Teslin izvještaj za 3. kvartal 2021. najavio je prelazak na LiFePO4 baterije kao novi standard u svojim vozilima.Ali šta su zapravo LiFePO4 baterije?
NJUJORK, NJUJORK, SAD, 26. maja 2022. /EINPresswire.com/ — Da li su one bolja alternativa Li-Ion baterijama?Po čemu se ove baterije razlikuju od ostalih baterija?
Uvod u LiFePO4 baterije
Litijum-gvozdeno-fosfatna (LFP) baterija je litijum-jonska baterija sa bržim brzinama punjenja i pražnjenja.To je punjiva baterija s LiFePO4 kao katodom i grafitnom ugljičnom elektrodom s metalnom podlogom kao anodom.
LiFePO4 baterije imaju manju gustinu energije od litijum-jonskih baterija i niži radni napon.Imaju nisku brzinu pražnjenja sa ravnim krivuljama i sigurniji su od Li-ion.Ove baterije su poznate i kao litijum-ferofosfatne baterije.
Izum LiFePO4 baterija
LiFePO4 baterijeizumili su John B. Goodenough i Arumugam Manthiram.Oni su bili među prvima koji su identifikovali materijale koji se koriste u litijum-jonskim baterijama.Anodni materijali nisu idealni za litijum-jonske baterije zbog njihove sklonosti ranom kratkom spoju.
Naučnici su otkrili da su katodni materijali bolji u odnosu na katode litijum-jonskih baterija.Ovo je posebno uočljivo kod varijanti LiFePO4 baterija.Oni poboljšavaju stabilnost i provodljivost i poboljšavaju niz drugih aspekata.
Ovih dana, LiFePO4 baterije se nalaze posvuda i imaju različite primjene, uključujući upotrebu u čamcima, solarnim sistemima i vozilima.LiFePO4 baterije su bez kobalta i jeftinije su od većine alternativa.Netoksičan je i ima duži rok trajanja.
Specifikacije LFP baterije
Izvor
Funkcija sistema upravljanja baterijama u LFP baterijama
LFP baterije se sastoje od više od samo povezanih ćelija;imaju sistem koji osigurava da baterija ostane u sigurnim granicama.Sistem upravljanja baterijom (BMS) štiti, kontroliše i nadzire bateriju u radnim uslovima kako bi osigurao sigurnost i produžio vek trajanja baterije.
Funkcija sistema upravljanja baterijama u LFP baterijama
Unatoč činjenici da su ćelije litijum željeznog fosfata tolerantnije, one su ipak sklone prenaponu tokom punjenja, što smanjuje performanse.Materijal koji se koristi za katodu može potencijalno da se pokvari i izgubi svoju stabilnost.BMS reguliše izlaz svake ćelije i osigurava da se održi maksimalni napon baterije.
Kako se materijali elektroda degradiraju, podnapon postaje ozbiljan problem.Ako napon bilo koje ćelije padne ispod određenog praga, BMS isključuje bateriju iz kola.Takođe služi kao graničnik u prekostrujnom stanju i isključiće svoj rad tokom kratkog spoja.
LiFePO4 baterije u odnosu na litijum-jonske baterije
LiFePO4 baterije nisu prikladne za nosive uređaje kao što su satovi.Imaju manju gustoću energije od bilo koje druge litijumske baterije.Međutim, oni su najbolji za solarne sisteme, RV vozila, 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 ostalih.Oni su sigurniji i mogu doseći do 100% dubine pražnjenja, što znači da se mogu koristiti duže vrijeme.
U nastavku su navedeni drugi razlozi zašto su ove baterije bolja alternativa Li-ion baterijama.
Jeftino
LFP baterije su napravljene od gvožđa i fosfora, kopaju se u ogromnim razmerama i jeftine su.Procjenjuje se da je cijena LFP baterija čak 70 posto niža po kg od NMC baterija bogatih niklom.Njegov hemijski sastav pruža prednost u troškovima.Najniže prijavljene cijene ćelija za LFP baterije pale su ispod 100 USD/kWh po prvi put u 2020.
Mali uticaj na životnu sredinu
LFP baterije ne sadrže nikl ili kobalt, koji su skupi i imaju veliki uticaj na životnu sredinu.Ove baterije su punjive što pokazuje njihovu ekološku prihvatljivost.
Poboljšana efikasnost i performanse
LFP baterije su poznate po svom dugom životnom vijeku, što ih čini popularnim izborom za aplikacije koje zahtijevaju pouzdanu i dosljednu izlaznu snagu tokom vremena.Ove baterije imaju sporije stope gubitka kapaciteta od drugih litijum-jonskih baterija, što pomaže da se očuvaju njihove performanse na duži rok.Osim toga, imaju niži radni napon, što rezultira manjim unutrašnjim otporom i većim brzinama punjenja/pražnjenja.
