jam per kilogram, sedangkan lithium terner terutama sekitar 200 hingga 260 watt-jam per kilogram.

Dari perspektif volumetrik, LFP sekitar 300 hingga 400 watt-jam per liter, sedangkan lithium terner sekitar 500 hingga 700 watt-jam per liter. Tentu saja, beberapa produk kelas atas telah menembus kisaran referensi, tetapi secara keseluruhan, kesenjangan energi di antara keduanya sangat jelas, terutama perbedaan kepadatan energi volumetrik. Perbedaan massa tidak terlalu drastis, dan teknologi arus utama seperti CTP, CTC, dan CTB dapat mengimbangi pada tingkat kemasan atau kendaraan, tetapi volume lebih menantang karena ruang yang terbatas di kompartemen baterai.

Mengingat LFP tidak memiliki keunggulan dalam massa atau volume, beberapa model kelas atas untuk pengalaman daya tahan yang lama biasanya tidak memilih LFP. Pertanyaan kuncinya di sini adalah apakah LFP dapat mengejar lithium terner untuk mencapai tingkat lithium terner saat ini. Jika kita melihat sel individu, seharusnya tidak dapat mengikuti kecepatan lithium terner, tetapi pasti dapat mencapai tingkat lithium terner saat ini.

Untuk baterai lithium semacam itu, biasanya ada tiga jalur untuk meningkatkan kepadatan energi, terutama kepadatan energi volumetrik: tegangan kerja, kepadatan kemasan, dan kapasitas spesifik massa. Mari kita jelaskan masing-masing. Tegangan kerja melibatkan mekanisme reaksi LFP, yang berbeda secara signifikan dari lithium terner karena katoda LFP terutama memiliki dua fase stabil selama pengisian dan pengosongan: fase Fe2+ dan fase Fe3+. Ini berarti bahwa proses pengisian dan pengosongan pada dasarnya adalah proses migrasi dua fase, di mana satu fase berubah ke fase lainnya. Hal ini menghasilkan platform tegangan yang stabil sekitar 3,4V untuk LFP, yang dipertahankan untuk waktu yang lama.

Sebaliknya, lithium terner, memiliki transisi fase tunggal selama pengisian dan pemakaian, dengan ion lithium yang terus menerus melakukan interkalasi dan de-interkalasi tanpa antarmuka fase yang jelas. Hal ini menyebabkan kurva tegangan yang lebih curam untuk lithium terner, tanpa platform tegangan yang jelas, berubah seiring konsentrasi ion lithium yang bervariasi. Inilah sebabnya mengapa penentuan pengisian daya baterai pada lithium terner lebih tepat, sementara LFP memerlukan kalibrasi rutin, karena pengisian daya baterai ditentukan dengan mendeteksi level tegangan.

Tegangan kerja LFP sebenarnya disediakan oleh reaksi redoks ion besi pada 3,4 volt. Elemen fosfor dan oksigen hanya berperan dalam stabilitas struktural dan transmisi saluran. Karena mekanisme reaksi, platform tegangan LFP sulit untuk ditingkatkan, karena ditentukan oleh struktur kristal, dan ruang lingkup perubahannya sangat kecil. Oleh karena itu, meningkatkan tegangan kerja adalah jalan yang sulit.

Cara lain adalah dengan meningkatkan kepadatan kemasan, membuat bahan katoda LFP lebih kompak. Kepadatan teoretis LFP adalah 3,6 gram per sentimeter kubik, sedangkan LFP komersial saat ini memiliki kepadatan kemasan sekitar 2,4 hingga 2,5 gram per sentimeter kubik. Hal ini menunjukkan bahwa masih banyak ruang untuk perbaikan. Dalam hal densitas pengepakan, peningkatan industri terutama berasal dari tiga aspek: meningkatkan bahan baku dan rute proses, meningkatkan proses sintering, dan distribusi ukuran partikel.

Arah terakhir untuk meningkatkan densitas energi adalah kapasitas spesifik massa, yang merupakan jumlah muatan per satuan massa bahan katoda yang dapat disimpan atau dilepaskan. Dari rumus kimia LFP, satu mol LFP hanya dapat menginterkalasi satu mol ion litium, yang sesuai dengan kapasitas spesifik-massa teoritis 170 miliamp-jam per gram. Pada kenyataannya, kapasitas baterai LFP komersial hanya sekitar 130, dan bisa lebih rendah dalam penggunaan tingkat tinggi. Masalah kapasitas ini merupakan batasan yang signifikan pada kepadatan energi LFP.

