LiFePO4 батерија

Теслини извештаји за трећи квартал 2021. године најавили су прелазак на LiFePO4 батерије као нови стандард у својим возилима. Али шта су тачно LiFePO4 батерије?

ЊУЈОРК, ЊУЈОРК, САД, 26. мај 2022. /EINPresswire.com / — Да ли су боља алтернатива литијум-јонским батеријама? По чему се ове батерије разликују од осталих батерија?

Увод у LiFePO4 батерије

Литијум-гвожђе-фосфатна (ЛФП) батерија је литијум-јонска батерија са бржим брзинама пуњења и пражњења. То је пуњива батерија са LiFePO4 као катодом и графитном угљеничном електродом са металном подлогом као анодом.

LiFePO4 батерије имају мању густину енергије од литијум-јонских батерија и ниже радне напоне. Имају ниску брзину пражњења са хоризонталним кривим и безбедније су од литијум-јонских. Ове батерије су познате и као литијум-ферофосфатне батерије.

Изум LiFePO4 батерија

LiFePO4 батерије су изумели Џон Б. Гуденаф и Арумугам Мантирам. Они су били међу првима који су одредили материјале који се користе у литијум-јонским батеријама. Анодни материјали нису идеални за литијум-јонске батерије због њихове склоности ка тренутном кратком споју.

Научници су открили да су катодни материјали бољи у поређењу са катодама литијум-јонских батерија. Ово је посебно приметно код варијанти LiFePO4 батерија. Они побољшавају стабилност и проводљивост и побољшавају низ других аспеката.

Данас се LiFePO4 батерије налазе свуда и имају разне примене, укључујући употребу у чамцима, соларним системима и возилима. LiFePO4 батерије не садрже кобалт и јефтиније су од већине алтернатива. Нису токсичне и имају дужи рок трајања.

Спецификације ЛФП батерије -

Функција система за управљање батеријама у LFP батеријама

ЛФП батерије се састоје од више од само повезаних ћелија; оне имају систем који осигурава да батерија остане у безбедним границама. Систем за управљање батеријом (БМС) штити, контролише и прати батерију у радним условима како би се осигурала безбедност и продужио век трајања батерије.

Функција система за управљање батеријама у LFP батеријама -

Упркос чињеници да су литијум-гвожђе-фосфатне ћелије отпорније, оне су ипак склоне пренапону током пуњења, што смањује перформансе. Материјал који се користи за катоду може потенцијално да се погорша и изгуби стабилност. BMS регулише излаз сваке ћелије и осигурава да се одржи максимални напон батерије.

Како се материјали електрода деградирају, поднапон постаје озбиљан проблем. Ако напон било које ћелије падне испод одређеног прага, BMS искључује батерију из кола. Такође служи као заштита у случају прекомерне струје и искључиће њен рад током кратког споја.

LiFePO4 батерије у односу на литијум-јонске батерије

LiFePO4 батерије нису погодне за носиве уређаје као што су сатови. Имају мању густину енергије од било које друге литијумске батерије. Међутим, оне су најбоље решење за системе соларне енергије, кампере, голф колица, чамце за бас скутере и електричне мотоцикле.

★Једна од главних предности ових батерија је њихов век трајања.

Ове батерије могу трајати преко 4 пута дуже од других. Безбедније су и могу достићи до 100% дубине пражњења, што значи да се могу користити дуже време.

У наставку су наведени додатни разлози зашто су ове батерије боља алтернатива литијум-јонским батеријама.

★Ниска цена

ЛФП батерије се састоје од гвожђа и фосфора, ископају се у огромним размерама и јефтине су. Процењује се да је цена ЛФП батерија чак 70 процената нижа по килограму од НМЦ батерија богатих никлом. Њихов хемијски састав пружа предност у трошковима. Најниже пријављене цене ћелија за ЛФП батерије пале су испод 100 долара/kWh први пут 2020. године.

★Мали утицај на животну средину
ЛФП батерије не садрже никл или кобалт, који су скупи и имају велики утицај на животну средину. Ове батерије су пуњиве, што показује њихову еколошку прихватљивост.

★Побољшана ефикасност и перформансе
ЛФП батерије су познате по свом дугом животном циклусу, што их чини популарним избором за примене које захтевају поуздану и конзистентну излазну снагу током времена. Ове батерије имају спорије стопе губитка капацитета од других литијум-јонских батерија, што помаже у очувању њихових перформанси на дужи рок. Поред тога, имају нижи радни напон, што резултира мањим унутрашњим отпором и већим брзинама пуњења/пражњења.

