LiFePO4 배터리

리튬 철 인산 배터리는 양극 재료로 리튬 철 인산(LiFePO4)을 사용하고 음극 재료로 탄소를 사용하는 리튬 이온 배터리입니다.
충전 과정에서는 리튬 철 인산화물(LiFePO4)의 리튬 이온 일부가 용출되어 전해질을 통해 음극으로 이동한 후, 음극 탄소 재료에 매립됩니다. 동시에 양극에서 전자가 방출되어 외부 회로를 통해 음극에 도달하여 화학 반응의 균형을 유지합니다. 방전 과정에서는 음극에서 리튬 이온이 용출되어 전해질을 통해 양극에 도달합니다. 동시에 음극에서 전자가 방출되어 외부 회로를 통해 양극에 도달하여 외부 세계에 에너지를 제공합니다.
LiFePO4 배터리는 작동 전압이 높고, 에너지 밀도가 높고, 수명 주기가 길고, 안전 성능이 우수하고, 자가 방전율이 낮으며, 메모리 효과가 없다는 장점이 있습니다.
배터리 구조적 특징
리튬 인산철 배터리의 왼쪽은 올리빈 구조의 LiFePO4 소재로 구성된 양극으로, 알루미늄 호일로 배터리 양극과 연결되어 있습니다. 오른쪽은 탄소(흑연)로 구성된 음극으로, 구리 호일로 배터리 음극과 연결되어 있습니다. 가운데에는 폴리머 분리막이 있어 양극과 음극을 분리합니다. 리튬 이온은 분리막을 통과할 수 있지만 전자는 통과할 수 없습니다. 배터리 내부는 전해질로 채워져 있으며, 금속 케이스로 밀봉되어 있습니다.

리튬철인산 배터리의 특징
더 높은 에너지 밀도

보도에 따르면, 2018년에 양산된 사각형 알루미늄 쉘 리튬인산철 배터리의 에너지 밀도는 약 160Wh/kg입니다. 2019년에는 일부 우수한 배터리 제조업체들이 175~180Wh/kg 수준을 달성할 것으로 예상됩니다. 칩 기술과 용량이 더욱 향상되어 185Wh/kg까지 달성할 수 있습니다.
좋은 안전 성능
리튬 인산철 배터리의 양극재는 전기화학적 성능이 비교적 안정적이어서 안정적인 충방전 플랫폼을 갖추고 있습니다. 따라서 충방전 과정에서 배터리 구조가 변하지 않고 발화 및 폭발하지 않으며, 충전, 압착, 침술 등 특수 조건에서도 매우 안전합니다.

긴 수명

리튬철인산철 배터리의 1C 사이클 수명은 일반적으로 2,000회, 심지어 3,500회 이상에 달합니다. 에너지 저장 시장에서는 4,000~5,000회 이상을 요구하여 8~10년의 사용 수명을 보장하는데, 이는 3원계 배터리의 1,000회 사이클보다 높습니다. 장수명 납축전지의 사이클 수명은 약 300회입니다.
리튬철인산배터리의 산업적 응용