Mekanisme elektrokimia yang mendasari adalah kinerja kinetik bahan katoda, yaitu konduktivitas elektron dan ion lithium. Jika konduktivitasnya sangat rendah, bahan katoda tidak dapat dimanfaatkan sepenuhnya, yang berarti efisiensi penggunaannya rendah. Kuncinya adalah meningkatkan kinerja kinetik untuk mendekati nilai teoretis sebanyak mungkin. Penting untuk dicatat bahwa LFP adalah semikonduktor, dan konduktivitas elektroniknya tidak secara inheren menguntungkan. Saluran transpor ion litium juga merupakan saluran interstisial dengan koefisien difusi yang rendah.

Jadi, meskipun memiliki stabilitas struktural yang sangat baik, namun konduktivitas merupakan kelemahan yang signifikan. Dari perspektif industri, meningkatkan konduktivitas elektronik terutama dicapai melalui nanokristalisasi, pelapisan karbon, dan doping. Saat ini, sebagian besar baterai LFP komersial mengandung partikel LFP berskala nano dengan lapisan karbon, membentuk jaringan konduktif untuk meningkatkan konduktivitas. Namun, kerapatan lapisan pelapis karbon rendah, sehingga ukuran ini saling terpisah dengan kerapatan kemasan, yang membutuhkan peningkatan komprehensif dalam formulasi dan proses sumber karbon.

Sedangkan untuk masalah laju difusi ion lithium, metode yang sama digunakan karena selama pengisian dan pengosongan, difusi ion lithium dan konduksi elektron digabungkan. Contohnya, selama pengosongan, ion lithium berasal dari anoda, dan elektron juga datang secara serentak melalui sirkuit eksternal. Oleh karena itu, meningkatkan laju difusi ion litium juga didekati melalui nanokristalisasi, pelapisan karbon, dan doping. Menurut makalah profesional, mangan adalah elemen doping yang menjanjikan. Faktanya, lithium mangan besi fosfat itu sendiri adalah bahan katoda, dan platform tegangan yang dihasilkan oleh oksidasi ion mangan setinggi 4,1 volt, yang secara signifikan dapat meningkatkan kepadatan energi tanpa meningkatkan biaya secara signifikan.

Namun demikian, karena konduktivitas elektronik yang lebih rendah dari lithium mangan besi fosfat, proses modifikasi yang ada tidak dapat mengimbangi kelemahan ini, sehingga saat ini hanya ada sedikit bahan katoda ini di pasaran. Karena ion mangan secara kimiawi mirip dengan ion besi, ion ini dapat secara seragam berada dalam struktur kristal dalam proporsi berapa pun, sehingga memungkinkan peningkatan doping. Selain itu, karena jari-jari ion mangan sedikit lebih besar, mengganti sebagian besi dengan mangan dapat memperluas kristal untuk meningkatkan efek difusi ion lithium.

Dikatakan bahwa produsen dalam negeri telah memulai penelitian dan pengembangan bahan lithium manganese iron phosphate. Selain hal di atas, proses sintesis seluruh bahan katoda LFP juga terus dioptimalkan. Dengan mengendalikan cacat internal, ukuran partikel, dan jalur transmisi sebanyak mungkin, kepadatan energi dapat ditingkatkan lebih lanjut sampai batas tertentu.

Dapat ditegaskan bahwa evolusi teknologi LFP masih terus berlangsung, dan densitas energinya akan terus meningkat di masa depan. Mengingat LFP juga mempertahankan stabilitas termal yang sangat baik, siklus hidup yang panjang, dan biaya bahan baku yang relatif murah, prospek masa depannya cukup luas

SPIDERWAY LFP Lithium Iron Phosphate Baterai: Memberdayakan Kendaraan Industri dengan Presisi dan Performa

Dalam bidang solusi daya kendaraan industri, SPIDERWAY Baterai lithium iron phosphate (LFP) LFP telah mengukir tempat tersendiri, menawarkan perpaduan antara kinerja tinggi, keamanan, dan keandalan. Baterai ini dirancang khusus untuk memenuhi tuntutan aplikasi industri yang ketat, di mana kinerja dan daya tahan adalah yang terpenting.

