LiFePO4 akumuliatorius

„Tesla“ 2021 m. trečiojo ketvirčio ataskaitose paskelbta apie perėjimą prie LiFePO4 akumuliatorių kaip naujo standarto jos transporto priemonėse. Bet kas tiksliai yra LiFePO4 akumuliatoriai?

NIUJORKAS, NIUJORKAS, JAV, 2022 m. gegužės 26 d. /EINPresswire.com / — Ar tai geresnė alternatyva ličio jonų baterijoms? Kuo šios baterijos skiriasi nuo kitų baterijų?

Įvadas į LiFePO4 baterijas

Ličio geležies fosfato (LFP) akumuliatorius yra ličio jonų akumuliatorius, pasižymintis greitesniu įkrovimu ir iškrovimu. Tai įkraunama baterija, kurios katodas yra LiFePO4, o anodas – grafitinis anglies elektrodas su metaliniu pagrindu.

LiFePO4 akumuliatoriai turi mažesnį energijos tankį nei ličio jonų akumuliatoriai ir žemesnę darbinę įtampą. Jie turi mažą iškrovos greitį, horizontalius išlinkimus ir yra saugesni nei ličio jonų akumuliatoriai. Šie akumuliatoriai taip pat žinomi kaip ličio ferofosfato akumuliatoriai.

LiFePO4 baterijų išradimas

LiFePO4 baterijas išrado Johnas B. Goodenoughas ir Arumugamas Manthiramas. Jie buvo vieni pirmųjų, kurie nustatė ličio jonų baterijose naudojamas medžiagas. Anodų medžiagos netinka ličio jonų baterijoms dėl jų polinkio greitai sukelti trumpąjį jungimą.

Mokslininkai nustatė, kad katodų medžiagos yra geresnės, palyginti su ličio jonų akumuliatorių katodais. Tai ypač pastebima LiFePO4 akumuliatorių variantuose. Jos pagerina stabilumą ir laidumą bei patobulina įvairius kitus aspektus.

Šiomis dienomis LiFePO4 baterijos randamos visur ir turi įvairių pritaikymų, įskaitant naudojimą laivuose, saulės energijos sistemose ir transporto priemonėse. LiFePO4 baterijos yra be kobalto ir pigesnės nei dauguma alternatyvų. Jos yra netoksiškos ir turi ilgesnį galiojimo laiką.

LFP akumuliatoriaus specifikacijos -

Baterijų valdymo sistemų funkcija LFP baterijose

LFP akumuliatoriai sudaryti ne tik iš sujungtų elementų; jie turi sistemą, kuri užtikrina, kad akumuliatorius neviršytų saugių ribų. Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) apsaugo, valdo ir stebi akumuliatorių veikimo sąlygomis, kad užtikrintų saugumą ir pailgintų jo tarnavimo laiką.

Baterijų valdymo sistemų funkcija LFP baterijose -

Nors ličio geležies fosfato elementai yra atsparesni, įkrovimo metu jie vis dėlto linkę į viršįtampius, o tai sumažina našumą. Katodo medžiaga gali sugesti ir prarasti stabilumą. BMS reguliuoja kiekvieno elemento išvestį ir užtikrina, kad būtų palaikoma maksimali akumuliatoriaus įtampa.

Elektrodų medžiagoms senkant, įtampos kritimas tampa rimta problema. Jei kurio nors elemento įtampa nukrenta žemiau nustatytos ribos, BMS atjungia akumuliatorių nuo grandinės. Ji taip pat atlieka atjungimo funkciją viršsrovės atveju ir trumpojo jungimo atveju išjungia akumuliatorių.

LiFePO4 baterijos ir ličio jonų baterijos

LiFePO4 baterijos netinka nešiojamiems prietaisams, pavyzdžiui, laikrodžiams. Jų energijos tankis yra mažesnis nei kitų ličio baterijų. Tačiau jos geriausiai tinka saulės energijos sistemoms, nameliams ant ratų, golfo vežimėliams, valtims ir elektriniams motociklams.

