Zpráva společnosti Tesla za třetí čtvrtletí roku 2021 oznámila přechod na baterie LiFePO4 jako nový standard ve svých vozidlech.Ale co přesně jsou LiFePO4 baterie?
NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. května 2022 /EINPresswire.com/ — Jsou lepší alternativou k Li-Ion bateriím?Jak se tyto baterie liší od ostatních baterií?
Úvod do LiFePO4 baterií
Lithium-železofosfátová (LFP) baterie je lithium-iontová baterie s rychlejším nabíjením a vybíjením.Jedná se o dobíjecí baterii s LiFePO4 jako katodou a grafitovou uhlíkovou elektrodou s kovovým podkladem jako anodou.
LiFePO4 baterie mají nižší hustotu energie než lithium-iontové baterie a nižší provozní napětí.Mají nízkou rychlost vybíjení s plochými křivkami a jsou bezpečnější než Li-ion.Tyto baterie jsou také známé jako lithium-ferofosfátové baterie.
Vynález LiFePO4 baterií
LiFePO4 baterievynalezli John B. Goodenough a Arumugam Manthiram.Byli mezi prvními, kdo identifikoval materiály používané v lithium-iontových bateriích.Anodové materiály nejsou ideální pro lithium-iontové baterie kvůli jejich tendenci k předčasnému zkratování.
Vědci zjistili, že katodové materiály jsou lepší ve srovnání s katodami lithium-iontových baterií.To je zvláště patrné u variant LiFePO4 baterií.Zvyšují stabilitu a vodivost a zlepšují řadu dalších aspektů.
V dnešní době se baterie LiFePO4 nacházejí všude a mají různé aplikace, včetně použití v lodích, solárních systémech a vozidlech.LiFePO4 baterie neobsahují kobalt a jsou levnější než většina alternativ.Je netoxický a má delší trvanlivost.
Funkce systémů správy baterií v bateriích LFP
Baterie LFP se skládají z více než jen spojených článků;mají systém, který zajišťuje, že baterie zůstane v bezpečných mezích.Systém správy baterie (BMS) chrání, řídí a monitoruje baterii za provozních podmínek, aby byla zajištěna bezpečnost a prodloužila životnost baterie.
Funkce Battery Management Systems v LFP bateriích
Navzdory tomu, že lithium-železofosfátové články jsou tolerantnější, přesto jsou náchylné na přepětí při nabíjení, které snižuje výkon.Materiál použitý pro katodu se může potenciálně zhoršit a ztratit svou stabilitu.BMS reguluje výkon každého článku a zajišťuje udržení maximálního napětí baterie.
Jak materiály elektrod degradují, podpětí se stává vážným problémem.Pokud napětí některého článku klesne pod určitou prahovou hodnotu, BMS odpojí baterii od obvodu.Slouží také jako zpětná klapka při nadproudovém stavu a při zkratu vypne svůj provoz.
LiFePO4 baterie vs. lithium-iontové baterie
LiFePO4 baterie nejsou vhodné pro nositelná zařízení, jako jsou hodinky.Mají nižší hustotu energie než jakékoli jiné lithiové baterie.Jsou však nejlepší pro solární energetické systémy, RV, golfové vozíky, basové čluny a elektrické motocykly.
Jednou z hlavních výhod těchto baterií je jejich životnost.
Tyto baterie mohou vydržet více než 4x déle než ostatní.Jsou bezpečnější a mohou dosáhnout až 100% hloubky vybití, což znamená, že mohou být používány po delší dobu.
Níže jsou uvedeny další důvody, proč jsou tyto baterie lepší alternativou k Li-ion bateriím.
Nízké náklady
Baterie LFP jsou vyrobeny ze železa a fosforu, těží se v obrovském měřítku a jsou levné.Náklady na baterie LFP se odhadují až o 70 procent na kg nižší než u baterií NMC bohatých na nikl.Jeho chemické složení poskytuje cenovou výhodu.Nejnižší uváděné ceny článků pro baterie LFP klesly poprvé v roce 2020 pod 100 USD/kWh.
Malý dopad na životní prostředí
Baterie LFP neobsahují nikl ani kobalt, které jsou drahé a mají velký dopad na životní prostředí.Tyto baterie jsou dobíjecí, což svědčí o jejich ekologické šetrnosti.
Vylepšená účinnost a výkon
Baterie LFP jsou známé svou dlouhou životností, díky čemuž jsou oblíbenou volbou pro aplikace, které vyžadují spolehlivý a konzistentní výkon v průběhu času.Tyto baterie vykazují nižší rychlost ztráty kapacity než jiné lithium-iontové baterie, což pomáhá zachovat jejich výkon po dlouhou dobu.Navíc mají nižší provozní napětí, což má za následek menší vnitřní odpor a rychlejší nabíjení/vybíjení.
