LiFePO4 батерија

Извештаите на „Тесла“ за третиот квартал од 2021 година најавија транзиција кон LiFePO4 батерии како нов стандард во нивните возила. Но, што точно се LiFePO4 батерии?

ЊУЈОРК, ЊУЈОРК, САД, 26 мај 2022 година /EINPresswire.com / — Дали тие се подобра алтернатива на литиум-јонските батерии? По што се разликуваат овие батерии од другите батерии?

Вовед во LiFePO4 батериите

Литиум-железофосфатната (LFP) батерија е литиум-јонска батерија со побрзи стапки на полнење и празнење. Станува збор за батерија што може да се полни со LiFePO4 како катода и графитна јаглеродна електрода со метална подлога како анода.

LiFePO4 батериите имаат помала густина на енергија од литиум-јонските батерии и пониски работни напони. Тие имаат ниска стапка на празнење со хоризонтални кривини и се побезбедни од Li-јонските. Овие батерии се познати и како литиум ферофосфатни батерии.

Пронаоѓањето на LiFePO4 батерии

LiFePO4 батериите се измислени од Џон Б. Гудиноф и Арумугам Мантирам. Тие беа меѓу првите што ги одредија материјалите што се користат во литиум-јонските батерии. Анодните материјали не се идеални за литиум-јонски батерии поради нивната склоност кон моментален краток спој.

Научниците откриле дека материјалите за катоди се подобри во споредба со катодите на литиум-јонските батерии. Ова е особено забележливо кај варијантите на батериите LiFePO4. Тие ја подобруваат стабилноста и спроводливоста и подобруваат низа други аспекти.

Денес, LiFePO4 батериите се наоѓаат насекаде и имаат различни намени, вклучително и употреба во чамци, соларни системи и возила. LiFePO4 батериите не содржат кобалт и се поевтини од повеќето алтернативи. Тие не се токсични и имаат подолг рок на траење.

Спецификации за LFP батеријата -

Функцијата на системите за управување со батерии кај LFP батериите

LFP батериите се составени од повеќе од само поврзани ќелии; тие имаат систем што гарантира дека батеријата останува во безбедни граници. Системот за управување со батерии (BMS) ја заштитува, контролира и следи батеријата под работни услови за да обезбеди безбедност и да го продолжи животниот век на батеријата.

Функцијата на системите за управување со батерии кај LFP батериите -

И покрај фактот дека литиум-железофосфатните ќелии се потолерантни, тие сепак се склони кон пренапон за време на полнењето, што ги намалува перформансите. Материјалот употребен за катодата може потенцијално да се влоши и да ја изгуби својата стабилност. BMS го регулира излезот на секоја ќелија и обезбедува одржување на максималниот напон на батеријата.

Како што материјалите на електродата се деградираат, потнапонот станува сериозен проблем. Ако напонот на која било ќелија падне под одреден праг, BMS ја исклучува батеријата од колото. Тој служи и како застој во состојба на прекумерна струја и ќе го исклучи своето работење за време на краток спој.

LiFePO4 батерии наспроти литиум-јонски батерии

LiFePO4 батериите не се соодветни за носечки уреди како што се часовниците. Тие имаат помала густина на енергија од кои било други литиумски батерии. Сепак, тие се најдобрата опција за системи за соларна енергија, кампери, колички за голф, чамци и електрични мотоцикли.

★Една од главните предности на овие батерии е нивниот век на траење.

Овие батерии можат да траат над 4 пати подолго од другите. Тие се побезбедни и можат да достигнат до 100% длабочина на празнење, што значи дека можат да се користат подолг период.

Подолу се наведени дополнителни причини зошто овие батерии се подобра алтернатива на литиум-јонските батерии.

★Ниска цена

LFP батериите се составени од железо и фосфор, кои се ископуваат во огромни количини и се ефтини. Се проценува дека цената на LFP батериите е дури 70 проценти пониска по килограм од NMC батериите богати со никел. Нивниот хемиски состав обезбедува предност во однос на трошоците. Најниските пријавени цени на ќелиите за LFP батерии паднаа под 100 долари/kWh за прв пат во 2020 година.

★Мало влијание врз животната средина
LFP батериите не содржат никел или кобалт, кои се скапи и имаат големо влијание врз животната средина. Овие батерии се полнат, што ја покажува нивната еколошка прифатливост.

★Подобрена ефикасност и перформанси
LFP батериите се познати по нивниот долг животен циклус, што ги прави популарен избор за апликации кои бараат сигурно и конзистентно производство на енергија со текот на времето. Овие батерии имаат побавни стапки на губење на капацитетот од другите литиум-јонски батерии, што помага да се зачуваат нивните перформанси на долг рок. Дополнително, тие имаат помал работен напон, што резултира со помал внатрешен отпор и побрзи брзини на полнење/празнење.

