ما هو فوسفات الحديد الليثيوم؟

من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد تختلف عن بطاريات الليثيوم أيون.في الواقع، هناك أنواع عديدة من بطاريات الليثيوم أيون، وفوسفات حديد الليثيوم هو واحد منها فقط.

دعونا نلقي نظرة على ما هو فوسفات الحديد الليثيوم بالضبط، ولماذا يعد خيارًا رائعًا لأنواع معينة من البطاريات، وكيف يمكن مقارنته بخيارات بطاريات الليثيوم أيون الأخرى.

ما هو فوسفات الحديد الليثيوم؟

فوسفات حديد الليثيوم هو مركب كيميائي LiFePO4 أو "LFP" للاختصار.يوفر LFP أداءً كهروكيميائيًا جيدًا، ومقاومة منخفضة، وهو أحد أكثر مواد الكاثود أمانًا واستقرارًا المتاحة لبطاريات الليثيوم أيون.

ما هي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد؟

بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد هي نوع من بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم فوسفات حديد الليثيوم كمادة كاثود لتخزين أيونات الليثيوم.تستخدم بطاريات LFP عادةً الجرافيت كمادة الأنود.يمنحها التركيب الكيميائي لبطاريات LFP تصنيفًا عاليًا للتيار واستقرارًا حراريًا جيدًا ودورة حياة طويلة.

تحتوي معظم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد على أربع خلايا بطارية موصلة على التوالي.الجهد الاسمي لخلية بطارية LFP هو 3.2 فولت.يؤدي توصيل أربع خلايا بطارية LFP بشكل متسلسل إلى الحصول على بطارية بقوة 12 فولت والتي تعد خيارًا بديلاً ممتازًا للعديد من بطاريات الرصاص الحمضية بقدرة 12 فولت.

ليثيوم فوسفات الحديد مقابل.أنواع بديلة من الليثيوم أيون

يعد فوسفات حديد الليثيوم أحد الأنواع العديدة لبطاريات الليثيوم أيون.يؤدي تغيير المركب الكيميائي للكاثود إلى إنشاء أنواع مختلفة من بطاريات الليثيوم أيون.بعض الخيارات الأكثر شيوعًا هي أكسيد الكوبالت الليثيوم (LCO)، وأكسيد الليثيوم المنغنيز (LMO)، وأكسيد الألومنيوم والكوبالت ونيكل الليثيوم (NCA)، وأكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC)، وتيتانات الليثيوم (LTO).

يتمتع كل نوع من أنواع البطاريات هذه بنقاط قوة ونقاط ضعف مختلفة تجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات المختلفة.وبالنظر إلى الخصائص الرئيسية لهذه الأنواع من البطاريات، يمكننا أن نرى أين تقف بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد وما هي التطبيقات الأفضل لها.

كثافة الطاقة

تتمتع بطاريات LFP بواحد من أعلى معدلات الطاقة المحددة بين أنواع أيونات الليثيوم الأخرى.وبعبارة أخرى، تعني الطاقة المحددة العالية أن بطاريات LFP يمكنها توفير كميات كبيرة من التيار والطاقة دون ارتفاع درجة الحرارة.

من ناحية أخرى، من المهم أن نضع في اعتبارنا أن بطاريات LFP تتمتع بأحد أدنى تصنيفات الطاقة المحددة.الطاقة المحددة المنخفضة تعني أن بطاريات LFP تتمتع بقدرة تخزين طاقة أقل لكل وزن مقارنة بخيارات الليثيوم أيون الأخرى.لا يعد هذا عادةً مشكلة كبيرة لأن زيادة سعة بنك البطارية يمكن أن تتم عن طريق توصيل بطاريات متعددة بالتوازي.قد لا يكون هذا مثاليًا للتطبيق الذي يتطلب كثافة طاقة كبيرة في مساحة خفيفة جدًا، مثل السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية.

دورات حياة البطارية

تتمتع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بعمر افتراضي يبدأ بحوالي 2000 دورة تفريغ كاملة ويزداد حسب عمق التفريغ.تم اختبار الخلايا ونظام إدارة البطارية الداخلي (BMS) المستخدم في Dragonfly Energy لأكثر من 5000 دورة تفريغ كاملة مع الاحتفاظ بنسبة 80% من سعة البطارية الأصلية.

LFP في المرتبة الثانية بعد تيتانات الليثيوم في العمر.ومع ذلك، كانت بطاريات LTO تقليديًا هي أغلى خيار لبطاريات الليثيوم أيون، مما يجعلها باهظة التكلفة لمعظم التطبيقات.

معدل التفريغ

يتم قياس معدل التفريغ بمضاعفات سعة البطارية، مما يعني أن معدل تفريغ 1C لبطارية 100 أمبير هو 100 أمبير مستمر.تتمتع بطاريات LFP المتوفرة تجاريًا بتصنيف تفريغ مستمر يبلغ 1C ولكن يمكن أن تتجاوز هذا لفترات قصيرة اعتمادًا على نظام إدارة البطارية.

يمكن لخلايا LFP نفسها عادةً توفير تفريغ درجة حرارة 25 درجة مئوية لفترات قصيرة بأمان.تتيح لك القدرة على تجاوز 1C استخدام بطاريات LFP في التطبيقات عالية الطاقة التي قد يكون لها ارتفاعات في بدء التشغيل في السحب الحالي.

درجات حرارة التشغيل

لا تدخل بطاريات LFP في ظروف الهروب الحراري حتى حوالي 270 درجة مئوية.بالمقارنة مع خيارات بطاريات الليثيوم أيون الشائعة الأخرى، تتمتع بطاريات LFP بثاني أعلى حد لدرجة حرارة التشغيل.

