Teslino izvješće za 3. tromjesečje 2021. najavljuje prijelaz na LiFePO4 baterije kao novi standard u svojim vozilima.Ali što su zapravo LiFePO4 baterije?
NEW YORK, NEW YORK, SAD, 26. svibnja 2022. /EINPresswire.com/ — Jesu li one bolja alternativa Li-Ion baterijama?Po čemu se ove baterije razlikuju od ostalih baterija?
Uvod u LiFePO4 baterije
Litij-željezo-fosfatna (LFP) baterija je litij-ionska baterija s bržim brzinama punjenja i pražnjenja.To je punjiva baterija s LiFePO4 kao katodom i elektrodom od grafitnog ugljika s metalnom podlogom kao anodom.
LiFePO4 baterije imaju manju gustoću energije od litij-ionskih baterija i niži radni napon.Imaju nisku stopu pražnjenja s ravnim krivuljama i sigurniji su od Li-iona.Ove baterije su također poznate kao litij ferofosfatne baterije.
Izum LiFePO4 baterija
LiFePO4 baterijeizumili su John B. Goodenough i Arumugam Manthiram.Među prvima su identificirali materijale koji se koriste u litij-ionskim baterijama.Anodni materijali nisu idealni za litij-ionske baterije zbog njihove sklonosti ranom kratkom spoju.
Znanstvenici su otkrili da su katodni materijali bolji u usporedbi s katodama litij-ionske baterije.To je osobito vidljivo u varijantama LiFePO4 baterije.Oni povećavaju stabilnost i vodljivost te poboljšavaju niz drugih aspekata.
Danas se LiFePO4 baterije nalaze posvuda i imaju različite primjene, uključujući upotrebu u čamcima, solarnim sustavima i vozilima.LiFePO4 baterije ne sadrže kobalt i jeftinije su od većine alternativa.Nije toksičan i ima duži rok trajanja.
Specifikacije LFP baterije
Izvor
Funkcija sustava upravljanja baterijama u LFP baterijama
LFP baterije se sastoje od više nego samo povezanih ćelija;imaju sustav koji osigurava da baterija ostane unutar sigurnih granica.Sustav upravljanja baterijom (BMS) štiti, kontrolira i nadzire bateriju u radnim uvjetima kako bi se osigurala sigurnost i produžio vijek trajanja baterije.
Funkcija sustava upravljanja baterijama u LFP baterijama
Unatoč činjenici da su litij željezo fosfatne ćelije tolerantnije, one su ipak sklone prenaponu tijekom punjenja, što smanjuje performanse.Materijal korišten za katodu mogao bi se pokvariti i izgubiti svoju stabilnost.BMS regulira izlaz svake ćelije i osigurava održavanje maksimalnog napona baterije.
Kako se materijali elektrode razgrađuju, podnapon postaje ozbiljan problem.Ako napon bilo koje ćelije padne ispod određenog praga, BMS odspaja bateriju iz kruga.Također služi kao povratna blokada u slučaju prekomjerne struje i isključit će svoj rad tijekom kratkog spoja.
LiFePO4 baterije u odnosu na litij-ionske baterije
LiFePO4 baterije nisu prikladne za nosive uređaje poput satova.Imaju manju gustoću energije od bilo koje druge litijske baterije.Međutim, najbolji su za sustave solarne energije, kamp prikolice, kolica za golf, bas čamce i električne motocikle.
Jedna od glavnih prednosti ovih baterija je njihov vijek trajanja.
Ove baterije mogu trajati preko 4x duže od drugih.Sigurniji su i mogu doseći do 100% dubine pražnjenja, što znači da se mogu koristiti dulje vrijeme.
U nastavku su navedeni drugi razlozi zašto su ove baterije bolja alternativa Li-ion baterijama.
Niska cijena
LFP baterije se izrađuju od željeza i fosfora, iskopavaju se u ogromnim razmjerima i nisu skupe.Procjenjuje se da je cijena LFP baterija čak 70 posto niža po kg od NMC baterija bogatih niklom.Njegov kemijski sastav osigurava povoljnu cijenu.Najniže prijavljene cijene ćelija za LFP baterije pale su ispod 100 USD/kWh prvi put u 2020.
Mali utjecaj na okoliš
LFP baterije ne sadrže nikal ili kobalt, koji su skupi i imaju veliki utjecaj na okoliš.Ove baterije su punjive što pokazuje njihovu ekološku prihvatljivost.
Poboljšana učinkovitost i izvedba
LFP baterije poznate su po svom dugom vijeku trajanja, što ih čini popularnim izborom za aplikacije koje zahtijevaju pouzdanu i dosljednu izlaznu snagu tijekom vremena.Ove baterije imaju sporije stope gubitka kapaciteta od ostalih litij-ionskih baterija, što pomaže u dugoročnom očuvanju njihove učinkovitosti.Osim toga, imaju niži radni napon, što rezultira manjim unutarnjim otporom i bržim brzinama punjenja/pražnjenja.
