4 raisons d'utiliser des batteries au lithium fer phosphate dans les systèmes de stockage

Puisqu'il existe différentes applications, leurs besoins énergétiques diffèrent également. Pour répondre à ces exigences, plusieurs compositions de batteries aux propriétés différentes sont disponibles. Chez HIS, nous utilisons principalement du lithium fer phosphate, connu sous le nom de batteries LiFePO4 ou LFP. Les batteries LFP sont utilisées pour la plupart des applications, car elles sont connues pour les téléphones portables, les ordinateurs portables, les voitures électriques, etc.

Au sein de la vaste catégorie des batteries lithium-ion, les performances des batteries varient en raison du matériau cathodique utilisé. Les batteries lithium-ion sont généralement constituées d'un substrat conducteur, souvent une feuille d'aluminium, recouvert d'un matériau actif pour stocker à la fois les ions lithium et le courant électrique. Les compositions les plus courantes de ces cellules de batterie comprennent le lithium-nickel-cobalt-manganèse (NMC), l'oxyde de lithium-nickel-cobalt-aluminium (NCA) et le phosphate de fer-lithium (LFP).

Sécurité

Les solutions de batteries sûres sont une priorité absolue, c'est pourquoi nous ne faisons aucun compromis sur les caractéristiques de sécurité de nos solutions de batteries. Nos solutions de batteries peuvent résister à des températures, courants, tensions ou courts-circuits excessifs car elles disposent de circuits de protection électrique/mécanique. Par rapport aux autres technologies de cellules LIB, la technologie LFP offre plus de sécurité. Si un court-circuit se produit ou si un objet est heurté par un objet susceptible de pénétrer dans les cellules de la batterie, la plupart des batteries commenceront à brûler ou à exploser. Les batteries qui restent stables dans les conditions probables ci-dessus sont considérées comme fiables pour une utilisation dans le BESS. De nombreuses batteries actuellement disponibles sur le marché ne réussissent pas ce test et ne conviennent donc pas à une utilisation dans les systèmes de stockage par batteries.

Cependant, dans d'autres batteries, les matériaux chimiques et thermiques instables des cathodes (par exemple NMC) peuvent déclencher des réactions chimiques exothermiques au sein d'une cellule. Cette réaction exothermique se produit en raison d'une génération de chaleur excessive due à une surcharge, à des courts-circuits internes ou externes, à une contamination pendant la production, à une exposition à une chaleur excessive ou à des dommages mécaniques. La température interne d'une cellule augmente lorsque la libération d'énergie thermique augmente la vitesse de réaction de la chimie de la cellule. Si un certain seuil de température est dépassé, la réaction auto-accélérée devient incontrôlable et conduit à un emballement thermique. Cela pourrait provoquer un incendie, voire une explosion, de la cellule de la batterie. La situation est encore aggravée par la libération d'oxygène du matériau cathodique, ce qui rend l'incendie extrêmement difficile à éteindre.

Contrairement aux autres batteries, les batteries LiFePO4 ne subissent jamais d'instabilité thermique. Cela élimine le risque de surchauffe et d’éventuels incendies. Avec un profil de température stable dans des conditions extrêmes, les batteries LFP présentent un comportement thermique stable (jusqu'à 300°C) et ne s'enflamment pas automatiquement (en raison d'une surcharge). Cependant, avec les cellules NMC ou NCA, un court-circuit peut générer une température très élevée, supérieure à 700°C, qui peut faire fondre le séparateur et se propager aux autres cellules. Il en résulte un incendie qui ne peut même pas être éteint sous l'eau, car l'oxygène nécessaire à la combustion est déjà contenu dans le matériau de la batterie. Par conséquent, la batterie LFP est le choix privilégié pour une utilisation dans les systèmes de stockage sur batterie.

Longévité & Stabilité du cycle

Lorsque les cellules de la batterie sont exposées à des changements chimiques, thermiques et mécaniques, leur capacité d'origine perd un peu à chaque processus de charge et de décharge (cycle de fonctionnement). Cela signifie simplement qu’il stocke de moins en moins d’énergie au fil du temps. Vous le saurez peut-être également grâce à votre téléphone portable lorsqu'après 2 ans, même une batterie complètement chargée ne dure qu'une demi-journée.

