Batéria LiFePO4

Správy Tesly za Q3 2021 oznámili prechod na LiFePO4 batérie ako nový štandard vo svojich vozidlách.Čo sú však LiFePO4 batérie?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. mája 2022 /EINPresswire.com / — Sú lepšou alternatívou k lítium-iónovým batériám?Ako sa tieto batérie líšia od iných batérií?

Úvod k batériám LiFePO4

Lítium-železofosfátová (LFP) batéria je lítium-iónová batéria s rýchlejším nabíjaním a vybíjaním.Ide o nabíjateľnú batériu s LiFePO4 ako katódou a grafitovou uhlíkovou elektródou s kovovým podkladom ako anódou.

Batérie LiFePO4 majú nižšiu hustotu energie ako lítium-iónové batérie a nižšie prevádzkové napätie.Majú nízku rýchlosť vybíjania s horizontálnymi krivkami a sú bezpečnejšie ako Li-ion.Tieto batérie sú známe aj ako lítium-ferofosfátové batérie.

Vynález LiFePO4 batérií

Batérie LiFePO4 vynašli John B. Goodenough a Arumugam Manthiram.Boli medzi prvými, ktorí určili materiály používané v lítium-iónových batériách.Anódové materiály nie sú ideálne pre lítium-iónové batérie kvôli ich tendencii k okamžitému skratu.

Vedci zistili, že katódové materiály sú lepšie v porovnaní s katódami lítium-iónových batérií.Toto je obzvlášť viditeľné pri variantoch batérií LiFePO4.Zvyšujú stabilitu a vodivosť a zlepšujú množstvo ďalších aspektov.

V súčasnosti sa batérie LiFePO4 nachádzajú všade a majú rôzne aplikácie vrátane použitia v lodiach, solárnych systémoch a vozidlách.Batérie LiFePO4 neobsahujú kobalt a sú lacnejšie ako väčšina alternatív.Je netoxický a má dlhšiu trvanlivosť.

Špecifikácie batérie LFP -

Funkcia systémov správy batérií v batériách LFP

Batérie LFP sa skladajú z viac než len spojených článkov;majú systém, ktorý zaisťuje, že batéria zostane v bezpečných medziach.Systém správy batérie (BMS) chráni, riadi a monitoruje batériu v prevádzkových podmienkach, aby zaistil bezpečnosť a predĺžil životnosť batérie.

Funkcia systémov správy batérií v batériách LFP -

Napriek tomu, že lítium-železofosfátové články sú tolerantnejšie, napriek tomu sú pri nabíjaní náchylné na prepätie, ktoré znižuje výkon.Materiál použitý na katódu sa môže potenciálne zhoršiť a stratiť svoju stabilitu.BMS reguluje výstup každého článku a zabezpečuje udržanie maximálneho napätia batérie.

Keď sa materiály elektród degradujú, podpätie sa stáva vážnym problémom.Ak napätie ktoréhokoľvek článku klesne pod stanovenú hranicu, BMS odpojí batériu od obvodu.Slúži aj ako spätná poistka v nadprúdovom stave a pri skrate vypne svoju činnosť.

LiFePO4 batérie vs. lítium-iónové batérie

Batérie LiFePO4 nie sú vhodné pre nositeľné zariadenia, ako sú hodinky.Majú nižšiu energetickú hustotu ako akékoľvek iné lítiové batérie.Sú však to najlepšie pre solárne energetické systémy, RV, golfové vozíky, basové člny a elektrické motocykle.

★Jednou z hlavných výhod týchto batérií je ich životnosť.

Tieto batérie môžu vydržať viac ako 4x dlhšie ako ostatné.Sú bezpečnejšie a môžu dosiahnuť až 100% hĺbku vybitia, čo znamená, že môžu byť použité dlhšie.

Nižšie sú uvedené ďalšie dôvody, prečo sú tieto batérie lepšou alternatívou k lítium-iónovým batériám.

★ Nízke náklady

Batérie LFP sa skladajú zo železa a fosforu, ťažia sa v obrovskom rozsahu a sú lacné.Náklady na batérie LFP sa odhadujú až o 70 percent nižšie na kg ako batérie NMC bohaté na nikel.Jeho chemické zloženie poskytuje nákladovú výhodu.Najnižšie uvádzané ceny článkov za batérie LFP klesli po prvýkrát v roku 2020 pod 100 USD/kWh.

★ Malý vplyv na životné prostredie
Batérie LFP neobsahujú nikel ani kobalt, ktoré sú drahé a majú veľký dopad na životné prostredie.Tieto batérie sú nabíjateľné, čo dokazuje ich ekologickosť.

★Vylepšená efektívnosť a výkon
Batérie LFP sú známe svojou dlhou životnosťou, vďaka čomu sú obľúbenou voľbou pre aplikácie, ktoré vyžadujú spoľahlivý a konzistentný výkon v priebehu času.Tieto batérie zaznamenávajú pomalšie straty kapacity ako iné lítium-iónové batérie, čo pomáha dlhodobo zachovať ich výkon.Okrem toho majú nižšie prevádzkové napätie, čo má za následok menší vnútorný odpor a vyššiu rýchlosť nabíjania/vybíjania.

