LiFePO4 baterija

Teslina poročila za tretje četrtletje 2021 so napovedala prehod na LiFePO4 baterije kot nov standard v svojih vozilih.Toda kaj pravzaprav so LiFePO4 baterije?

NEW YORK, NEW YORK, ZDA, 26. maj 2022 /EINPresswire.com / — Ali so boljša alternativa Li-Ion baterijam?Kako se te baterije razlikujejo od drugih baterij?

Uvod v LiFePO4 baterije

Baterija z litij-železovim fosfatom (LFP) je litij-ionska baterija s hitrejšimi stopnjami polnjenja in praznjenja.Gre za akumulatorsko baterijo z LiFePO4 kot katodo in grafitno ogljikovo elektrodo s kovinsko podlago kot anodo.

Baterije LiFePO4 imajo nižjo energijsko gostoto kot litij-ionske baterije in nižje delovne napetosti.Imajo nizko stopnjo praznjenja z vodoravnimi krivuljami in so varnejši od litij-ionskih.Te baterije so znane tudi kot litij-ferofosfatne baterije.

Izum LiFePO4 baterij

LiFePO4 baterije sta izumila John B. Goodenough in Arumugam Manthiram.Bili so med prvimi, ki so določili materiale, uporabljene v litij-ionskih baterijah.Anodni materiali niso idealni za litij-ionske baterije zaradi nagnjenosti k takojšnjemu kratkemu stiku.

Znanstveniki so ugotovili, da so katodni materiali boljši v primerjavi s katodami litij-ionskih baterij.To je še posebej opazno pri različicah baterije LiFePO4.Izboljšajo stabilnost in prevodnost ter izboljšajo številne druge vidike.

Te dni LiFePO4 baterije najdemo povsod in imajo različne uporabe, vključno z uporabo v čolnih, solarnih sistemih in vozilih.Baterije LiFePO4 ne vsebujejo kobalta in so cenejše od večine alternativ.Je netoksičen in ima daljši rok trajanja.

Specifikacije baterije LFP -

Funkcija sistemov za upravljanje baterij v LFP baterijah

LFP baterije so sestavljene iz več kot le povezanih celic;imajo sistem, ki zagotavlja, da baterija ostane v varnih mejah.Sistem za upravljanje baterije (BMS) ščiti, nadzoruje in nadzoruje baterijo v pogojih delovanja, da zagotovi varnost in podaljša življenjsko dobo baterije.

Funkcija sistemov za upravljanje baterij v LFP baterijah -

Kljub temu, da so litij-železo-fosfatne celice bolj tolerantne, so vseeno nagnjene k prenapetosti med polnjenjem, kar zmanjšuje zmogljivost.Material, uporabljen za katodo, se lahko pokvari in izgubi svojo stabilnost.BMS uravnava izhodno moč vsake celice in zagotavlja vzdrževanje največje napetosti baterije.

Ko se materiali elektrod razgradijo, postane podnapetost resna skrb.Če napetost katere koli celice pade pod določeno mejno vrednost, BMS odklopi baterijo iz tokokroga.Služi tudi kot povratna zapora v primeru prevelikega toka in prekine delovanje med kratkim stikom.

LiFePO4 baterije v primerjavi z litij-ionskimi baterijami

Baterije LiFePO4 niso primerne za nosljive naprave, kot so ure.Imajo nižjo energijsko gostoto kot katera koli druga litijeva baterija.Vendar pa so najboljša stvar za sisteme sončne energije, avtodome, vozičke za golf, bas čolne in električna motorna kolesa.

★Ena od glavnih prednosti teh baterij je njihova življenjska doba.

Te baterije lahko zdržijo več kot 4x dlje kot druge.So varnejši in lahko dosežejo do 100% globino praznjenja, kar pomeni, da jih je mogoče uporabljati dlje časa.

Spodaj so dodatni razlogi, zakaj so te baterije boljša alternativa Li-ion baterijam.

★Nizki stroški

LFP baterije so sestavljene iz železa in fosforja, ki se pridobivajo v ogromnem obsegu in so poceni.Ocenjuje se, da je cena LFP baterij kar 70 odstotkov nižja na kg od NMC baterij, bogatih z nikljem.Njegova kemična sestava zagotavlja cenovno ugodnost.Najnižje prijavljene cene celic za baterije LFP so prvič leta 2020 padle pod 100 USD/kWh.

★Majhen vpliv na okolje
LFP baterije ne vsebujejo niklja ali kobalta, ki sta draga in imata velik vpliv na okolje.Te baterije so polnilne, kar kaže na njihovo okolju prijaznost.

★ Izboljšana učinkovitost in zmogljivost
Baterije LFP so znane po dolgem življenjskem ciklu, zaradi česar so priljubljena izbira za aplikacije, ki zahtevajo zanesljivo in dosledno izhodno moč skozi čas.Pri teh baterijah se zmogljivost izgublja počasneje kot pri drugih litij-ionskih baterijah, kar dolgoročno pomaga ohranjati njihovo zmogljivost.Poleg tega imajo nižjo delovno napetost, kar ima za posledico manjši notranji upor in višje hitrosti polnjenja/praznjenja.

