Scoprire la superiorità in termini di sicurezza delle batterie al litio-ferro-fosfato rispetto alle batterie al litio ternarie

Comprensione del margine di sicurezza delle batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO4) rispetto alle batterie al litio ternarie

Fosfato di litio e ferro (LiFePO4) e batterie al litio ternarie presentano caratteristiche distinte, soprattutto per quanto riguarda la "densità energetica" e la "sicurezza". Se da un lato le batterie ternarie al litio vantano una maggiore densità di energia, dall'altro vengono spesso sollevati problemi di sicurezza. D'altro canto, le batterie LiFePO4, pur avendo una densità energetica inferiore, sono ampiamente riconosciute per il loro miglior profilo di sicurezza.

Ad esempio, nelle celle 18650 (diametro: 18 mm, altezza: 65 mm), una batteria ternaria al litio può raggiungere una capacità di 3500 mAh, mentre una batteria LiFePO4 raggiunge circa 2000 mAh nello stesso volume.

Perché le batterie al litio ferro fosfato sono ritenute sicure

Le batterie LiFePO4 utilizzano il fosfato di litio e ferro come materiale catodico. Questa composizione è significativamente più stabile rispetto ad alternative come l'ossido di litio e cobalto o i materiali a base di nichel. Il legame P-O del LiFePO4 è eccezionalmente resistente alla rottura, anche a temperature elevate o in condizioni di sovraccarico. Questo attributo riduce al minimo il rischio di problemi legati al calore e impedisce il rilascio di sostanze altamente reattive, aumentando così in modo significativo la sicurezza.

Vantaggi delle batterie al litio ferro fosfato:

1. Durata di vita estesa: Le batterie LiFePO4 possono sopportare oltre 4000 cicli a 80% di profondità di scarica (DOD), che si traducono in una durata di 10-15 anni in scenari di utilizzo tipici.
2. Affidabilità in uso: Anche in condizioni estreme, come nel caso di incidenti stradali, le batterie SPIDERWAY hanno superato rigorosi test di sicurezza e sono certificate per non esplodere.
3. Capacità di ricarica rapida: Queste batterie possono raggiungere una carica completa in soli 40 minuti con l'aiuto di un caricabatterie specializzato che funziona a 1,5C.
4. Tolleranza alle alte temperature: Possono resistere a temperature comprese tra 350 e 500 °C senza compromettere la sicurezza.
5. Grande capacità e nessun effetto memoria: Le batterie sono immuni all'"effetto memoria", garantendo una capacità costante nel tempo.
6. Responsabilità ecologica: Le batterie LiFePO4 non sono tossiche, hanno un impatto ambientale minimo e sono realizzate con materie prime abbondanti ed economiche.

Anche le batterie al litio ternarie, che comunemente incorporano nichel, cobalto e manganese (NCM), presentano alcune caratteristiche di sicurezza:

1. Struttura stabile del catodo: L'ossigeno all'interno della struttura del materiale ternario al litio è stabile e non si libera facilmente, riducendo così la probabilità di incendi o esplosioni.
2. Profilo di tensione coerente: Il processo di produzione consente di ottenere particelle di litio ternario più piccole, con una struttura interna più uniforme. Questa disposizione favorisce la stabilità operativa.
3. Carica e scarica in sicurezza: La capacità di ossidazione dei materiali non è forte e rende difficile il verificarsi di reazioni redox durante i cicli di carica e scarica, garantendo così un ambiente operativo più sicuro.

Tuttavia, le batterie al litio ternarie possono comportare rischi per la sicurezza in condizioni estreme:

• In scenari ad alto impatto, come gli incidenti stradali, il diaframma della batteria potrebbe danneggiarsi, provocando un cortocircuito. Il calore generato può innescare una fuga termica, facendo aumentare rapidamente la temperatura oltre i 300°C.
• La stabilità termica delle batterie ternarie al litio è inferiore a quella delle LiFePO4, in quanto possono decomporsi a temperature inferiori a 300°C, portando potenzialmente a una rapida deflagrazione.

Quale batteria è più sicura?

La principale distinzione di sicurezza tra i due tipi di batterie si basa sui materiali dei catodi. Le batterie al litio ternarie iniziano a decomporsi a circa 200°C, rilasciando ossigeno e accelerando la combustione dell'elettrolita, che può provocare un incendio. Al contrario, le batterie SPIDERWAY LiFePO4 mantengono la stabilità fino a 700-800°C e non rilasciano molecole di ossigeno, riducendo la probabilità di combustione.

È importante notare che la sicurezza non dipende solo dai materiali. La sicurezza complessiva di un sistema di batterie dipende dalla Batteria Sistema di gestione (BMS), che controlla il sovraccarico, il sovraccarico, la temperatura e la corrente per prevenire gli incidenti.

Sebbene le batterie al litio ternarie siano più soggette a incendi in condizioni estreme, un robusto BMS può mitigare questi rischi. Le batterie LiFePO4 sono intrinsecamente più sicure grazie alla loro composizione chimica, ma richiedono comunque una gestione adeguata del sistema per garantire la sicurezza assoluta. Pertanto, non è corretto etichettare le batterie al litio ternarie come intrinsecamente insicure o le batterie LiFePO4 come sempre completamente sicure: entrambe si basano molto su una progettazione e una gestione attenta.

Profilo dell'autore

SpiderWay

L'ingegnere di vendita delle batterie LiFePO4 di SpiderWay, con dieci anni di esperienza nel settore delle batterie per veicoli industriali, è pronto a rispondere a qualsiasi domanda sui prodotti delle batterie LiFePO4 industriali.

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