★Vienas iš pagrindinių šių baterijų privalumų yra jų ciklo trukmė.

Šios baterijos gali tarnauti daugiau nei 4 kartus ilgiau nei kitos. Jos yra saugesnės ir gali pasiekti iki 100 % iškrovimo gylį, o tai reiškia, kad jas galima naudoti ilgesnį laiką.

Žemiau pateikiamos papildomos priežastys, kodėl šios baterijos yra geresnė alternatyva ličio jonų baterijoms.

★Maža kaina

LFP baterijos sudarytos iš geležies ir fosforo, išgaunamos didžiuliais kiekiais ir yra nebrangios. Apskaičiuota, kad LFP baterijų kaina yra net 70 procentų mažesnė kilogramui nei nikelio turinčių NMC baterijų. Jų cheminė sudėtis suteikia kainos pranašumą. Žemiausios praneštos LFP baterijų elementų kainos 2020 m. pirmą kartą nukrito žemiau 100 USD/kWh.

★Mažas poveikis aplinkai
LFP baterijose nėra nikelio ar kobalto, kurie yra brangūs ir daro didelį poveikį aplinkai. Šios baterijos yra įkraunamos, o tai rodo jų ekologiškumą.

★Pagerintas efektyvumas ir našumas
LFP baterijos yra žinomos dėl savo ilgo gyvavimo ciklo, todėl jos yra populiarus pasirinkimas toms reikmėms, kurioms laikui bėgant reikalinga patikima ir pastovi galia. Šios baterijos praranda talpą lėčiau nei kitos ličio jonų baterijos, todėl ilgą laiką išlaiko savo veikimą. Be to, jos turi žemesnę darbinę įtampą, todėl mažesnė vidinė varža ir greitesnis įkrovimo / iškrovimo greitis.

★Padidintas saugumas ir stabilumas
LFP baterijos yra termiškai ir chemiškai stabilios, todėl mažesnė tikimybė, kad jos sprogs ar užsidegs. LFP išskiria šeštadalį mažiau šilumos nei nikelio turtingi NMC. Kadangi Co-O jungtis LFP baterijose yra stipresnė, deguonies atomai išsiskiria lėčiau, jei įvyksta trumpasis jungimas arba perkaitimas. Be to, visiškai įkrautuose elementuose nelieka ličio, todėl jie yra labai atsparūs deguonies netekimui, palyginti su egzoterminėmis reakcijomis, pastebimomis kituose ličio elementuose.

★Mažas ir lengvas
LFP akumuliatoriai yra beveik 50 % lengvesni nei ličio mangano oksido akumuliatoriai. Jie yra iki 70 % lengvesni nei švino rūgšties akumuliatoriai. Naudojant LiFePO4 akumuliatorių transporto priemonėje, sunaudojama mažiau degalų ir jis yra manevringesnis. Jie taip pat yra maži ir kompaktiški, todėl galite sutaupyti vietos motoroleryje, valtyje, kemperyje ar pramoninėje aplinkoje.

LiFePO4 baterijos ir ne ličio baterijos
Ne ličio baterijos turi daug privalumų, tačiau, atsižvelgiant į naujųjų LiFePo4 baterijų potencialą, jos greičiausiai bus pakeistos vidutinės trukmės laikotarpiu, nes senesnės technologijos yra brangios ir mažiau efektyvios.

☆ Švino rūgšties akumuliatoriai
Iš pradžių švino-rūgšties akumuliatoriai gali atrodyti ekonomiški, tačiau ilgainiui jie tampa brangesni. Taip yra dėl to, kad juos reikia dažniau prižiūrėti ir keisti. LiFePO4 akumuliatorius tarnaus 2–4 kartus ilgiau be jokios priežiūros.

☆Gelio baterijos
Gelio akumuliatorių, kaip ir LiFePO4 akumuliatorių, nereikia dažnai įkrauti ir jie nepraranda įkrovos laikymo metu. Tačiau gelio akumuliatoriai įkraunami lėčiau. Kad nesugestų, juos reikia atjungti, kai tik jie visiškai įkraunami.