Zvýšená bezpečnost a stabilita
Baterie LFP jsou tepelně a chemicky stabilní, a proto je méně pravděpodobné, že explodují nebo se vznítí.LFP produkuje jednu šestinu tepla než NMC bohaté na nikl.Protože vazba Co-O je v LFP bateriích silnější, atomy kyslíku se při zkratu nebo přehřátí uvolňují pomaleji.Kromě toho v plně nabitých článcích nezůstává žádné lithium, což je činí vysoce odolnými vůči ztrátě kyslíku ve srovnání s exotermickými reakcemi pozorovanými u jiných lithiových článků.
Malý a lehký
Baterie LFP jsou téměř o 50 % lehčí než baterie lithium-oxid manganu.Jsou až o 70 % lehčí než olověné baterie.Když používáte baterii LiFePO4 ve vozidle, spotřebováváte méně plynu a máte lepší manévrovatelnost.Jsou také malé a kompaktní, což vám umožní ušetřit místo na vašem skútru, lodi, karavanu nebo průmyslové aplikaci.
LiFePO4 baterie vs. nelithiové baterie
Nelithiové baterie mají řadu výhod, ale pravděpodobně budou ve střednědobém horizontu nahrazeny vzhledem k potenciálu nových baterií LiFePo4, protože starší technologie je drahá a méně účinná.
Olověné baterie
Olověné baterie se mohou na první pohled zdát nákladově efektivní, ale z dlouhodobého hlediska jsou nakonec dražší.Je to dáno tím, že vyžadují častější údržbu a výměnu.Baterie LiFePO4 vydrží 2-4krát déle bez nutnosti údržby.
Gelové baterie
Gelové baterie, stejně jako baterie LiFePO4, nevyžadují časté dobíjení a neztrácejí náboj při skladování.Ale gelové baterie se nabíjejí pomaleji.Po úplném nabití je třeba je odpojit, aby nedošlo k jejich zničení.
Baterie AGM
Zatímco baterie AGM jsou vystaveny vysokému riziku poškození pod 50% kapacity, baterie LiFePO4 lze zcela vybít bez rizika poškození.Navíc je těžké je udržet.
Aplikace pro LiFePO4 baterie
LiFePO4 baterie mají mnoho cenných aplikací, včetně
Rybářské lodě a kajaky: Můžete strávit více času na vodě s kratší dobou nabíjení a delší dobou provozu.Nižší hmotnost zajišťuje snazší manipulaci a zrychlení při závodech v rybaření s vysokými sázkami.
Mobilní skútry a mopedy: Neexistuje žádná mrtvá váha, která by vás zpomalila.Nabijte baterii na méně než plnou kapacitu pro spontánní výlety, aniž byste ji poškodili.
Solární konfigurace: Noste lehké baterie LiFePO4, kamkoli vás život zavede (dokonce i na horu nebo mimo síť), abyste mohli využít sluneční energii.
Komerční použití: Jedná se o nejbezpečnější a nejodolnější lithiové baterie, díky čemuž jsou ideální pro průmyslové aplikace, jako jsou podlahové stroje, výklopné dveře a další.
Lithium-železofosfátové baterie navíc napájejí mnoho dalších zařízení, jako jsou baterky, elektronické cigarety, rádiová zařízení, nouzové osvětlení a další položky.
Možnosti pro Wid-Scale LFP implementace
Zatímco baterie LFP jsou levnější a stabilnější než alternativy, hustota energie byla významnou překážkou širokého přijetí.Baterie LFP mají mnohem nižší hustotu energie, která se pohybuje mezi 15 a 25 %.To se však mění pomocí silnějších elektrod, jaké se používají v Modelu 3 vyrobeném v Šanghaji, který má hustotu energie 359 Wh/litr.
Díky dlouhé životnosti LFP baterií mají větší kapacitu než Li-ion baterie srovnatelné hmotnosti.To znamená, že hustota energie těchto baterií se bude časem podobat.
Další překážkou pro masové přijetí je to, že Čína ovládla trh kvůli spoustě patentů LFP.Jak tyto patenty vyprší, spekuluje se, že výroba LFP, stejně jako výroba vozidel, bude lokalizována.
Hlavní výrobci automobilů, jako je Ford, Volkswagen a Tesla, stále více využívají tuto technologii tím, že nahrazují nikl nebo kobalt.Nedávné oznámení Tesly ve čtvrtletní aktualizaci je pouze začátek.Tesla také poskytla krátkou aktualizaci své baterie 4680, která bude mít vyšší hustotu energie a dojezd.Je také možné, že Tesla použije konstrukci „cell-to-pack“ ke kondenzaci více článků a přizpůsobení nižší energetické hustotě.
Navzdory svému stáří může být LFP a snížení nákladů na baterie rozhodující pro urychlení hromadného zavádění elektromobilů.Očekává se, že do roku 2023 se ceny lithium-iontů budou blížit 100 USD/kWh.LFP mohou výrobcům automobilů umožnit zdůraznit faktory, jako je pohodlí nebo doba dobíjení, spíše než jen cenu.
Čas odeslání: 10. srpna 2022