★Побољшана безбедност и стабилност
ЛФП батерије су термички и хемијски стабилне, стога је мања вероватноћа да ће експлодирати или се запалити. ЛФП производи једну шестину топлоте у односу на НМЦ богат никлом. Пошто је Co-O веза јача у ЛФП батеријама, атоми кисеоника се спорије ослобађају у случају кратког споја или прегревања. Штавише, у потпуно напуњеним ћелијама не остаје литијум, што их чини веома отпорним на губитак кисеоника у поређењу са егзотермним реакцијама које се виде у другим литијумским ћелијама.

★Мали и лаган
ЛФП батерије су скоро 50% лакше од литијум-манган-оксидних батерија. Оне су до 70% лакше од оловно-киселинских батерија. Када користите LiFePO4 батерију у возилу, трошите мање горива и имате већу управљивост. Такође су мале и компактне, што вам омогућава да уштедите простор на скутеру, чамцу, камперу или индустријској примени.

LiFePO4 батерије у односу на нелитијумске батерије
Нелитијумске батерије имају бројне предности, али ће вероватно бити замењене на средњи рок с обзиром на потенцијал нових LiFePo4 батерија, јер је старија технологија скупа и мање ефикасна.

☆Оловне батерије
Оловно-киселинске батерије могу на први поглед деловати исплативо, али на дужи рок се испоставе да су скупље. То је због чињенице да захтевају чешће одржавање и замену. LiFePO4 батерија ће трајати 2-4 пута дуже без потребе за одржавањем.

☆Гел батерије
Гел батерије, као и LiFePO4 батерије, не захтевају често пуњење и не губе напуњеност током складиштења. Али гел батерије се пуне спорије. Потребно их је искључити чим се потпуно напуне како би се избегло оштећење.

☆AGM батерије
Док AGM батерије имају висок ризик од оштећења испод 50% капацитета, LiFePO4 батерије се могу потпуно испразнити без икаквог ризика од оштећења. Такође, тешко их је одржавати у пуном стању.

Примене за LiFePO4 батерије
LiFePO4 батерије имају много вредних примена, укључујући

●Рибарски чамци и кајаци: Можете провести више времена на води уз мање времена пуњења и дуже време рада. Мања тежина омогућава лакше руковање и успорава брзину током такмичења у риболову са високим улогом.

●Скутери и мопеди за мобилност: Нема мртвог терета који би вас успоравао. Напуните батерију до мањег капацитета од пуног за спонтана путовања без оштећења.

●Соларне конфигурације: Носите лагане LiFePO4 батерије где год вас живот одведе (чак и на планину или ван мреже) како бисте искористили енергију сунца.

●Комерцијална употреба: Ово су најбезбедније и најиздржљивије литијумске батерије, што их чини идеалним за индустријске примене као што су подне машине, подизна врата и још много тога.

Штавише, литијум-гвожђе-фосфатне батерије напајају многе друге уређаје као што су батеријске лампе, електронске цигарете, радио опрема, расвета за случај нужде и други предмети.

Могућности за имплементацију LFP-а широке размере
Иако су LFP батерије јефтиније и стабилније од алтернатива, густина енергије је била значајна препрека за њихово широко усвајање. LFP батерије имају много нижу густину енергије, која се креће између 15 и 25%. Међутим, то се мења употребом дебљих електрода попут оних које се користе у Моделу 3 произведеном у Шангају, који има густину енергије од 359 Wh/литар.

Због дугог животног циклуса ЛФП батерија, оне имају већи капацитет од литијум-јонских батерија упоредиве тежине. То значи да ће густина енергије ових батерија временом постати сличнија.

Још једна препрека масовном усвајању је то што Кина доминира тржиштем због мноштва патената за LFP. Како ови патенти истичу, постоје спекулације да ће производња LFP-а, као и производња возила, бити локализована.

Велики произвођачи аутомобила попут Форда, Фолксвагена и Тесле све више користе ову технологију заменом формулација никла или кобалта. Недавна објава Тесле у њеном кварталном извештају је само почетак. Тесла је такође пружила кратак преглед о свом батеријском пакету 4680, који ће имати већу густину енергије и домет. Такође је могуће да ће Тесла користити конструкцију „ћелија-до-паковања“ како би кондензовала више ћелија и прилагодила се нижој густини енергије.

Упркос својим годинама,ЛФПа смањење трошкова батерија може бити кључно за убрзање масовног усвајања електричних возила. До 2023. године очекује се да ће цене литијум-јонских батерија бити близу 100 долара/kWh. ЛФП-ови могу омогућити произвођачима аутомобила да нагласе факторе као што су практичност или време пуњења, а не само цену.