Connaissances complètes sur les batteries LiFePO4 (batterie lithium fer phosphate LFP)

Haute densité énergétique

Selon certaines sources, la densité énergétique des batteries LiFePO4 carrées à boîtier en aluminium produites en 2018 était d'environ 160 Wh/kg. En 2019, d'excellents fabricants de batteries ont atteint des niveaux de 175 à 180 Wh/kg, et quelques fabricants exceptionnels utilisant la technologie d'empilage et des capacités supérieures ont atteint 185 Wh/kg.

Bonnes performances en matière de sécurité

Le matériau de l'électrode positive des batteries LiFePO4 présente des propriétés électrochimiques relativement stables, ce qui assure la stabilité de la plateforme de charge et de décharge. Par conséquent, la structure de la batterie ne change pas pendant la charge et la décharge, et elle ne brûle ni n'explose. Même dans des conditions particulières telles que court-circuit, surcharge, compression ou perforation, elle reste très sûre.

Longue durée de vie

La durée de vie d'une batterie LiFePO4 est généralement de 2 000 cycles, voire de plus de 3 500 cycles. Pour le marché du stockage d'énergie, une durée de vie de 8 à 10 ans est requise avec plus de 4 000 à 5 000 cycles, ce qui est supérieur aux plus de 1 000 cycles d'une batterie ternaire et aux quelque 300 cycles d'une batterie plomb-acide longue durée.

Selon certaines sources, la densité énergétique des batteries LiFePO4 carrées à boîtier en aluminium produites en 2018 était d'environ 160 Wh/kg. En 2019, d'excellents fabricants de batteries ont atteint des niveaux de 175 à 180 Wh/kg, et quelques fabricants exceptionnels utilisant la technologie d'empilage et des capacités supérieures ont atteint 185 Wh/kg.

Application dans l'industrie des véhicules à énergie nouvelle

Dans le cadre du « Plan de développement de l'industrie chinoise des véhicules à énergies nouvelles et économes en énergie », l'objectif est d'atteindre un volume cumulé de production et de vente de 5 millions de véhicules à énergies nouvelles d'ici 2020, positionnant ainsi le secteur chinois des véhicules à économie d'énergie et à énergies nouvelles parmi les leaders mondiaux. Les batteries lithium-fer-phosphate, réputées pour leur sécurité et leur rentabilité, sont largement utilisées dans les voitures particulières, les bus, les véhicules logistiques et les véhicules électriques à basse vitesse. Bien que les batteries ternaires dominent actuellement le secteur des véhicules particuliers à énergies nouvelles en raison de leur densité énergétique avantageuse grâce aux subventions nationales, les batteries lithium-fer-phosphate conservent un avantage indispensable dans les secteurs des bus et des véhicules logistiques. En 2018, les batteries lithium-fer-phosphate représentaient respectivement environ 76 %, 81 % et 78 % des 5e, 6e et 7e lots des « Modèles recommandés pour la promotion et l'application des véhicules à énergies nouvelles », consolidant ainsi leur statut de norme. Dans le secteur des véhicules spéciaux, la proportion de batteries lithium-fer-phosphate dans les 5e, 6e et 7e lots du « Catalogue » en 2018 était d'environ 30 %, 32 % et 40 %, et cette proportion d'applications a progressivement augmenté. L'académicien Yang Yusheng, de l'Académie chinoise d'ingénierie, estime que l'utilisation de batteries lithium-fer-phosphate sur le marché des véhicules électriques à autonomie prolongée améliore non seulement la sécurité des véhicules, mais favorise également leur commercialisation, répondant ainsi aux préoccupations concernant l'autonomie, la sécurité, le prix, la charge et les problèmes de batterie des véhicules 100 % électriques. De nombreux constructeurs automobiles ont lancé des projets de véhicules 100 % électriques à autonomie prolongée entre 2007 et 2013.

Outre les caractéristiques des batteries lithium-ion, les batteries lithium-fer-phosphate de démarrage offrent une puissance instantanée élevée. En remplaçant les batteries plomb-acide traditionnelles par des batteries lithium-ion consommant moins d'un degré d'électricité, et en remplaçant les démarreurs et générateurs traditionnels par des moteurs BSG, elles offrent non seulement une fonction d'arrêt/démarrage au ralenti, mais aussi des fonctions de freinage, de récupération d'énergie en roue libre et au freinage, d'assistance à l'accélération et de régulateur de vitesse électrique.

Les batteries LiFePO4 offrent des avantages uniques, notamment une tension de fonctionnement élevée, une densité énergétique élevée, une longue durée de vie, un faible taux d'autodécharge, l'absence d'effet mémoire et un respect de l'environnement. Elles permettent également une extension continue et conviennent au stockage d'énergie à grande échelle. Leurs applications prometteuses concernent la production d'énergie renouvelable connectée au réseau, l'écrêtement des pointes de consommation, les centrales électriques décentralisées, les onduleurs et les systèmes d'alimentation de secours.

Le courant continu est redressé par le redresseur, puis utilisé pour charger les modules de batteries de stockage d'énergie. Pendant la phase de décharge, le système de stockage d'énergie se décharge vers le réseau ou les charges. Le courant continu des modules de batteries de stockage d'énergie est converti en courant alternatif par l'onduleur, dont la sortie est contrôlée par le système de surveillance central afin de fournir une puissance stable au réseau ou aux charges.

En général, les batteries LiFePO4 hors d'usage des véhicules électriques conservent près de 80 % de leur capacité, dont 20 % restant jusqu'à atteindre le seuil de 60 % pour une mise au rebut complète. Ces batteries peuvent être utilisées dans des applications moins gourmandes en énergie que celles des véhicules électriques, comme les véhicules électriques à basse vitesse et les stations de base de communication, permettant ainsi une utilisation progressive des batteries hors d'usage. Les batteries lithium-fer-phosphate hors d'usage des véhicules conservent une valeur d'utilisation élevée. Le processus d'utilisation progressive des batteries d'énergie se déroule comme suit : récupération des batteries en entreprise, démontage, test et classification, classification par capacité et recombinaison des modules de batterie. Grâce au niveau de préparation des batteries, la densité énergétique résiduelle des batteries lithium-fer-phosphate hors d'usage peut atteindre 60 à 90 Wh/kg, et leur durée de vie en cycles secondaires peut atteindre 400 à 1 000 cycles. Grâce aux progrès de la technologie de préparation des batteries, cette durée de vie peut être encore améliorée. Comparées aux batteries plomb-acide, dont la consommation d'énergie est de 45 Wh/kg et la durée de vie en cycles d'environ 500 cycles, les batteries lithium-fer-phosphate hors d'usage présentent encore des performances supérieures. De plus, les batteries au lithium fer phosphate retirées du marché ont un faible coût, seulement 4 000 à 10 000 yuans/tonne, ce qui les rend très économiques.