Teslas 2021 Q3-rapport annoncerede en overgang til LiFePO4-batterier som den nye standard i sine køretøjer.Men hvad er LiFePO4-batterier egentlig?
NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. maj 2022 /EINPresswire.com/ — Er de et bedre alternativ til Li-Ion-batterier?Hvordan adskiller disse batterier sig fra andre batterier?
Introduktion til LiFePO4-batterier
Et lithium iron phosphate (LFP) batteri er et lithium-ion batteri med hurtigere op- og afladningshastigheder.Det er et genopladeligt batteri med LiFePO4 som katode og en grafitisk carbonelektrode med metallisk bagside som anode.
LiFePO4-batterier har lavere energitæthed end lithium-ion-batterier og lavere driftsspændinger.De har en lav udledningshastighed med flade kurver og er sikrere end Li-ion.Disse batterier er også kendt som lithiumferrophosphat-batterier.
Opfindelsen af LiFePO4-batterier
LiFePO4 batterierblev opfundet af John B. Goodenough og Arumugam Manthiram.De var blandt de første til at identificere de materialer, der blev brugt i lithium-ion-batterier.Anodematerialer er ikke ideelle til lithium-ion-batterier på grund af deres tendens til tidlig kortslutning.
Forskere fandt ud af, at katodematerialer er bedre sammenlignet med lithium-ion-batterikatoder.Dette er især mærkbart i LiFePO4-batterivarianterne.De forbedrer stabilitet og ledningsevne og forbedrer en række andre aspekter.
I disse dage findes LiFePO4-batterier overalt og har forskellige anvendelser, herunder brug i både, solcellesystemer og køretøjer.LiFePO4-batterier er koboltfrie og billigere end de fleste alternativer.Den er giftfri og har længere holdbarhed.
LFP-batterispecifikationer
Kilde
Funktionen af batteristyringssystemer i LFP-batterier
LFP-batterier består af mere end blot tilsluttede celler;de har et system, der sikrer, at batteriet holder sig inden for sikre grænser.Et batteristyringssystem (BMS) beskytter, kontrollerer og overvåger batteriet under driftsforhold for at sikre sikkerhed og forlænge batteriets levetid.
Funktionen af batteristyringssystemer i LFP-batterier
På trods af at lithiumjernfosfatceller er mere tolerante, er de alligevel tilbøjelige til overspænding under opladning, hvilket reducerer ydeevnen.Materialet, der bruges til katoden, kan potentielt blive forringet og miste sin stabilitet.BMS regulerer hver celles output og sikrer, at batteriets maksimale spænding opretholdes.
Efterhånden som elektrodematerialerne nedbrydes, bliver underspænding et alvorligt problem.Hvis en celles spænding falder under en vis tærskel, afbryder BMS batteriet fra kredsløbet.Den fungerer også som tilbageløbsspærre i en overstrømstilstand og vil lukke ned for driften under kortslutning.
LiFePO4-batterier vs. Lithium-Ion-batterier
LiFePO4-batterierne er ikke egnede til bærbare enheder såsom ure.De har en lavere energitæthed end nogen andre lithiumbatterier.Men de er de bedste til solenergisystemer, autocampere, golfvogne, basbåde og elektriske motorcykler.
En af de vigtigste fordele ved disse batterier er deres levetid.
Disse batterier kan holde over 4 gange længere end andre.De er mere sikre og kan nå op til 100 % udledningsdybde, hvilket betyder, at de kan bruges i længere tid.
Nedenfor er andre grunde til, hvorfor disse batterier er et bedre alternativ til Li-ion-batterier.
Lavpris
LFP-batterier er lavet af jern og fosfor, udvundet i enorm skala og er billige.Prisen på LFP-batterier anslås at være så meget som 70 procent lavere pr. kg end nikkelrige NMC-batterier.Dens kemiske sammensætning giver en omkostningsfordel.De laveste rapporterede cellepriser for LFP-batterier faldt til under $100/kWh for første gang i 2020.
Lille miljøpåvirkning
LFP-batterier indeholder hverken nikkel eller kobolt, som er dyre og har stor miljøbelastning.Disse batterier er genopladelige, hvilket viser deres øko-venlighed.
Forbedret effektivitet og ydeevne
LFP-batterier er kendt for deres lange levetid, hvilket gør dem til et populært valg til applikationer, der kræver pålidelig og ensartet effekt over tid.Disse batterier oplever langsommere kapacitetstab end andre lithium-ion-batterier, hvilket hjælper med at bevare deres ydeevne på lang sigt.Derudover har de en lavere driftsspænding, hvilket resulterer i mindre intern modstand og hurtigere opladnings-/afladningshastigheder.