Poboljšana sigurnost i stabilnost
LFP baterije su termički i kemijski stabilne, stoga je manja vjerojatnost da će eksplodirati ili se zapaliti.LFP proizvodi jednu šestinu topline NMC-a bogatog niklom.Budući da je Co-O veza jača u LFP baterijama, atomi kisika otpuštaju se sporije ako su u kratkom spoju ili pregrijani.Nadalje, litij ne ostaje u potpuno napunjenim ćelijama, što ih čini vrlo otpornim na gubitak kisika u usporedbi s egzotermnim reakcijama koje se vide u drugim litijevim ćelijama.
Mali i lagani
LFP baterije su gotovo 50% lakše od litij mangan oksidnih baterija.Oni su do 70% lakši od olovnih baterija.Kada koristite LiFePO4 bateriju u vozilu, trošite manje goriva i imate više manevarskih sposobnosti.Također su mali i kompaktni, omogućujući vam uštedu prostora na vašem skuteru, čamcu, kamperu ili industrijskoj primjeni.
LiFePO4 baterije u odnosu na ne-litijeve baterije
Baterije koje nisu litijeve imaju brojne prednosti, ali će vjerojatno biti zamijenjene u srednjem roku s obzirom na potencijal novih LiFePo4 baterija jer je starija tehnologija skupa i manje učinkovita.
Olovne baterije
Olovno-kiselinski akumulatori mogu se isprva činiti isplativima, ali dugoročno gledano postaju skuplji.To je zbog činjenice da zahtijevaju češće održavanje i zamjenu.LiFePO4 baterija trajat će 2-4 puta duže bez potrebe za održavanjem.
Gel baterije
Gel baterije, poput LiFePO4 baterija, ne zahtijevaju često punjenje i ne gube napunjenost tijekom skladištenja.Ali gel baterije se pune sporije.Potrebno ih je isključiti čim se potpuno napune kako bi se izbjeglo uništenje.
AGM baterije
Dok su AGM baterije pod velikim rizikom od oštećenja ispod 50% kapaciteta, LiFePO4 baterije mogu se u potpunosti isprazniti bez ikakvog rizika od oštećenja.Također, teško ih je održati.
Primjene za LiFePO4 baterije
LiFePO4 baterije imaju mnoge vrijedne primjene, uključujući
Ribarski čamci i kajaci: možete provesti više vremena na vodi uz kraće vrijeme punjenja i duže vrijeme rada.Manja težina omogućuje lakše rukovanje i brzinu tijekom ribolovnih natjecanja s visokim ulozima.
Mobilni skuteri i mopedi: nema mrtvog tereta koji bi vas usporio.Napunite bateriju do manje od punog kapaciteta za spontana putovanja bez oštećenja.
Solarne konfiguracije: Nosite lagane LiFePO4 baterije gdje god vas život odvede (čak i na planinu ili izvan mreže) kako biste iskoristili snagu sunca.
Komercijalna uporaba: Ovo su najsigurnije, najčvršće litijeve baterije što ih čini idealnim za industrijske primjene kao što su podni strojevi, podizna vrata i drugo.
Nadalje, litij-željezo-fosfatne baterije napajaju mnoge druge uređaje kao što su svjetiljke, elektroničke cigarete, radio oprema, rasvjeta za slučaj opasnosti i drugi predmeti.
Mogućnosti za široku LFP implementaciju
Dok su LFP baterije jeftinije i stabilnije od alternativa, gustoća energije bila je značajna prepreka širokom usvajanju.LFP baterije imaju mnogo manju gustoću energije, koja se kreće između 15 i 25%.Međutim, to se mijenja korištenjem debljih elektroda poput onih koje se koriste u modelu 3 proizvedenom u Šangaju, koji ima gustoću energije od 359 Wh/litri.
Zbog dugog vijeka trajanja LFP baterija, one imaju veći kapacitet od Li-ion baterija usporedive težine.To znači da će gustoća energije ovih baterija s vremenom postati sličnija.
Još jedna prepreka masovnom usvajanju je to što je Kina dominirala tržištem zbog mnoštva LFP patenata.Budući da ovi patenti istječu, postoje spekulacije da će proizvodnja LFP-a, kao i proizvodnja vozila, biti lokalizirana.
Veliki proizvođači automobila poput Forda, Volkswagena i Tesle sve više koriste tehnologiju zamjenom formulacija nikla ili kobalta.Nedavna Teslina najava u svom kvartalnom ažuriranju samo je početak.Tesla je također pružio kratku nadogradnju svoje baterije 4680, koja će imati veću gustoću energije i domet.Također je moguće da će Tesla koristiti "cell-to-pack" konstrukciju kako bi kondenzirao više ćelija i prilagodio manju gustoću energije.
Unatoč svojoj starosti, LFP i smanjenje troškova baterije mogu biti ključni za ubrzavanje masovnog usvajanja EV-a.Do 2023. očekuje se da će cijene litij-iona biti blizu 100 USD/kWh.LFP-ovi mogu omogućiti proizvođačima automobila da istaknu čimbenike kao što su praktičnost ili vrijeme punjenja, a ne samo cijenu.
Vrijeme objave: 10. kolovoza 2022