★Подобрена безбедност и стабилност
LFP батериите се термички и хемиски стабилни, па оттука е помала веројатноста да експлодираат или да се запалат. LFP произведува една шестина од топлината на NMC богатиот со никел. Бидејќи врската Co-O е посилна кај LFP батериите, атомите на кислород се ослободуваат побавно ако се скрати спојот или се прегрее. Понатаму, во целосно наполнетите ќелии не останува литиум, што ги прави многу отпорни на губење на кислород во споредба со егзотермните реакции што се гледаат кај другите литиумски ќелии.

★Мал и лесен
LFP батериите се речиси 50% полесни од литиум-манган оксидните батерии. Тие се до 70% полесни од оловно-киселинските батерии. Кога користите LiFePO4 батерија во возило, трошите помалку гориво и имате поголема маневрираност. Тие се исто така мали и компактни, што ви овозможува да заштедите простор на вашиот скутер, брод, кампер или индустриска апликација.

LiFePO4 батерии наспроти нелитиумски батерии
Нелитиумските батерии имаат голем број предности, но веројатно е дека ќе бидат заменети на среден рок со оглед на потенцијалот на новите LiFePo4 батерии, бидејќи постарата технологија е скапа и помалку ефикасна.

☆Оловни киселински батерии
Оловно-киселинските батерии може да изгледаат исплатливи на почетокот, но на крајот се покажуваат како поскапи на долг рок. Ова се должи на фактот дека тие бараат почесто одржување и замена. Батеријата LiFePO4 ќе трае 2-4 пати подолго без потреба од одржување.

☆Гел батерии
Гел батериите, како и LiFePO4 батериите, не бараат често полнење и не губат полнеж додека се складираат. Но, гел батериите се полнат со побавно темпо. Тие треба да се исклучат штом се целосно наполнат за да се избегне уништување.

☆AGM батерии
Иако AGM батериите се изложени на висок ризик од оштетување под 50% капацитет, LiFePO4 батериите можат целосно да се испразнат без никаков ризик од оштетување. Исто така, тешко е да се одржуваат активни.

Апликации за LiFePO4 батерии
LiFePO4 батериите имаат многу вредни примени, вклучувајќи

● Рибарски чамци и кајаци: Можете да поминете повеќе време на вода со пократко време на полнење и подолго време на работа. Помалата тежина овозможува полесно ракување и намалување на брзината за време на натпревари во риболов со висок ризик.

● Скутери и мопеди за мобилност: Нема мртва тежина што би ве забавила. Наполнете ја батеријата до помалку од полн капацитет за спонтани патувања без да ја оштетите.

●Сончеви конфигурации: Носете лесни LiFePO4 батерии каде и да ве води животот (дури и на планина или надвор од електричната мрежа) за да ја искористите енергијата на сонцето.

●Комерцијална употреба: Ова се најбезбедните, најиздржливите литиумски батерии, што ги прави идеални за индустриски апликации како што се машини за подови, врати за подигање и друго.

Понатаму, литиум-железо фосфатните батерии напојуваат многу други уреди како што се фенери, електронски цигари, радио опрема, осветлување за итни случаи и други предмети.

Можности за имплементација на LFP во широк обем
Иако LFP батериите се поевтини и постабилни од алтернативите, густината на енергијата е значајна пречка за широко распространето усвојување. LFP батериите имаат многу помала густина на енергија, која се движи помеѓу 15 и 25%. Сепак, ова се менува со употреба на подебели електроди како оние што се користат во Модел 3 произведен во Шангај, кој има густина на енергија од 359 Wh/литар.

Поради долгиот животен циклус на LFP батериите, тие имаат поголем капацитет од литиум-јонските батерии со споредлива тежина. Ова значи дека густината на енергија на овие батерии ќе стане послична со текот на времето.

Друга пречка за масовно усвојување е тоа што Кина доминира на пазарот поради мноштвото патенти за LFP. Со истекот на овие патенти, се шпекулира дека производството на LFP, како и производството на возила, ќе биде локализирано.

Големите производители на автомобили како Форд, Фолксваген и Тесла сè повеќе ја користат технологијата со замена на формулациите на никел или кобалт. Неодамнешното соопштение на Тесла во своето квартално ажурирање е само почеток. Тесла, исто така, даде кратко ажурирање за својот пакет батерии 4680, кој ќе има поголема густина на енергија и домет. Исто така е можно Тесла да користи конструкција „ќелија-до-пакет“ за да кондензира повеќе ќелии и да приспособи помала густина на енергија.

И покрај својата возраст,ЛФПа намалувањето на трошоците за батерии може да биде клучно за забрзување на масовното усвојување на електричните возила. До 2023 година, се очекува цените на литиум-јоните да бидат близу 100 долари/kWh. LFP-ите може да им овозможат на производителите на автомобили да стават акцент на фактори како што се практичноста или времето на полнење, а не само на цената.