يؤدي تجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة في بطارية الليثيوم أيون إلى حدوث تلف وقد يؤدي إلى تلفهاهارب الحراري، مما قد يؤدي إلى نشوب حريق.يقلل حد التشغيل المرتفع لـ LFP بشكل كبير من فرصة حدوث حدث حراري هارب.بالاشتراك مع BMS عالي الجودة لإغلاق الخلايا قبل هذه الظروف بوقت طويل (عند حوالي 57 درجة مئوية)، يوفر LFP مزايا كبيرة تتعلق بالسلامة.

مزايا السلامة

تعد بطاريات LFP إحدى الكيميائيات المستقرة لجميع خيارات الليثيوم أيون.هذا الاستقرار يجعلها واحدة من أكثر الخيارات أمانًا لكل من التطبيقات التي تواجه المستهلك والتطبيقات الصناعية.

الخيار الآمن الآخر الوحيد هو تيتانات الليثيوم، والذي عادة ما يكون باهظ التكلفة ولا يعمل بالجهد الصحيح في معظم الحالات لاستبدال 12 فولت.

ليثيوم فوسفات الحديد مقابل.بطاريات الرصاص الحمضية

تقدم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد الكثيرالمزايا على بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية.وأبرزها هو أن بطاريات LFP تحتوي على حوالي أربعة أضعاف كثافة طاقة بطاريات الرصاص الحمضية.يمكنك إجراء دورة عميقة لبطاريات LFP بشكل متكرر دون إتلافها.كما أنها تشحن 5 مرات أسرع من بطاريات الرصاص الحمضية.

تؤدي كثافة الطاقة العالية هذه إلى وقت تشغيل أطول مع تقليل وزن نظام البطارية في نفس الوقت.

يؤدي التفاعل الكيميائي داخل بطاريات الرصاص الحمضية إلى إطلاق الغازات، الأمر الذي يتطلب تنفيس البطاريات وإعادة تعبئتها بالماء بشكل دوري من قبل المستخدم.إذا لم يتم تخزين البطاريات في وضع مستقيم، فقد يتسرب المحلول الحمضي، مما يؤدي إلى إتلاف البطارية والتسبب في حدوث فوضى.وبدلاً من ذلك، لا تنبعث بطاريات LFP من الغاز ولا تحتاج إلى تنفيس أو إعادة تعبئتها.والأفضل من ذلك، أنه يمكنك تركيبها في أي اتجاه.

تكون بطاريات LFP في البداية أكثر تكلفة من بطاريات الرصاص الحمضية.ومع ذلك، فإن العمر الطويل لبطاريات LFP يوازن بين تكلفتها الأولية العالية.في معظم الحالات، تدوم بطاريات LFP لمدة أطول من 5 إلى 10 مرات من بطاريات الرصاص الحمضية، مما يؤدي إلى توفير كبير في التكلفة الإجمالية.

أفضل بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد لاستبدال تطبيقات بطاريات الرصاص الحمضية

تتوفر العديد من بطاريات الليثيوم أيون المختلفة، وبعضها يتجاوز فوسفات حديد الليثيوم في فئات أداء معينة.ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر باستبدال بطاريات الرصاص الحمضية بقوة 12 فولت، فإن LFP هو الخيار الأفضل المتاح.

السبب الرئيسي لذلك هو أن جهد الخلية الاسمي لفوسفات الحديد الليثيوم هو 3.2 فولت.يبلغ الجهد الاسمي لبطارية الرصاص الحمضية بقدرة 12 فولت حوالي 12.7 فولت.وبالتالي، فإن توصيل أربع خلايا على التوالي داخل البطارية ينتج 12.8 فولت (4 × 3.2 = 12.8) - وهو تطابق مثالي تقريبًا!هذا غير ممكن مع أي نوع آخر من بطاريات الليثيوم أيون.

بالإضافة إلى توافق الجهد الكهربي المثالي تقريبًا، توفر LFP مزايا أخرى كبديل لحمض الرصاص.كما تمت مناقشته أعلاه، تتميز بطاريات LFP بأنها طويلة الأمد، ومستقرة، وآمنة، ومتينة، وخفيفة الوزن، ولها كثافة طاقة عالية.وهذا يجعلها مناسبة بشكل ممتاز للعديد من التطبيقات!اشياء مثلمحركات التصيد,عربات سكن متنقلة,عربات الغولفوالمزيد من التطبيقات التي تعتمد تقليديًا على بطاريات الرصاص الحمضية.

تقوم بطاريات Dragonfly Energy وBattle Born Batteries ببناء بعض من أفضل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المتوفرة.لقد تم تصميمها وتجميعها بفخر في الولايات المتحدة باستخدام مواد عالية الجودة متاحة.بالإضافة إلى ذلك، يتم اختبار كل بطارية بدقة وإدراجها في قائمة UL.

تشتمل كل بطارية أيضًا على بطارية مدمجةنظام إدارة البطاريةلضمان عمل البطارية بأمان في جميع الظروف.تحتوي بطاريات Dragonfly Energy وBattle Born على آلاف البطاريات التي تم تركيبها وتشغيلها بأمان في العديد من التطبيقات المختلفة حول العالم.

الآن أنت تعرف

في الختام، فوسفات الحديد الليثيوم هو مجرد واحد من العديد من الأنواع المختلفة لبطاريات الليثيوم أيون المتاحة.ومع ذلك، فإن مجموعة الخصائص الفريدة التي تتكون منها بطاريات LFP تجعلها بديلاً رائعًا لبطاريات الرصاص الحمضية بقدرة 12 فولت الموجودة في الماضي.