★Vylepšená bezpečnosť a stabilita
Batérie LFP sú tepelne a chemicky stabilné, a preto je menej pravdepodobné, že vybuchnú alebo sa vznietia.LFP produkuje jednu šestinu tepla ako NMC bohaté na nikel.Pretože väzba Co-O je v LFP batériách silnejšia, atómy kyslíka sa pri skratovaní alebo prehriatí uvoľňujú pomalšie.Okrem toho v plne nabitých článkoch nezostáva žiadne lítium, čo ich robí vysoko odolnými voči strate kyslíka v porovnaní s exotermickými reakciami pozorovanými v iných lítiových článkoch.

★ Malý a ľahký
Batérie LFP sú takmer o 50 % ľahšie ako batérie s oxidom lítno-mangánovým.Sú až o 70 % ľahšie ako olovené batérie.Keď vo vozidle používate batériu LiFePO4, spotrebujete menej plynu a máte väčšiu manévrovateľnosť.Sú tiež malé a kompaktné, čo vám umožní ušetriť miesto na vašom skútri, lodi, karavane alebo v priemyselnej aplikácii.

LiFePO4 batérie vs. nelítiové batérie
Nelítiové batérie majú množstvo výhod, ale je pravdepodobné, že budú v strednodobom horizonte nahradené vzhľadom na potenciál nových batérií LiFePo4, pretože staršia technológia je drahá a menej účinná.

☆ olovené batérie
Olovené batérie sa môžu na prvý pohľad zdať nákladovo efektívne, no z dlhodobého hľadiska sú drahšie.Je to spôsobené tým, že vyžadujú častejšiu údržbu a výmenu.Batéria LiFePO4 vydrží 2-4 krát dlhšie bez potreby údržby.

☆ Gélové batérie
Gélové batérie, podobne ako batérie LiFePO4, nevyžadujú časté dobíjanie a počas skladovania nestrácajú energiu.Gélové batérie sa však nabíjajú pomalšie.Po úplnom nabití je potrebné ich odpojiť, aby nedošlo k ich zničeniu.

☆ AGM batérie
Zatiaľ čo batérie AGM sú vystavené vysokému riziku poškodenia pod 50% kapacity, batérie LiFePO4 je možné úplne vybiť bez akéhokoľvek rizika poškodenia.Okrem toho je ťažké ich udržať.

Aplikácie pre LiFePO4 batérie
Batérie LiFePO4 majú mnoho cenných aplikácií, vrátane

●Rybárske člny a kajaky: Môžete stráviť viac času na vode s kratším časom nabíjania a dlhším časom prevádzky.Nižšia hmotnosť zaisťuje ľahšiu manipuláciu a zrýchlenie počas veľkých rybárskych pretekov.

●Mobilné skútre a mopedy: Neexistuje žiadna mŕtva váha, ktorá by vás spomalila.Nabite batériu na menej ako plnú kapacitu pre spontánne výlety bez toho, aby ste ju poškodili.

●Solárne konfigurácie: Noste ľahké batérie LiFePO4 všade, kam vás život zavedie (dokonca aj na horu alebo mimo siete), aby ste využili slnečnú energiu.

●Komerčné použitie: Ide o najbezpečnejšie a najodolnejšie lítiové batérie, vďaka ktorým sú ideálne pre priemyselné aplikácie, ako sú podlahové stroje, výklopné vráta a ďalšie.

Okrem toho lítium-železofosfátové batérie napájajú mnoho ďalších zariadení, ako sú baterky, elektronické cigarety, rádiové zariadenia, núdzové osvetlenie a ďalšie položky.

Možnosti širokospektrálnej implementácie LFP
Zatiaľ čo batérie LFP sú lacnejšie a stabilnejšie ako alternatívy, hustota energie bola významnou prekážkou širokého prijatia.Batérie LFP majú oveľa nižšiu hustotu energie, ktorá sa pohybuje medzi 15 a 25 %.To sa však mení použitím hrubších elektród, aké sa používajú v modeli 3 vyrobenom v Šanghaji, ktorý má hustotu energie 359 Wh/liter.

Vďaka dlhej životnosti LFP batérií majú väčšiu kapacitu ako Li-ion batérie porovnateľnej hmotnosti.To znamená, že energetická hustota týchto batérií sa bude časom podobať.

Ďalšou prekážkou masového prijatia je to, že Čína dominuje na trhu kvôli množstvu patentov LFP.Po uplynutí platnosti týchto patentov sa špekuluje, že výroba LFP, podobne ako výroba vozidiel, bude lokalizovaná.

Veľkí výrobcovia automobilov ako Ford, Volkswagen a Tesla čoraz viac využívajú túto technológiu nahradením niklových alebo kobaltových formulácií.Nedávne oznámenie spoločnosti Tesla v jej štvrťročnej aktualizácii je len začiatok.Tesla tiež poskytla krátku aktualizáciu svojej batérie 4680, ktorá bude mať vyššiu hustotu energie a dojazd.Je tiež možné, že Tesla použije konštrukciu „cell-to-pack“ na kondenzáciu väčšieho množstva buniek a prispôsobenie nižšej hustote energie.

Napriek svojmu veku,LFPa zníženie nákladov na batérie môže byť rozhodujúce pre urýchlenie masového zavádzania elektromobilov.Do roku 2023 sa očakáva, že ceny lítium-iónových batérií budú blízko 100 USD/kWh.LFP môžu výrobcom automobilov umožniť zdôrazniť faktory, ako je pohodlie alebo čas nabíjania, a nie len cenu.