신에너지 자동차 산업의 응용

중국의 "에너지 절약 및 신에너지 자동차 산업 발전 계획"은 "중국 신에너지 자동차 개발의 전반적인 목표는 2020년까지 신에너지 자동차의 누적 생산 및 판매량을 500만 대까지 늘리고, 중국의 에너지 절약 및 신에너지 자동차 산업 규모를 세계 선두로 끌어올리는 것"이라고 제시합니다. 리튬 인산철 배터리는 안전성이 우수하고 원가가 저렴하다는 장점으로 승용차, 물류 차량, 저속 전기 자동차 등에 널리 사용됩니다. 정책의 영향으로 삼원계 배터리가 에너지 밀도의 이점을 바탕으로 주도적인 위치를 차지하고 있지만, 리튬 인산철 배터리는 여전히 승용차, 물류 차량 등 분야에서 대체할 수 없는 우위를 점하고 있습니다. 승용차 분야에서는 리튬인산철전지가 2018년 "신에너지자동차 보급 및 적용 추천 모델 카탈로그"(이하 "카탈로그") 5차, 6차, 7차 배치에서 각각 약 76%, 81%, 78%를 차지하며 여전히 주류를 유지하고 있습니다. 특수차 분야에서는 리튬인산철전지가 2018년 "카탈로그" 5차, 6차, 7차 배치에서 각각 약 30%, 32%, 40%를 차지하며 적용 비중이 점차 높아지고 있습니다.
중국공정원 원사 양위성(楊宇生)은 장거리 전기차 시장에서 리튬철인산철 배터리를 사용하면 차량 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 장거리 전기차의 시장화를 촉진하여 순수 전기차의 주행 거리, 안전성, 가격, 비용 문제를 해결할 수 있다고 주장합니다. 충전에 대한 불안감, 배터리 문제 등도 해소될 것으로 예상됩니다. 2007년부터 2013년까지 많은 자동차 회사들이 장거리 순수 전기차 프로젝트를 시작했습니다.

전원에서 응용 프로그램을 시작하세요

스타터 리튬 인산철 배터리는 동력 리튬 배터리의 특성 외에도 순간적으로 높은 출력을 낼 수 있습니다. 기존 납축 ​​배터리는 1kW 미만의 에너지를 가진 동력 리튬 배터리로 대체되고, 기존 스타터 모터와 발전기는 BSG 모터로 대체됩니다. BSG 모터는 공회전, 시동-정지 기능뿐만 아니라 엔진 정지 및 관성 주행, 관성 주행 및 제동 에너지 회수, 가속 부스터, 전기 크루즈 기능도 제공합니다.

