Baterie LiFePO4

Rapoartele Tesla din T3 2021 au anunțat o tranziție la bateriile LiFePO4 ca noul standard pentru vehiculele sale.Dar ce sunt exact bateriile LiFePO4?

NEW YORK, NEW YORK, SUA, 26 mai 2022 /EINPresswire.com / — Sunt acestea o alternativă mai bună la bateriile Li-Ion?Cum diferă aceste baterii de alte baterii?

Introducere în bateriile LiFePO4

O baterie litiu cu fosfat de fier (LFP) este o baterie litiu-ion cu rate de încărcare și descărcare mai rapide.Este o baterie reîncărcabilă cu LiFePO4 ca catod și un electrod de carbon grafitic cu suport metalic ca anod.

Bateriile LiFePO4 au o densitate de energie mai mică decât bateriile cu litiu-ion și tensiuni de funcționare mai mici.Au o rată scăzută de descărcare cu curbe orizontale și sunt mai sigure decât Li-ion.Aceste baterii sunt cunoscute și ca baterii cu ferofosfat de litiu.

Invenția bateriilor LiFePO4

Bateriile LiFePO4 au fost inventate de John B. Goodenough și Arumugam Manthiram.Ei au fost printre primii care au determinat materialele folosite în bateriile litiu-ion.Materialele anodice nu sunt ideale pentru bateriile litiu-ion din cauza tendinței lor de scurtcircuitare imediată.

Oamenii de știință au descoperit că materialele catodice sunt mai bune în comparație cu catozii bateriilor cu litiu-ion.Acest lucru este vizibil în special în variantele de baterie LiFePO4.Ele îmbunătățesc stabilitatea și conductivitatea și îmbunătățesc o varietate de alte aspecte.

În zilele noastre, bateriile LiFePO4 se găsesc peste tot și au diverse aplicații, inclusiv utilizarea în bărci, sisteme solare și vehicule.Bateriile LiFePO4 nu conțin cobalt și sunt mai puțin costisitoare decât majoritatea alternativelor.Este non-toxic și are o perioadă de valabilitate mai lungă.

Specificații baterie LFP -

Funcția sistemelor de management al bateriilor în bateriile LFP

Bateriile LFP sunt compuse din mai mult decât simple celule conectate;au un sistem care asigură că bateria rămâne în limite de siguranță.Un sistem de management al bateriei (BMS) protejează, controlează și monitorizează bateria în condiții de funcționare pentru a asigura securitatea și a prelungi durata de viață a bateriei.

Funcția sistemelor de management al bateriilor în bateriile LFP -

În ciuda faptului că celulele cu fosfat de fier litiu sunt mai tolerante, ele sunt totuși predispuse la supratensiune în timpul încărcării, ceea ce reduce performanța.Materialul folosit pentru catod s-ar putea deteriora și își poate pierde stabilitatea.BMS reglează puterea fiecărei celule și asigură menținerea tensiunii maxime a bateriei.

Pe măsură ce materialele electrozilor se degradează, subtensiunea devine o problemă gravă.Dacă tensiunea oricărei celule scade sub un prag specificat, BMS-ul deconectează bateria de la circuit.De asemenea, servește ca dispozitiv de protecție în caz de supracurent și își va opri funcționarea în timpul scurtcircuitării.

Bateriile LiFePO4 vs. Bateriile Litiu-Ion

Bateriile LiFePO4 nu sunt potrivite pentru dispozitive portabile, cum ar fi ceasurile.Au o densitate de energie mai mică decât orice alte baterii cu litiu.Cu toate acestea, sunt cel mai bun lucru pentru sistemele de energie solară, RV-uri, cărucioare de golf, bărci bass și motociclete electrice.

★Unul dintre principalele avantaje ale acestor baterii este ciclul de viață al acestora.

Aceste baterii pot dura de peste 4 ori mai mult decât altele.Sunt mai sigure și pot atinge până la 100% adâncimea de descărcare, ceea ce înseamnă că pot fi utilizate pentru o perioadă mai lungă.

Mai jos sunt motive suplimentare pentru care aceste baterii sunt o alternativă mai bună la bateriile Li-ion.

★ Cost scăzut

Bateriile LFP sunt compuse din fier și fosfor, extrase la scară enormă și sunt ieftine.Costul bateriilor LFP este estimat a fi cu până la 70 la sută mai mic pe kg decât bateriile NMC bogate în nichel.Compoziția sa chimică oferă un avantaj de cost.Cele mai mici prețuri raportate pentru bateriile LFP au scăzut sub 100 USD/kWh pentru prima dată în 2020.

★ Impact mic asupra mediului
Bateriile LFP nu conțin nichel sau cobalt, care sunt scumpe și au un impact mare asupra mediului.Aceste baterii sunt reîncărcabile, ceea ce arată că sunt ecologice.

★ Eficiență și performanță îmbunătățite
Bateriile LFP sunt cunoscute pentru ciclul lor lung de viață, făcându-le o alegere populară pentru aplicațiile care necesită putere de ieșire fiabilă și consistentă în timp.Aceste baterii se confruntă cu rate mai lente de pierdere a capacității decât alte baterii litiu-ion, ceea ce ajută la menținerea performanței lor pe termen lung.În plus, au o tensiune de operare mai mică, rezultând o rezistență internă mai mică și viteze mai mari de încărcare/descărcare.