☆AGM akumuliatoriai
Nors AGM akumuliatoriams kyla didelė rizika sugesti, kai jų talpa mažesnė nei 50 %, LiFePO4 akumuliatorius galima visiškai iškrauti be jokios žalos rizikos. Be to, juos sunku prižiūrėti.

LiFePO4 baterijų pritaikymas
LiFePO4 baterijos turi daug vertingų pritaikymų, įskaitant

●Žvejybos valtys ir baidarės: galite praleisti daugiau laiko ant vandens, nes įkrovimo laikas trumpesnis, o veikimo laikas ilgesnis. Mažesnis svoris užtikrina lengvesnį valdymą ir greičio mažinimą svarbių žvejybos varžybų metu.

●Motoroleriai ir mopedai: nėra jokio svorio, kuris jus stabdytų. Įkraukite akumuliatorių iki mažiau nei pilnos talpos, kad galėtumėte spontaniškai keliauti, jo nepažeisdami.

●Saulės energijos konfigūracijos: Nešiokitės lengvas LiFePO4 baterijas, kad ir kur jus nuvestų gyvenimas (net į kalnus ar neprisijungę prie elektros tinklo), ir išnaudokite saulės energiją.

●Komercinis naudojimas: tai saugiausios ir tvirčiausios ličio baterijos, todėl jos idealiai tinka pramoninėms reikmėms, tokioms kaip grindų valymo mašinos, bagažinės dangčiai ir kt.

Be to, ličio geležies fosfato baterijos maitina daugelį kitų prietaisų, tokių kaip žibintuvėliai, elektroninės cigaretės, radijo įranga, avarinis apšvietimas ir kiti daiktai.

Plataus masto LFP įgyvendinimo galimybės
Nors LFP baterijos yra pigesnės ir stabilesnės nei alternatyvos, energijos tankis buvo didelė kliūtis plačiai jas naudoti. LFP baterijų energijos tankis yra daug mažesnis – nuo ​​15 iki 25 %. Tačiau tai keičiasi naudojant storesnius elektrodus, tokius, kokie naudojami Šanchajuje pagamintame 3 modelyje, kurio energijos tankis yra 359 Wh/litre.

Dėl ilgo LFP baterijų gyvavimo ciklo jos yra talpesnės nei panašaus svorio ličio jonų baterijos. Tai reiškia, kad šių baterijų energijos tankis laikui bėgant taps panašesnis.

Kita kliūtis masiniam pritaikymui yra ta, kad Kinija dominuoja rinkoje dėl daugybės LFP patentų. Šiems patentams pasibaigus, spėliojama, kad LFP gamyba, kaip ir transporto priemonių gamyba, bus lokalizuota.

Didieji automobilių gamintojai, tokie kaip „Ford“, „Volkswagen“ ir „Tesla“, vis dažniau naudoja šią technologiją, pakeisdami nikelio ar kobalto formules. Neseniai „Tesla“ paskelbta informacija savo ketvirčio atnaujinime yra tik pradžia. „Tesla“ taip pat pateikė trumpą atnaujinimą apie savo 4680 akumuliatorių bloką, kuris turės didesnį energijos tankį ir didesnį nuvažiuojamą atstumą. Taip pat gali būti, kad „Tesla“ naudos „cell-to-base“ konstrukciją, kad sutalpintų daugiau elementų ir pritaikytų mažesnį energijos tankį.

Nepaisant savo amžiaus,LFP...o akumuliatorių kainos sumažinimas gali būti labai svarbus siekiant paspartinti masinį elektromobilių naudojimą. Tikimasi, kad iki 2023 m. ličio jonų akumuliatorių kainos priartės prie 100 USD/kWh. Ličio jonų akumuliatoriai gali leisti automobilių gamintojams pabrėžti tokius veiksnius kaip patogumas ar įkrovimo laikas, o ne tik kainą.