Aplikasi dalam Kendaraan Industri

Baterai SPIDERWAY LFP banyak digunakan di seluruh spektrum kendaraan industri. Baterai ini merupakan detak jantung forklift, kereta golf, platform kerja udara, dan banyak lagi, memberikan daya yang stabil yang dibutuhkan kendaraan-kendaraan ini untuk menjalankan fungsinya secara efisien.

Keunggulan Produk dan Merek

Keunggulan baterai SPIDERWAY LFP sangat banyak:

Kinerja Tinggi: Baterai ini memberikan daya dan efisiensi yang luar biasa, memastikan bahwa kendaraan industri dapat bekerja sebaik mungkin tanpa kompromi.
Pengisian Cepat: Meminimalkan waktu henti, baterai ini memungkinkan pengisian daya yang cepat, yang memaksimalkan produktivitas dengan menjaga alat berat tetap beroperasi lebih lama.
Keamanan dan Stabilitas: Dilengkapi dengan Sistem Manajemen Baterai (BMS) yang canggih, baterai SPIDERWAY memastikan pengoperasian yang aman selama proses pengisian daya, sehingga mengurangi risiko kecelakaan.
Umur panjang: Dengan masa pakai yang luar biasa, baterai ini dilengkapi dengan garansi 10 tahun, menawarkan nilai dan keandalan dalam jangka panjang.
Ramah Lingkungan: Baterai SPIDERWAY LFP terbuat dari bahan logam non-berat yang tidak beracun, sesuai dengan penekanan global yang semakin meningkat pada keberlanjutan.

Lini Produksi Otomatis dan Skala Ekonomi

BeritaMenganalisis Keunggulan Kompetitif Industri Baterai Lithium Tiongkok — Menganalisis Keunggulan Kompetitif Industri Baterai Lithium Tiongkok

BeritaKeuntungan dari Pabrik OEM Baterai Forklift Cina — Menganalisis Keunggulan Kompetitif Industri Baterai Lithium Tiongkok

SPIDERWAY telah membangun lini produksi otomatis yang canggih, yang memungkinkan produksi yang presisi dan hasil yang efisien. Hal ini tidak hanya memastikan standar kualitas tinggi di semua produk, tetapi juga memanfaatkan skala ekonomi untuk menawarkan harga yang kompetitif. Produksi tahunan perusahaan melebihi 10.000 baterai lithium, memenuhi permintaan pasar yang terus meningkat secara efisien.

Daya Saing Harga

Dengan menguasai proses produksi dan mempertahankan rantai pasokan yang kuat, SPIDERWAY mampu menghadirkan baterai LFP berkualitas tinggi dengan harga yang kompetitif. Daya saing harga ini didukung oleh komitmen perusahaan terhadap manajemen biaya, yang memastikan bahwa meskipun kualitas tidak pernah dikompromikan, pelanggan menikmati manfaat dari biaya produksi yang dioptimalkan.

Kelas Premium Baterai LFP Sel dari Pemasok Teratas

Menggarisbawahi komitmennya terhadap kualitas, SPIDERWAY mendapatkan sel baterai LFP secara eksklusif dari empat pemasok papan atas: BYD, CATL, EVE Energy, dan LISEHN. Pemasok ini dikenal dengan sel LFP kelas A mereka, yang diperiksa untuk kinerja dan keandalannya. Hal ini memastikan bahwa baterai SPIDERWAY memenuhi persyaratan ketat dari berbagai aplikasi industri, memberikan jaminan yang kuat untuk苛刻的工况要求.

Baterai SPIDERWAY LFP adalah bukti dedikasi perusahaan terhadap inovasi, kualitas, dan kepuasan pelanggan. Ketika dunia bergerak menuju solusi energi yang lebih berkelanjutan dan efisien, SPIDERWAY berada di garis terdepan, menawarkan kendaraan industri daya yang mereka butuhkan untuk melakukan yang terbaik.

Profil Penulis

SpiderWayhttps://tawk.to/chat/6228c78d1ffac05b1d7dc569/1ftnkn0nk

Insinyur penjualan baterai SpiderWay LiFePO4 dengan sepuluh tahun pengalaman dalam baterai kendaraan industri, siap menjawab pertanyaan apa pun yang Anda miliki tentang produk baterai LiFePO4 industri.