에너지 저장 시장의 응용 분야

LiFePO4 배터리는 높은 작동 전압, 높은 에너지 밀도, 긴 사이클 수명, 낮은 자가 방전율, 메모리 효과 없음, 녹색 환경 보호 등과 같은 일련의 고유한 장점을 가지고 있으며 무단계 확장을 지원하여 대규모 전기 에너지 저장에 적합하며 재생 에너지 발전소에서 발전의 안전한 계통 연결, 전력망 피크 조절, 분산형 발전소, UPS 전원 공급 및 비상 전원 공급 시스템 분야에서 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다.
국제 시장조사 기관인 GTM Research가 최근 발표한 최신 에너지 저장 보고서에 따르면, 2018년 중국에서 그리드 측 에너지 저장 프로젝트가 적용되면서 리튬 철인산염 배터리 소비가 지속적으로 증가했습니다.
에너지 저장 시장의 성장에 힘입어 최근 몇 년간 일부 전력 배터리 기업들은 리튬인산철 배터리의 새로운 응용 시장을 개척하기 위해 에너지 저장 사업을 전개해 왔습니다. 초장수명, 안전한 사용, 대용량, 친환경성 등의 특징으로 인해 리튬인산철 배터리는 에너지 저장 분야로의 전환이 가능하며, 이는 가치 사슬을 확장하고 새로운 비즈니스 모델 구축을 촉진할 것입니다. 또한, 리튬인산철 배터리를 지원하는 에너지 저장 시스템은 시장의 주류로 자리 잡았습니다. 보고서에 따르면, 리튬인산철 배터리는 전기 버스, 전기 트럭, 사용자 측 및 계통 측 주파수 조정에 사용되기 위해 시도되고 있습니다.
1. 풍력 발전이나 태양광 발전과 같은 재생에너지 발전은 계통에 안전하게 연결되어 있습니다. 풍력 발전은 본질적으로 무작위성, 간헐성, 그리고 변동성이 있기 때문에 대규모 개발은 전력 시스템의 안전한 운영에 중대한 영향을 미칠 수밖에 없습니다. 풍력 발전 산업, 특히 우리나라 대부분의 풍력 발전 단지가 "대규모 중앙 집중형 개발 및 장거리 송전" 방식으로 급속히 발전함에 따라, 대규모 풍력 발전 단지의 계통 연계 발전은 대규모 전력망의 운영 및 제어에 심각한 문제를 야기합니다.
태양광 발전은 주변 온도, 태양광 강도, 기상 조건의 영향을 받으며, 태양광 발전은 불규칙적인 변동의 특징을 보입니다. 우리나라는 "분권형 개발, 저전압 현장 접속"과 "대규모 개발, 중·고전압 접속"의 발전 추세를 보이고 있으며, 전력망 피크 조절 및 전력 시스템의 안전 운영에 대한 요구가 높아지고 있습니다.
따라서 대용량 에너지 저장 제품은 전력망과 재생에너지 발전 간의 모순을 해결하는 핵심 요소가 되었습니다. 리튬철인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 빠른 작동 조건 전환, 유연한 운영 방식, 고효율, 안전 및 환경 보호, 그리고 뛰어난 확장성을 특징으로 합니다. 지역 전압 제어 문제를 해결하고 재생에너지 발전의 신뢰성을 향상시키며 전력 품질을 개선하여 재생에너지가 지속적이고 안정적인 전력 공급원이 될 수 있도록 지원합니다.
용량과 규모의 지속적인 확장과 통합 기술의 지속적인 성숙으로 에너지 저장 시스템 비용은 더욱 낮아질 것입니다. 장기적인 안전성 및 신뢰성 시험을 거친 후, 리튬인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 풍력 및 태양광 발전과 같은 재생 에너지 분야에 활용될 것으로 예상됩니다. 에너지 생산의 안전한 계통 연계 및 전력 품질 향상에 널리 활용되고 있습니다.
2. 전력망 피크 조절. 전력망 피크 조절의 주요 수단은 항상 양수 발전소였습니다. 양수 발전소는 상부와 하부 저수지, 두 개의 저수지를 건설해야 하는데, 지리적 제약이 크고 평야 지역에 건설하기 어려우며 부지 면적이 넓고 유지 보수 비용도 높습니다. 양수 발전소를 대체하는 리튬철인산배터리 에너지 저장 시스템은 전력망의 피크 부하에 대응할 수 있으며, 지리적 제약 없이 입지 선정이 자유롭고 투자 및 부지 점유가 적으며 유지 보수 비용도 저렴하여 전력망 피크 조절 과정에서 중요한 역할을 할 것입니다.
3 분산형 발전소. 대규모 전력망 자체의 결함으로 인해 전력 공급의 품질, 효율, 안전성 및 신뢰성 요건을 보장하기 어렵습니다. 중요 단위 및 기업의 경우, 백업 및 보호를 위해 이중 전원 공급 장치 또는 여러 전원 공급 장치가 필요한 경우가 많습니다. 리튬 인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 전력망 고장 및 다양한 예상치 못한 사건으로 인한 정전을 줄이거나 방지하고, 병원, 은행, 지휘통제센터, 데이터 처리 센터, 화학 소재 산업 및 정밀 제조 산업에 안전하고 안정적인 전력 공급을 보장합니다. 이는 중요한 역할을 합니다.
4. UPS 전원 공급. 중국 경제의 지속적이고 빠른 발전으로 UPS 전원 공급 장치 사용자의 요구가 분산화되었으며, 이로 인해 더 많은 산업과 기업이 UPS 전원 공급에 대한 지속적인 수요를 갖게 되었습니다.
납산 배터리와 비교했을 때, 리튬 철 인산 배터리는 긴 사이클 수명, 안전성 및 안정성, 녹색 환경 보호, 낮은 자가 방전율 등의 장점이 있습니다. 앞으로 널리 사용될 것입니다.

다른 분야의 응용

리튬철인산철 배터리는 우수한 사이클 수명, 안전성, 저온 성능 등의 장점으로 군사 분야에서도 널리 사용되고 있습니다. 2018년 10월 10일, 산둥성의 한 배터리 회사가 제1회 칭다오 군민 융합 기술 혁신 성과 전시회에 참여하여 -45℃ 군용 초저온 배터리를 포함한 다양한 군수 제품을 전시했습니다.