★ Siguranță și stabilitate îmbunătățite
Bateriile LFP sunt stabile termic și chimic, prin urmare sunt mai puțin probabil să explodeze sau să ia foc.LFP produce o șesime din căldura NMC bogată în nichel.Deoarece legătura Co-O este mai puternică în bateriile LFP, atomii de oxigen sunt eliberați mai lent dacă sunt scurtcircuitați sau supraîncălziți.În plus, nu rămâne litiu în celulele complet încărcate, ceea ce le face foarte rezistente la pierderea de oxigen în comparație cu reacțiile exoterme observate în alte celule cu litiu.

★ Mic și ușor
Bateriile LFP sunt cu aproape 50% mai ușoare decât bateriile cu litiu cu oxid de mangan.Sunt cu până la 70% mai ușoare decât bateriile cu plumb-acid.Când utilizați o baterie LiFePO4 într-un vehicul, folosiți mai puțin gaz și aveți mai multă manevrabilitate.De asemenea, sunt mici și compacte, permițându-vă să economisiți spațiu pe scuter, barca, RV sau aplicația industrială.

Bateriile LiFePO4 vs. Bateriile fără litiu
Bateriile fără litiu au o serie de avantaje, dar sunt probabil să fie înlocuite pe termen mediu, având în vedere potențialul noilor baterii LiFePo4, deoarece tehnologia mai veche este costisitoare și mai puțin eficientă.

☆ Baterii cu plumb acid
Bateriile plumb-acid pot părea la început rentabile, dar ajung să fie mai scumpe pe termen lung.Acest lucru se datorează faptului că necesită întreținere și înlocuire mai frecventă.O baterie LiFePO4 va dura de 2-4 ori mai mult, fără întreținere necesară.

☆ Baterii cu gel
Bateriile cu gel, precum bateriile LiFePO4, nu necesită reîncărcare frecventă și nu se încarcă în timp ce sunt depozitate.Dar bateriile cu gel se încarcă mai lent.Acestea trebuie deconectate imediat ce sunt complet încărcate pentru a evita distrugerea.

☆ Bateriile AGM
În timp ce bateriile AGM prezintă un risc mare de a se deteriora sub 50% din capacitate, bateriile LiFePO4 pot fi descărcate complet fără niciun risc de deteriorare.De asemenea, este dificil să le ții pasul.

Aplicații pentru bateriile LiFePO4
Bateriile LiFePO4 au multe aplicații valoroase, inclusiv

●Barci de pescuit si caiace: puteti petrece mai mult timp pe apa cu un timp de incarcare mai mic si o durata mai lunga de functionare.Greutatea mai mică oferă o manevrare mai ușoară și o creștere a vitezei în timpul competițiilor de pescuit cu mize mari.

●Scutere și mopede pentru mobilitate: nu există nicio greutate care să vă încetinească.Încărcați-vă bateria la o capacitate mai mică decât maximă pentru călătorii spontane, fără a o deteriora.

●Configurații solare: purtați baterii ușoare LiFePO4 oriunde vă duce viața (chiar și sus pe munte sau în afara rețelei) pentru a valorifica puterea soarelui.

●Utilizare comercială: Acestea sunt cele mai sigure și mai rezistente baterii cu litiu, ceea ce le face ideale pentru aplicații industriale, cum ar fi mașini de podea, portiere și multe altele.

Mai mult, bateriile cu litiu fier fosfat alimentează multe alte dispozitive, cum ar fi lanterne, țigări electronice, echipamente radio, iluminat de urgență și alte articole.

Posibilități de implementare a LFP la scară largă
În timp ce bateriile LFP sunt mai puțin costisitoare și mai stabile decât alternativele, densitatea energiei a fost o barieră semnificativă în calea adoptării pe scară largă.Bateriile LFP au o densitate de energie mult mai mică, variind între 15 și 25%.Cu toate acestea, acest lucru se schimbă folosind electrozi mai groși, precum cei utilizați în Modelul 3 fabricat în Shanghai, care are o densitate de energie de 359Wh/litru.

Datorită ciclului lung de viață al bateriilor LFP, acestea au o capacitate mai mare decât bateriile Li-ion de greutate comparabilă.Aceasta înseamnă că densitatea de energie a acestor baterii va deveni mai asemănătoare în timp.

Un alt obstacol în calea adoptării în masă este faptul că China a dominat piața din cauza numeroaselor brevete LFP.Pe măsură ce aceste brevete expiră, există speculații că producția LFP, precum producția de vehicule, va fi localizată.

Marii producători de automobile precum Ford, Volkswagen și Tesla folosesc din ce în ce mai mult tehnologia prin înlocuirea formulărilor cu nichel sau cobalt.Anunțul recent al Tesla în actualizarea sa trimestrială este doar începutul.Tesla a oferit, de asemenea, o scurtă actualizare a acumulatorului său 4680, care va avea o densitate de energie și o gamă mai mare.De asemenea, este posibil ca Tesla să folosească construcția „cell-to-pack” pentru a condensa mai multe celule și pentru a găzdui o densitate de energie mai mică.

În ciuda vârstei sale,LFPiar reducerea costurilor bateriilor poate fi critică în accelerarea adoptării în masă a vehiculelor electrice.Până în 2023, prețurile litiu-ionului sunt de așteptat să se apropie de 100 USD/kWh.LFP-urile le pot permite producătorilor de automobile să pună accentul pe factori precum confortul sau timpul de reîncărcare, mai degrabă decât doar prețul.