Teslaren 2021eko Q3 txostenak LiFePO4 baterietarako trantsizioa iragarri zuen bere ibilgailuen estandar berri gisa.Baina zer dira zehazki LiFePO4 bateriak?
NEW YORK, NEW YORK, AEB, 2022ko maiatzaren 26a /EINPresswire.com/ — Li-ioi baterien alternatiba hobeak al dira?Zertan bereizten dira bateria hauek beste bateria batzuekin?
LiFePO4 baterien sarrera
Litio burdina fosfatoa (LFP) bateria litio-ioizko bateria bat da, karga eta deskarga abiadura azkarragoak dituena.Katodo gisa LiFePO4 duen bateria kargagarria da eta anodo gisa euskarri metalikoa duen karbono-elektrodo grafitiko bat.
LiFePO4 bateriek litio-ioizko pilek baino energia-dentsitate txikiagoa dute eta funtzionamendu-tentsio baxuagoak dituzte.Deskarga-tasa baxua dute kurba lauekin eta Li-ioi baino seguruagoak dira.Bateria hauek litio ferrofosfatoko bateria izenez ere ezagutzen dira.
LiFePO4 pilen asmakuntza
LiFePO4 bateriakJohn B. Goodenough eta Arumugam Manthiram-ek asmatu zuten.Litio-ioizko baterietan erabiltzen diren materialak identifikatzen lehenetakoak izan ziren.Anodoen materialak ez dira aproposak litio-ioizko baterietarako, zirkuitulaburra goiztiartzeko joera dutelako.
Zientzialariek aurkitu dute katodoen materialak hobeak direla litio-ioizko bateriaren katodoekin alderatuta.Hau bereziki nabarmena da LiFePO4 bateriaren aldaeretan.Egonkortasuna eta eroankortasuna hobetzen dituzte eta beste hainbat alderdi hobetzen dituzte.
Egun, LiFePO4 bateriak nonahi aurkitzen dira eta hainbat aplikazio dituzte, besteak beste, itsasontzietan, eguzki sistemetan eta ibilgailuetan erabiltzeko.LiFePO4 bateriak kobaltorik gabekoak dira eta alternatiba gehienak baino garestiagoak dira.Ez da toxikoa eta iraupen luzeagoa du.
LFP bateriaren zehaztapenak
Iturria
Baterien kudeaketa sistemen funtzioa LFP baterietan
LFP bateriak konektatutako zelulez baino gehiagoz osatuta daude;bateria segurtasun-mugetan egotea bermatzen duen sistema bat dute.Bateria kudeatzeko sistemak (BMS) bateria babesten, kontrolatzen eta kontrolatzen du funtzionamendu-baldintzetan segurtasuna bermatzeko eta bateriaren iraupena luzatzeko.
Baterien kudeaketa sistemen funtzioa LFP baterietan
Litio burdin fosfatoko zelulak toleranteagoak diren arren, kargatzean gaintentsioa izateko joera dute, eta horrek errendimendua murrizten du.Katodorako erabilitako materialak hondatu eta egonkortasuna gal dezake.BMSak zelula bakoitzaren irteera erregulatzen du eta bateriaren tentsio maximoa mantentzen dela ziurtatzen du.
Elektrodoen materialak degradatzen diren heinean, azpitentsioa kezka larria bihurtzen da.Edozein zelulen tentsioa atalase jakin batetik behera jaisten bada, BMS-k bateria deskonektatzen du zirkuitutik.Gainera, korronte gehiegizko egoeran atzerako babes gisa balio du eta bere funtzionamendua itzali egingo du zirkuitulaburra egiten denean.
LiFePO4 bateriak eta litio-ioizko bateriak
LiFePO4 bateriak ez dira egokiak erlojuak bezalako gailu eramangarrietarako.Litiozko beste edozein bateriak baino energia dentsitate txikiagoa dute.Hala ere, onenak eguzki-energia sistemetarako, autokarabana, golf-gurdietarako, bass-ontzietarako eta moto elektrikoetarako dira.
Pila hauen abantaila nagusietako bat haien ziklo-bizitza da.
Pila hauek besteek baino 4 aldiz gehiago iraun dezakete.Seguruagoak dira eta isurketaren %100eko sakoneraraino irits daitezke, hau da, epe luzeagoan erabil daitezke.
Jarraian, bateria hauek Li-ioi baterien alternatiba hobea izatearen beste arrazoi batzuk daude.
Kostu baxua
LFP bateriak burdinaz eta fosforoz eginak dira, eskala izugarrian ustiatzen dira eta merkeak dira.LFP baterien kostua kg bakoitzeko ehuneko 70 baxuagoa dela kalkulatzen da, nikelean aberatsak diren NMC bateriek baino.Bere konposizio kimikoak kostu abantaila bat eskaintzen du.LFP baterien prezio baxuenak 100 $/kWh-tik behera jaitsi ziren lehen aldiz 2020an.
Ingurumen-eragin txikia
LFP pilek ez dute nikela edo kobaltorik, garestiak eta ingurumen-inpaktu handia dutenak.Bateria hauek kargagarriak dira eta horrek erakusten du haien ekologia.
Eraginkortasuna eta errendimendua hobetzea
LFP bateriak beren bizi-ziklo luzeagatik ezagunak dira, eta denboran zehar potentzia fidagarria eta koherentea behar duten aplikazioetarako aukera ezaguna da.Bateria hauek litio-ioizko beste bateria batzuek baino gaitasun-galera motelagoak izaten dituzte, eta horrek epe luzera errendimendua mantentzen laguntzen du.Gainera, funtzionamendu-tentsio txikiagoa dute, eta ondorioz, barne-erresistentzia txikiagoa eta karga/deskarga abiadura azkarragoak dira.