En raison de la tension de cellule légèrement inférieure de 3,2 V, les cellules LFP ont une densité d'énergie légèrement inférieure à celle des cellules NMC. Cependant, cet inconvénient initial est rapidement compensé par leur stabilité de cyclage jusqu'à dix fois supérieure, offrant des avantages significatifs à long terme. À chaque cycle de fonctionnement, les cellules NMC vieillissent et après 2 500 à 3 000 cycles, 80 % de leur capacité d'origine subsiste. Cela compense le coût initial légèrement plus élevé de l’utilisation du phosphate de fer et de lithium au fil du temps.

Étant donné que les besoins en batterie sont plus élevés dans les applications mobiles, les batteries LFP offrent une durée de vie plus longue dans les appareils portables et mobiles. En raison de la durée de vie plus longue des systèmes de stockage par batterie dotés de la technologie LFP dans les applications stationnaires, les coûts relatifs de stockage (Levelized Cost of Storage ou LCOS) peuvent être réduits jusqu'à 50 % sur leur durée de vie par rapport aux batteries NMC.

Technologie éprouvée

La technologie LFP utilisée dans les solutions HIS-Energy garantit des performances spécifiques même lorsque la batterie approche de la fin de son cycle de vie. De plus, l’effet mémoire des cellules LFP les rend supérieures aux autres LIB. Souvent, une décharge partielle d’une batterie entraîne une perte de capacité, également connue sous le nom d’effet mémoire. La batterie « mémorise » ses besoins énergétiques et s'ajuste au fil du temps pour fournir uniquement la quantité d'énergie nécessaire aux cycles de décharge précédents, plutôt que la pleine capacité d'origine.

Les batteries au lithium fer phosphate ont une densité de puissance élevée par rapport aux autres LIB. Cela permet à la batterie LFP d'avoir des courants de charge et de décharge ainsi qu'une capacité de charge d'impulsion accrue. Avec des courants plus élevés, les cellules LFP peuvent être chargées rapidement, mais une charge rapide constante réduit la durée de vie de cette batterie. Cet effet de charge rapide se produit dans une moindre mesure avec les cellules LFP. La conception intelligente du système peut créer des solutions rentables pour les applications stationnaires qui trouvent l'équilibre parfait entre les taux de charge et de décharge, la stabilité du cycle et la durée de vie. Cette approche permet de réduire le coût global de stockage (LCOS) tout au long de la durée de vie du système, garantissant à la fois l'efficacité et la valeur à long terme.

Batteries respectueuses de l'environnement

Le LFP est unique parmi les matériaux cathodiques car sa composition chimique se présente naturellement sous forme de minéral et aucune matière première supplémentaire n'est requise pour les réactions chimiques. C'est pourquoi nos solutions de batteries ne contiennent ni cobalt ni nickel, car ce sont des métaux lourds toxiques ayant un impact sur l'environnement. Dans les cellules LFP, tout le lithium est utilisé pour la réaction chimique. En revanche, les autres batteries lithium-ion n'utilisent qu'environ 50 à 60 % du lithium, car une utilisation plus élevée peut entraîner une instabilité de la structure des couches ou le lithium restant devient une partie de la structure cristalline de la cathode. Cette efficacité réduit la quantité de lithium requise par kWh d'environ 140 grammes (dans les batteries NMC/NCA) à environ 80 grammes dans les cellules LFP.

Batteries LFP - La technologie la plus sûre pour les applications

Les batteries au lithium fer phosphate sont fiables, sûres et robustes par rapport aux batteries lithium-ion conventionnelles. Les systèmes de stockage sur batterie LFP offrent des avantages exceptionnels à long terme avec jusqu'à 10 fois plus de cycles de charge par rapport aux batteries LCO et NMC et un faible coût total de possession (TCO). Ils offrent des performances fiables avec un minimum de maintenance, ce qui en fait un investissement solide qui garantit à la fois la sécurité et une fonctionnalité durable.

Les batteries LFP sont préférées en raison de leur stabilité de cycle, de leur résistance interne plus faible, de leur efficacité supérieure et de leur large plage de températures de fonctionnement. Pour les solutions de batterie tout-en-un les plus rapides et les plus sûres, HIS-Energy propose des options premium avec ses batteries premium de 215 kW et 233 kW. Nos solutions énergétiques intégrées à un système de gestion de batterie (BMS) sont conçues pour vos applications commerciales et industrielles.