★ Izboljšana varnost in stabilnost
LFP baterije so termično in kemično stabilne, zato je manj verjetno, da bodo eksplodirale ali se vnele.LFP proizvede eno šestino toplote NMC, bogatega z nikljem.Ker je vez Co-O v LFP baterijah močnejša, se atomi kisika sproščajo počasneje, če pride do kratkega stika ali pregrevanja.Poleg tega v popolnoma napolnjenih celicah ne ostane litij, zaradi česar so zelo odporne na izgubo kisika v primerjavi z eksotermnimi reakcijami, opaženimi v drugih litijevih celicah.

★Majhen in lahek
LFP baterije so skoraj 50 % lažje od litij manganov oksidnih baterij.So do 70 % lažji od svinčenih akumulatorjev.Ko v vozilu uporabljate baterijo LiFePO4, porabite manj plina in imate več manevriranja.Prav tako so majhni in kompaktni, kar vam omogoča, da prihranite prostor na vašem skuterju, čolnu, avtodomu ali industrijski uporabi.

LiFePO4 baterije v primerjavi z nelitijevimi baterijami
Nelitijeve baterije imajo številne prednosti, vendar bodo verjetno srednjeročno zamenjane glede na potencial novih LiFePo4 baterij, saj je starejša tehnologija draga in manj učinkovita.

☆Svinčeve baterije
Svinčevi akumulatorji se morda na prvi pogled zdijo stroškovno učinkoviti, vendar so na koncu dolgoročno dražji.To je posledica dejstva, da potrebujejo pogostejše vzdrževanje in zamenjavo.Baterija LiFePO4 zdrži 2-4 krat dlje brez vzdrževanja.

☆ Gel baterije
Gel baterije, tako kot LiFePO4 baterije, ne potrebujejo pogostega polnjenja in ne izgubijo napolnjenosti med shranjevanjem.Toda gel baterije se polnijo počasneje.Odklopiti jih je treba takoj, ko so popolnoma napolnjeni, da preprečite uničenje.

☆ AGM baterije
Medtem ko je pri baterijah AGM pod 50 % zmogljivosti veliko tveganje, da se poškodujejo, je mogoče baterije LiFePO4 v celoti izprazniti brez tveganja poškodb.Poleg tega jih je težko vzdrževati.

Aplikacije za LiFePO4 baterije
LiFePO4 baterije imajo veliko dragocenih aplikacij, vključno z

●Ribiški čolni in kajaki: na vodi lahko preživite več časa s krajšim časom polnjenja in daljšim časom delovanja.Manjša teža omogoča lažje rokovanje in hitrost med ribolovnimi tekmovanji z velikimi vložki.

●Mobilni skuterji in mopedi: Ni mrtve teže, ki bi vas upočasnila.Za spontana potovanja napolnite baterijo do manjše kapacitete, ne da bi jo poškodovali.

●Solarne konfiguracije: imejte s seboj lahke LiFePO4 baterije, kamor koli vas življenje ponese (tudi na goro ali izven omrežja), da izkoristite sončno moč.

●Komercialna uporaba: To so najvarnejše, najtrdnejše litijeve baterije, zaradi česar so idealne za industrijsko uporabo, kot so stroji za tla, dvižna vrata in drugo.

Poleg tega litij-železo-fosfatne baterije napajajo številne druge naprave, kot so svetilke, elektronske cigarete, radijska oprema, zasilna razsvetljava in drugi predmeti.

Možnosti za implementacijo LFP širokega obsega
Medtem ko so baterije LFP cenejše in bolj stabilne od alternativ, je gostota energije pomembna ovira za široko uporabo.LFP baterije imajo veliko nižjo energijsko gostoto, ki se giblje med 15 in 25 %.Vendar se to spreminja z uporabo debelejših elektrod, kot so tiste, ki se uporabljajo v modelu 3, izdelanem v Šanghaju, ki ima energijsko gostoto 359 Wh/liter.

Zaradi dolgega življenjskega cikla imajo LFP baterije večjo kapaciteto kot Li-ion baterije primerljive teže.To pomeni, da bo energijska gostota teh baterij sčasoma postala bolj podobna.

Druga ovira za množično sprejetje je, da je Kitajska prevladovala na trgu zaradi množice patentov LFP.Ker ti patenti potečejo, se špekulira, da bo proizvodnja LFP, tako kot proizvodnja vozil, lokalizirana.

Večji proizvajalci avtomobilov, kot so Ford, Volkswagen in Tesla, vse pogosteje uporabljajo tehnologijo z zamenjavo formulacij niklja ali kobalta.Nedavna objava Tesle v četrtletni posodobitvi je le začetek.Tesla je zagotovila tudi kratko posodobitev svojega paketa baterij 4680, ki bo imel večjo energijsko gostoto in doseg.Možno je tudi, da bo Tesla uporabil konstrukcijo »cell-to-pack«, da bi kondenziral več celic in prilagodil nižjo energijsko gostoto.

Kljub svoji starosti,LFPin znižanje stroškov baterije je lahko ključnega pomena pri pospeševanju množičnega sprejemanja električnih vozil.Do leta 2023 naj bi se cene litij-ionskih baterij približale 100 USD/kWh.LFP lahko proizvajalcem avtomobilov omogočijo, da poudarijo dejavnike, kot so priročnost ali čas polnjenja, namesto le cene.