Phosphate de fer lithium – IBUvolt® LFP

Matériau cathodique dans les batteries lithium-ion

IBUvolt® LFP400 est un matériau cathodique utilisé dans les batteries modernes. Grâce à sa grande stabilité, le LFP (lithium-phosphate de fer, LiFePO4) est considéré comme un matériau de batterie particulièrement sûr et est utilisé dans l'électromobilité, le stockage d'énergie stationnaire et dans les batteries de diverses autres applications.

Le site IBU-tec de Weimar produit du LFP depuis plus de 10 ans. Le matériau cathodique maintenant disponible sous le nom d'IBUvolt® LFP est le résultat d'un développement intégrale du produit et du processus, dans lequel nous pouvons offrir un matériau de haute qualité avec une capacité de charge rapide et une excellente stabilité à long terme lors de nombreux cycles de charge. Ceci est grâce à des années d'expérience dans la technologie des procédés thermiques.

Conçu pour une durée de vie exceptionnelle: Plus de 10.000 cycles de charge et de décharge

Charge rapide de la batterie: 80% SOC à 5C

Conductivité améliorée: Moins de pertes thermiques pendant les cycles de charge et décharge

Processus de production évolutif et continu: Synthèse efficace avec moins de sous-produits et déchets

LFP dans différentes distributions de tailles de particules

IBUvolt® est proposé en deux distributions de taille de particules – LFP200 et LFP400. LFP400 est une forme plus grossière de poudre LFP (d99 ~40µm) avec une bonne densité d'énergie volumétrique (Wh/L), une très bonne puissance spécifique (W/g) et une excellente durée de vie de cycle.

LFP200 est une forme plus fine (d99 ~20µm) de LFP. En le mélangeant avec des poudres de batterie plus grossières, comme notre LFP400, il est possible d'obtenir un compactage plus élevé pour améliorer la densité énergétique volumétrique de l'électrode, ce qui peut avoir des avantages sur les performances de la batterie. Les deux matériaux de batterie peuvent être utilisés dans un rapport de 1:4 environ.

 IBUvolt® LFP400IBUvolt® LFP200LFP400 : LFP200 (4:1)
Taille des particules d50 [µm]11,15,88
Taille des particules d99 [µm]37,919,133
Densité de tassement [g/cm³]1,0 – 1,40,9 – 1,31
Densité de l'électrode [g/cm³]2,3*2,1*2,4*
Capacité spécifique [mAh/g]≥ 149tbd≥ 147
Densité énergétique [Wh/l]1131tbd> 1165
Fiche techniqueTéléchargerTélécharger 

* Exemple de cellules de test de laboratoire

Notre production de phosphate de fer lithié

Depuis plus de 10 ans, IBU-tec participe au développement et à la production de matériaux cathodiques LFP. Les matériaux de base passent d'abord par un séchage par atomisation, sont affinés dans un four rotatif et sont ensuite broyés. Ceci amène une excellente performance de production avec une qualité élevée.

Longévité et stabilité des cycles d'IBUvolt® LFP

IBUvolt® LFP maintient sa capacité pendant des milliers de cycles de charge – une durée de vie comparativement longue. Ainsi, pour des coûts d'acquisition comparables, les coûts spécifiques par cycle de charge ou par kilomètre sont réduits jusqu'à 50 % grâce à une durée de fonctionnement nettement plus longue. De plus, grâce à sa grande stabilité thermique, la batterie LFP offre une plus grande sécurité contre les incendies que les matériaux cathodiques alternatifs. Le risque d'incendies de batterie incontrôlables est nettement réduit – un avantage indéniable pour l'utilisation dans les moyens de transport et les grands systèmes de stockage d'énergie stationnaires.

Taille des particules et efficacité dans la fabrication de la batterie

IBUvolt® LFP a été optimisé pour une bonne maniabilité dans la production de cellules de batteries à l'échelle industrielle. Le procédé de fabrication produit des granulés ronds avec une taille moyenne de particules d'environ 11 µm et 6 µm pour LFP400 et LFP200 respectivement.

La teneur en carbone relativement élevée (3,5 à 3,9 % en poids) présente l'avantage d'une conductivité électrique élevée. Dans la cellule de batterie, la résistance interne diminue ainsi et moins d'énergie électrique est transformée en chaleur. Cela augmente l'efficacité énergétique et la sécurité par rapport à d'autres produits LFP ayant une conductivité plus faible. De plus, la haute teneur en carbone du LFP IBUvolt® permet d'utiliser moins de suie conductrice lors de la fabrication de la cathode, ce qui signifie des économies sur les coûts de production des cellules.

Vitesse de charge de la batterie

Comparé à d'autres marques de lithium phosphate de fer, IBUvolt® LFP présente une stabilité de taux nettement plus élevée lors du processus de charge. Il est donc possible d'utiliser des courants de charge plus élevés, ce qui est particulièrement souhaitable dans le domaine automobile. Avec des cellules d'essai prismatiques, plus de 80 % de la capacité des cellules ont pu être chargées en 12 minutes.

Contexte des batteries au lithium-phosphate de fer

Les systèmes de stockage d'énergie sont une technologie clé précieuse pour ne pas dépendre des matières premières fossiles pour la production d'énergie et pour pouvoir utiliser d'autres sources, comme l'énergie éolienne et les installations photovoltaïques. Les accumulateurs actuellement disponibles sont pour la plupart basés sur la technologie éprouvée des batteries lithium-ion. Les accumulateurs lithium-ion sont constitués de quatre composants de base qui forment les cellules de la batterie : Cathode, anode, séparateur et électrolyte. IBU-tec dispose d'une longue expérience dans la fabrication de matériaux cathodiques au phosphate de fer lithié (LFP ou LiFePO4).

Lors de la charge d'une batterie lithium-ion ou d'accumulateurs lithium-ion, les ions de lithium sont transportés de la cathode à l'anode à travers la couche d'électrolyte. Dans l'anode, qui est souvent constituée de graphite ou d'autres matériaux riches en carbone, le lithium est stocké de manière réversible en absorbant des électrons. Lors de la décharge de la batterie, ce processus s'inverse. La couche anodique riche en lithium cède des électrons et les ions de lithium qui en résultent sont transportés vers la cathode. Le flux de courant qui en résulte peut être utilisé par des consommateurs électriques. Ce cycle peut être répété plusieurs fois dans le cas des batteries, mais certains effets de mémoire sont inévitables. Plus la batterie et les matériaux utilisés, comme le phosphate de fer et de lithium, sont de haute qualité, plus la durée de vie peut être élevée.

Le phosphate de fer lithié prend de plus en plus d'importance en tant que matériau cathodique dans les batteries modernes. Selon l'application finale et le domaine d'utilisation – que ce soit dans le domaine de l'e-mobilité ou du stockage stationnaire de l'énergie – les exigences sont différentes.

La désignation LFP dérive de la formule brute LiFePO4. Les cathodes LFP sont exemptes de nickel, un métal lourd, et de cobalt, une matière première critique. Par rapport à d'autres matériaux de cathode, le LFP présente en outre des avantages en termes de longévité et de sécurité.