Forbedret sikkerhed og stabilitet
LFP-batterier er termisk og kemisk stabile, hvorfor de er mindre tilbøjelige til at eksplodere eller antænde.LFP producerer en sjettedel af varmen fra nikkelrig NMC.Fordi Co-O-bindingen er stærkere i LFP-batterier, frigives iltatomer langsommere, hvis de kortsluttes eller overophedes.Desuden er der ingen lithium tilbage i fuldt opladede celler, hvilket gør dem meget modstandsdygtige over for ilttab sammenlignet med de eksoterme reaktioner, der ses i andre lithiumceller.
Lille og let
LFP-batterier er næsten 50 % lettere end lithium-manganoxid-batterier.De er op til 70 % lettere end bly-syre-batterier.Når du bruger et LiFePO4-batteri i et køretøj, bruger du mindre gas og har mere manøvredygtighed.De er også små og kompakte, så du kan spare plads på din scooter, båd, autocamper eller industriapplikation.
LiFePO4-batterier vs. ikke-lithium-batterier
Ikke-lithium-batterier har en række fordele, men vil sandsynligvis blive udskiftet på mellemlang sigt i betragtning af potentialet i de nye LiFePo4-batterier, da ældre teknologi er dyr og mindre effektiv.
Blysyrebatterier
Blysyrebatterier ser måske ud til at være omkostningseffektive i starten, men de ender med at blive dyrere på lang sigt.Dette skyldes, at de kræver hyppigere vedligeholdelse og udskiftning.Et LiFePO4-batteri holder 2-4 gange længere uden behov for vedligeholdelse.
Gel batterier
Gelbatterier, ligesom LiFePO4-batterier, kræver ikke hyppig genopladning og mister ikke opladningen, mens de opbevares.Men gel-batterier oplades i en langsommere hastighed.De skal afbrydes, så snart de er fuldt opladede for at undgå ødelæggelse.
AGM batterier
Mens AGM-batterier har en høj risiko for at blive beskadiget under 50 % kapacitet, kan LiFePO4-batterier aflades helt uden risiko for skade.Desuden er det svært at holde dem oppe.
Ansøgninger om LiFePO4-batterier
LiFePO4-batterier har mange værdifulde anvendelser, bl.a
Fiskerbåde og kajakker: Du kan bruge mere tid på vandet med mindre opladningstid og længere køretid.Mindre vægt giver lettere håndtering og et fartbump under højindsats fiskekonkurrencer.
Mobilitetsscootere og knallerter: Der er ingen egenvægt til at bremse dig.Oplad dit batteri til mindre end fuld kapacitet til spontane ture uden at beskadige det.
Solcellekonfigurationer: Bær lette LiFePO4-batterier, hvor end livet tager dig (selv op ad et bjerg eller uden for nettet) for at udnytte solens kraft.
Kommerciel brug: Disse er de sikreste, hårdeste lithiumbatterier, hvilket gør dem ideelle til industrielle anvendelser såsom gulvmaskiner, liftporte og meget mere.
Desuden driver lithiumjernfosfatbatterier mange andre enheder, såsom lommelygter, elektroniske cigaretter, radioudstyr, nødbelysning og andre ting.
Muligheder for bred-skala LFP-implementering
Mens LFP-batterier er billigere og mere stabile end alternativer, har energitæthed været en væsentlig barriere for udbredt anvendelse.LFP-batterier har en meget lavere energitæthed, der spænder mellem 15 og 25 %.Dette ændrer sig dog ved at bruge tykkere elektroder som dem, der bruges i den Shanghai-fremstillede Model 3, som har en energitæthed på 359Wh/liter.
På grund af den lange levetid for LFP-batterier har de større kapacitet end Li-ion-batterier med sammenlignelig vægt.Det betyder, at disse batteriers energitæthed vil blive mere ens med tiden.
En anden barriere for masseadoption er, at Kina har domineret markedet på grund af de mange LFP-patenter.Da disse patenter udløber, er der spekulationer om, at LFP-produktion, ligesom køretøjsfremstilling, vil være lokaliseret.
Store bilproducenter som Ford, Volkswagen og Tesla bruger i stigende grad teknologien ved at erstatte nikkel- eller koboltformuleringer.Den seneste meddelelse fra Tesla i sin kvartalsvise opdatering er kun begyndelsen.Tesla leverede også en kort opdatering på sin 4680 batteripakke, som vil have højere energitæthed og rækkevidde.Det er også muligt, at Tesla vil bruge "celle-til-pakke"-konstruktion til at kondensere flere celler og rumme lavere energitæthed.
På trods af sin alder kan LFP og reduktionen i batteriomkostninger være afgørende for at accelerere brugen af massebiler.I 2023 forventes lithium-ion-priserne at være tæt på $100/kWh.LFP'er kan gøre det muligt for bilproducenter at lægge vægt på faktorer som bekvemmelighed eller genopladningstid frem for kun pris.
Indlægstid: Aug-10-2022