Poboljšana sigurnost i stabilnost
LFP baterije su termički i hemijski stabilne, pa je manja verovatnoća da će eksplodirati ili zapaliti.LFP proizvodi jednu šestinu topline NMC bogatog niklom.Budući da je Co-O veza jača u LFP baterijama, atomi kisika se sporije oslobađaju ako su kratko spojeni ili pregrijani.Nadalje, litijum ne ostaje u potpuno napunjenim ćelijama, što ih čini vrlo otpornim na gubitak kiseonika u poređenju sa egzotermnim reakcijama koje se vide u drugim litijumskim ćelijama.
Mala i lagana
LFP baterije su skoro 50% lakše od litijum-mangan oksidnih baterija.Oni su do 70% lakši od olovnih baterija.Kada koristite LiFePO4 bateriju u vozilu, trošite manje gasa i imate više manevarske sposobnosti.Također su mali i kompaktni, što vam omogućava da uštedite prostor na vašem skuteru, čamcu, RV-u ili industrijskoj primjeni.
LiFePO4 baterije u odnosu na nelitijumske baterije
Ne-litijumske baterije imaju brojne prednosti, ali će vjerovatno biti zamijenjene u srednjem roku s obzirom na potencijal novih LiFePo4 baterija jer je starija tehnologija skupa i manje efikasna.
Olovne baterije
Olovne baterije se u početku mogu činiti isplativim, ali će na kraju biti skuplje na dugi rok.To je zbog činjenice da zahtijevaju češće održavanje i zamjenu.LiFePO4 baterija će trajati 2-4 puta duže bez potrebe za održavanjem.
Gel baterije
Gel baterije, poput LiFePO4 baterija, ne zahtijevaju često punjenje i ne gube napunjenost tokom 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 da se oštete ispod 50% kapaciteta, LiFePO4 baterije se mogu potpuno isprazniti bez ikakvog rizika od oštećenja.Takođe, teško ih je održati.
Aplikacije za LiFePO4 baterije
LiFePO4 baterije imaju mnoge vrijedne primjene, uključujući
Ribarski čamci i kajaci: Možete provesti više vremena na vodi uz manje vremena punjenja i duže vrijeme rada.Manja težina omogućava lakše rukovanje i smanjenje brzine tokom velikih ribolovnih takmičenja.
Skuteri i mopedi za mobilnost: Ne postoji mrtva težina koja bi vas usporila.Napunite bateriju ispod punog kapaciteta za spontana putovanja bez oštećenja.
Solarne konfiguracije: Nosite lagane LiFePO4 baterije gdje god vas život odvede (čak i na planinu ili van mreže) da iskoristite sunčevu snagu.
Komercijalna upotreba: Ovo su najsigurnije, najtvrđe litijumske baterije što ih čini idealnim za industrijsku primjenu kao što su mašine za podove, dizna vrata i još mnogo toga.
Nadalje, litijum-željezo-fosfatne baterije napajaju mnoge druge uređaje kao što su baterijske lampe, elektronske cigarete, radio oprema, rasvjeta za hitne slučajeve i drugi predmeti.
Mogućnosti za implementaciju LFP širokog opsega
Dok su LFP baterije jeftinije i stabilnije od alternativa, gustina energije je bila značajna prepreka širokom usvajanju.LFP baterije imaju mnogo nižu gustinu energije, koja se kreće između 15 i 25%.Međutim, ovo se mijenja korištenjem debljih elektroda poput onih koje se koriste u modelu 3 proizvedenom u Šangaju, koji ima gustinu energije od 359 Wh/litru.
Zbog dugog životnog vijeka LFP baterija, one imaju veći kapacitet od Li-ion baterija slične težine.To znači da će gustoća energije ovih baterija vremenom postati sličnija.
Još jedna prepreka masovnom usvajanju je ta što je Kina dominirala tržištem zbog mnoštva LFP patenata.Kako ovi patenti ističu, postoje spekulacije da će proizvodnja LFP-a, poput proizvodnje vozila, biti lokalizirana.
Veliki proizvođači automobila poput Forda, Volkswagena i Tesle sve više koriste tehnologiju zamjenjujući formulacije nikla ili kobalta.Nedavna najava Tesle u svom kvartalnom ažuriranju samo je početak.Tesla je također pružio kratko ažuriranje svog 4680 baterijskog paketa, koji će imati veću gustinu energije i domet.Takođe je moguće da će Tesla koristiti konstrukciju od ćelije do pakovanja kako bi kondenzovao više ćelija i prilagodio nižu gustinu energije.
Uprkos starosti, LFP i smanjenje troškova baterije mogu biti kritični za ubrzanje masovnog usvajanja EV.Očekuje se da će do 2023. cijene litijum-jona biti blizu 100 USD/kWh.LFP-ovi mogu omogućiti proizvođačima automobila da naglase faktore kao što su pogodnost ili vrijeme punjenja, a ne samo cijena.
Vrijeme objave: 10.08.2022