Segurtasuna eta egonkortasuna hobetu
LFP bateriak termikoki eta kimikoki egonkorrak dira, beraz, lehertzeko edo su hartzeko aukera gutxiago dute.LFP-k nikela aberatsa den NMCren beroaren seiren bat sortzen du.Co-O lotura sendoagoa denez LFP baterietan, oxigeno-atomoak motelago askatzen dira zirkuitulaburra edo gehiegi berotzen badira.Gainera, guztiz kargatutako zeluletan ez da litiorik geratzen, eta oxigeno-galera oso erresistenteak dira beste litio-zeluletan ikusten diren erreakzio exotermikoekin alderatuta.
Txikia eta Arina
LFP bateriak litio manganeso oxidozko bateriak baino ia % 50 arinagoak dira.Berun-azidozko bateriak baino %70 arinagoak dira.Ibilgailu batean LiFePO4 bateria erabiltzen duzunean, gas gutxiago erabiltzen duzu eta maniobragarritasun handiagoa duzu.Gainera, txikiak eta trinkoak dira, zure scooter, itsasontzi, autokarabana edo aplikazio industrialean lekua aurrezteko aukera ematen dizute.
LiFePO4 bateriak eta ez-litiozko bateriak
Litiokoak ez diren bateriak abantaila ugari dituzte, baina baliteke epe ertainera ordezkatuko direla LiFePo4 bateria berrien potentziala kontuan hartuta, teknologia zaharragoa garestia eta eraginkorra ez baita.
Berun-azidozko bateriak
Berun-azidozko bateriak errentagarriak direla dirudi hasieran, baina epe luzera garestiagoak izaten dira.Hori maizago mantentze- eta ordezkapena behar dutelako gertatzen da.LiFePO4 bateria batek 2-4 aldiz gehiago iraungo du mantentze-lanik gabe.
Gel-pilak
Gel-pilek, LiFePO4 pilek bezala, ez dute maiz kargatu behar eta ez dute karga galtzen gordetzen diren bitartean.Baina gel bateriak abiadura motelagoan kargatzen dira.Guztiz kargatu bezain laster deskonektatu behar dira suntsipena ekiditeko.
AGM bateriak
AGM bateriak % 50eko ahalmenaren azpitik hondatzeko arrisku handia duten arren, LiFePO4 bateriak guztiz deskarga daitezke kalterik izateko arriskurik gabe.Gainera, zaila da horiek mantentzea.
LiFePO4 baterien aplikazioak
LiFePO4 bateriek aplikazio baliotsu asko dituzte, besteak beste
Arrantza-ontziak eta kayakak: denbora gehiago eman dezakezu uretan kargatzeko denbora gutxiagorekin eta denbora luzeagoarekin.Pisu gutxiagok manipulazioa errazten du eta abiadura handia ematen du arrantza lehiaketetan.
Mugikortasuneko scooter eta ziklomotorrak: ez dago pisu hilik moteltzeko.Kargatu bateria berezko bidaietarako ahalmen osoa baino gutxiagora kaltetu gabe.
Eguzki-konfigurazioak: eraman LiFePO4 bateria arinak bizitzak eramaten zaituen tokira (baita mendira edo saretik kanpo ere) eguzkiaren indarra aprobetxatzeko.
Erabilera komertziala: litiozko bateriarik seguruenak eta gogorrenak dira, eta, ondorioz, industria-aplikazioetarako aproposa da, hala nola zoru-makinak, liftgate-ak eta abar.
Gainera, litio-burdin fosfatozko pilek beste gailu asko elikatzen dituzte, hala nola linternak, zigarro elektronikoak, irrati-ekipoak, larrialdietarako argiteria eta beste elementu batzuk.
Eskala zabaleko LFP ezartzeko aukerak
LFP bateriak alternatibak baino garestiagoak eta egonkorragoak diren arren, energia-dentsitatea oztopo esanguratsua izan da hedapen zabalean hartzeko.LFP pilek energia-dentsitate askoz txikiagoa dute, %15 eta %25 artean.Hala ere, hori aldatzen ari da Shanghain egindako Model 3-n erabiltzen diren elektrodo lodiagoak erabiliz, 359Wh/litroko energia-dentsitatea duena.
LFP baterien bizi-ziklo luzea dela eta, pisu pareko Li-ioizko pilek baino gaitasun handiagoa dute.Horrek esan nahi du bateria horien energia-dentsitatea antzekoagoa izango dela denborarekin.
Masa hartzeko beste oztopo bat Txinak merkatuan nagusitu izana da LFP patente ugariengatik.Patente hauek iraungitzen diren heinean, LFPren ekoizpena, ibilgailuen fabrikazioa bezala, lokalizatuko dela espekulatzen da.
Ford, Volkswagen eta Tesla bezalako autogile nagusiek gero eta gehiago erabiltzen dute teknologia nikel edo kobalto formulazioak ordezkatuz.Teslak hiruhileko eguneratzean egindako azken iragarpena hasiera baino ez da.Teslak ere eguneratze labur bat eman zuen bere 4680 bateria-paketeari, energia-dentsitate eta barruti handiagoa izango duena.Litekeena da Teslak "zelula-to-pack" eraikuntza erabiltzea zelula gehiago kondentsatzeko eta energia-dentsitate txikiagoa egokitzeko.
Adina izan arren, LFP eta bateriaren kostuen murrizketa funtsezkoak izan daitezke EV masiboaren adopzioa bizkortzeko.2023rako, litio-ioiaren prezioak 100 $/kWh-tik gertu egotea espero da.LFPek auto-fabrikatzaileek prezioa baino erosotasuna edo kargatzeko denbora bezalako faktoreak azpimarratzeko aukera izan dezakete.
Argitalpenaren ordua: 2022-08-10