Tesla 2021. aasta kolmanda kvartali aruanne teatas üleminekust LiFePO4 akudele kui oma sõidukite uuele standardile.Aga mis täpselt on LiFePO4 akud?
NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. mai 2022 /EINPresswire.com/ — Kas need on liitiumioonakudele parem alternatiiv?Mille poolest need akud teistest akudest erinevad?
Sissejuhatus LiFePO4 akudesse
Liitiumraudfosfaat (LFP) aku on kiirema laadimis- ja tühjenemiskiirusega liitiumioonaku.See on laetav aku, mille katoodiks on LiFePO4 ja anoodiks grafiitne süsinikelektrood, millel on metallist alus.
LiFePO4 akudel on madalam energiatihedus kui liitiumioonakudel ja madalamad tööpinged.Neil on madal lamedate kõverate tühjendusmäär ja need on ohutumad kui liitiumioon.Neid akusid tuntakse ka liitiumferrofosfaatpatareidena.
LiFePO4 akude leiutis
LiFePO4 akudleiutasid John B. Goodenough ja Arumugam Manthiram.Nad olid esimeste seas, kes tuvastasid liitiumioonakudes kasutatavad materjalid.Anoodmaterjalid pole liitiumioonakude jaoks ideaalsed, kuna neil on kalduvus varajasele lühisele.
Teadlased leidsid, et katoodmaterjalid on liitium-ioonaku katoodidega võrreldes paremad.See on eriti märgatav LiFePO4 akuvariantide puhul.Need suurendavad stabiilsust ja juhtivust ning parandavad mitmeid muid aspekte.
Tänapäeval leidub LiFePO4 akusid kõikjal ja neil on mitmesuguseid rakendusi, sealhulgas kasutamine paatides, päikesesüsteemides ja sõidukites.LiFePO4 akud on koobaltivabad ja odavamad kui enamik alternatiive.See on mittetoksiline ja sellel on pikem säilivusaeg.
LFP aku spetsifikatsioonid
Allikas
Akuhaldussüsteemide funktsioon LFP akudes
LFP akud koosnevad enamast kui lihtsalt ühendatud elementidest;neil on süsteem, mis tagab, et aku püsib ohututes piirides.Akuhaldussüsteem (BMS) kaitseb, juhib ja jälgib akut töötingimustes, et tagada ohutus ja pikendada aku kasutusiga.
Akuhaldussüsteemide funktsioon LFP akudes
Vaatamata asjaolule, et liitiumraudfosfaatelemendid on tolerantsemad, on need laadimise ajal siiski altid ülepingele, mis vähendab jõudlust.Katoodi jaoks kasutatav materjal võib potentsiaalselt halveneda ja kaotada oma stabiilsuse.BMS reguleerib iga elemendi väljundit ja tagab aku maksimaalse pinge säilimise.
Kuna elektroodide materjalid lagunevad, muutub alapinge tõsiseks probleemiks.Kui mõne elemendi pinge langeb alla teatud läve, ühendab BMS aku vooluringist lahti.See toimib ka tagasilöögitõkkena liigvoolu korral ja lülitab selle töö välja lühise ajal.
LiFePO4 akud vs. liitiumioonakud
LiFePO4 akud ei sobi kantavatele seadmetele, näiteks kelladele.Nende energiatihedus on madalam kui teistel liitiumakudel.Kuid need on parimad päikeseenergiasüsteemide, haagismajade, golfikärude, bassipaatide ja elektrimootorrataste jaoks.
Nende akude üks peamisi eeliseid on nende tööiga.
Need akud võivad kesta üle 4x kauem kui teised.Need on ohutumad ja võivad ulatuda kuni 100% tühjendussügavuseni, mis tähendab, et neid saab kasutada pikema aja jooksul.
Allpool on toodud muud põhjused, miks need akud on liitiumioonakudele parem alternatiiv.
Odav
LFP akud on valmistatud rauast ja fosforist, neid kaevandatakse tohutul hulgal ja need on odavad.LFP akude hind on hinnanguliselt 70 protsenti madalam kilogrammi kohta kui niklirikaste NMC akude hind.Selle keemiline koostis annab kulueelise.LFP akude madalaimad teatatud elementide hinnad langesid esimest korda alla 100 $/kWh, 2020. aastal.
Väike keskkonnamõju
LFP akud ei sisalda niklit ega koobaltit, mis on kallid ja avaldavad suurt keskkonnamõju.Need akud on taaslaetavad, mis näitab nende keskkonnasõbralikkust.
Parem tõhusus ja jõudlus
LFP akud on tuntud oma pika eluea poolest, muutes need populaarseks valikuks rakendustes, mis nõuavad aja jooksul usaldusväärset ja ühtlast võimsust.Nendel akudel on aeglasem võimsuskadu kui teistel liitiumioonakudel, mis aitab säilitada nende jõudlust pikema aja jooksul.Lisaks on neil madalam tööpinge, mille tulemuseks on väiksem sisetakistus ja kiirem laadimis-/tühjenemiskiirus.
Täiustatud ohutus ja stabiilsus
LFP akud on termiliselt ja keemiliselt stabiilsed, mistõttu on nende plahvatuse või süttimise tõenäosus väiksem.LFP toodab kuuendiku niklirikka NMC soojusest.Kuna LFP akudes on Co-O side tugevam, vabanevad hapnikuaatomid lühise või ülekuumenemise korral aeglasemalt.Lisaks ei jää täielikult laetud rakkudesse liitiumi alles, mistõttu on need hapnikukadu suhtes väga vastupidavad võrreldes teiste liitiumelementide eksotermiliste reaktsioonidega.
Väike ja kerge
LFP akud on peaaegu 50% kergemad kui liitiummangaanoksiidpatareid.Need on kuni 70% kergemad kui pliiakud.Kui kasutate sõidukis LiFePO4 akut, kulutate vähem gaasi ja teil on parem manööverdusvõime.Need on ka väikesed ja kompaktsed, mis võimaldab teil rolleril, paadil, haagissuvila või tööstuslikul rakendusel ruumi kokku hoida.
LiFePO4 akud vs mitteliitiumakud
Mitteliitiumakudel on mitmeid eeliseid, kuid tõenäoliselt vahetatakse need keskpikas perspektiivis välja, arvestades uute LiFePo4 akude potentsiaali, kuna vanem tehnoloogia on kallis ja vähem tõhus.
Pliihappeakud
Pliiakud võivad alguses tunduda kulutõhusad, kuid pikas perspektiivis muutuvad need kallimaks.See on tingitud asjaolust, et need vajavad sagedasemat hooldust ja väljavahetamist.LiFePO4 aku kestab 2–4 korda kauem ilma hooldust vajamata.
Geelpatareid
Geelakud, nagu ka LiFePO4 akud, ei vaja sagedast laadimist ja ei kaota laadimist ladustamise ajal.Geelakud laevad aga aeglasemalt.Need tuleb pärast täielikku laadimist kohe lahti ühendada, et vältida hävimist.
AGM akud
Kui AGM-akudel on suur oht kahjustuda alla 50% mahutavuse korral, saab LiFePO4 akusid täiesti tühjaks laadida ilma kahjustuste ohuta.Lisaks on neid raske üleval hoida.
Rakendused LiFePO4 akude jaoks
LiFePO4 akudel on palju väärtuslikke rakendusi, sealhulgas
Kalapüügipaadid ja süstad: saate veeta rohkem aega vee peal vähema laadimisajaga ja pikema tööajaga.Väiksem kaal tagab kergema käsitsemise ja kiirustõkke kõrgete panustega kalapüügivõistluste ajal.
Mobility motorollerid ja mopeedid: ei ole tühimassi, mis aeglustaks.Laadige oma aku täisvõimsusest alla, et sõita spontaanselt, ilma seda kahjustamata.
Päikeseenergia konfiguratsioonid: kandke kergeid LiFePO4 akusid kõikjale, kuhu elu teid viib (isegi mäest üles või võrgust väljas), et päikeseenergiat kasutada.
Kommertskasutus: need on kõige ohutumad ja vastupidavamad liitiumakud, mis muudavad need ideaalseks tööstuslikeks rakendusteks, nagu põrandamasinad, tõstukid ja palju muud.
Lisaks toidavad liitiumraudfosfaatpatareid palju muid seadmeid, nagu taskulambid, elektroonilised sigaretid, raadioseadmed, avariivalgustus ja muud esemed.
Laia skaala LFP juurutamise võimalused
Kuigi LFP akud on odavamad ja stabiilsemad kui alternatiivid, on energiatihedus olnud oluline takistus laialdasel kasutuselevõtul.LFP akude energiatihedus on palju väiksem, jäädes vahemikku 15–25%.Kuid see muutub, kasutades paksemaid elektroode, nagu need, mida kasutatakse Shanghais valmistatud mudelis 3, mille energiatihedus on 359 Wh/liitri kohta.
LFP akude pika eluea tõttu on nende mahutavus suurem kui võrreldava kaaluga liitiumioonakudel.See tähendab, et nende patareide energiatihedus muutub aja jooksul sarnasemaks.
Teine takistus massilisele kasutuselevõtule on see, et Hiina on turul domineerinud LFP patentide hulga tõttu.Kuna need patentid aeguvad, spekuleeritakse, et LFP tootmine, nagu ka sõidukite tootmine, lokaliseeritakse.
Suured autotootjad, nagu Ford, Volkswagen ja Tesla, kasutavad seda tehnoloogiat üha enam, asendades nikli või koobalti koostisi.Tesla hiljutine teadaanne oma kvartalivärskenduses on alles algus.Tesla andis ka lühikese värskenduse oma 4680 aku kohta, millel on suurem energiatihedus ja ulatus.Samuti on võimalik, et Tesla kasutab rakkudest pakkimiseks konstruktsiooni, et kondenseerida rohkem rakke ja kohandada väiksemat energiatihedust.
Vaatamata oma vanusele võib LFP ja akukulude vähendamine olla kriitilise tähtsusega EV massilise kasutuselevõtu kiirendamisel.2023. aastaks on liitiumioonide hinnad eeldatavasti 100 dollari lähedal kWh kohta.LFP-d võivad võimaldada autotootjatel rõhutada selliseid tegureid nagu mugavus või laadimisaeg, mitte ainult hind.
Postitusaeg: august 10-2022