لیتیوم فسفات آهن چیست؟

این یک تصور غلط رایج است که باتری‌های لیتیوم فسفات آهن با باتری‌های لیتیوم یون متفاوت هستند.در حقیقت، انواع مختلفی از باتری های لیتیوم یونی وجود دارد که فسفات آهن لیتیوم تنها یکی از آنهاست.

بیایید نگاهی بیندازیم که دقیقاً فسفات آهن لیتیوم چیست، چرا برای انواع خاصی از باتری‌ها انتخاب عالی است و چگونه با سایر گزینه‌های باتری لیتیوم یون مقایسه می‌شود.

لیتیوم فسفات آهن چیست؟

فسفات آهن لیتیوم یک ترکیب شیمیایی LiFePO4 یا به اختصار "LFP" است.LFP عملکرد الکتروشیمیایی خوب، مقاومت کم را ارائه می دهد و یکی از ایمن ترین و پایدارترین مواد کاتدی موجود برای باتری های لیتیوم یون است.

باتری لیتیوم فسفات آهن چیست؟

باتری های لیتیوم آهن فسفات نوعی باتری لیتیوم یونی هستند که از فسفات آهن لیتیوم به عنوان ماده کاتدی برای ذخیره یون های لیتیوم استفاده می کنند.باتری های LFP معمولا از گرافیت به عنوان ماده آند استفاده می کنند.ترکیب شیمیایی باتری های LFP به آنها امتیاز جریان بالا، پایداری حرارتی خوب و چرخه عمر طولانی می دهد.

اکثر باتری های لیتیوم آهن فسفات دارای چهار سلول باتری هستند که به صورت سری به هم متصل شده اند.ولتاژ اسمی یک سلول باتری LFP 3.2 ولت است.اتصال چهار سلول باتری LFP به صورت سری منجر به یک باتری 12 ولتی می شود که یک گزینه جایگزین عالی برای بسیاری از باتری های 12 ولتی سرب-اسید است.

لیتیوم فسفات آهن در مقابلانواع جایگزین لیتیوم-یون

لیتیوم فسفات آهن تنها یکی از انواع باتری های لیتیوم یونی است.تغییر ترکیب شیمیایی برای کاتد، انواع مختلفی از باتری‌های لیتیوم یونی را ایجاد می‌کند.برخی از رایج ترین گزینه ها عبارتند از لیتیوم اکسید کبالت (LCO)، اکسید لیتیوم منگنز (LMO)، اکسید لیتیوم نیکل کبالت آلومینیوم (NCA)، لیتیوم نیکل منگنز اکسید کبالت (NMC) و لیتیوم تیتانات (LTO).

هر کدام از این نوع باتری ها دارای نقاط قوت و ضعف متفاوتی هستند که آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند.با نگاهی به ویژگی‌های اصلی این نوع باتری‌ها، می‌توانیم ببینیم که باتری‌های فسفات آهن لیتیوم در کجا قرار دارند و برای کدام کاربردها بهترین هستند.

تراکم انرژی

باتری‌های LFP یکی از بالاترین رتبه‌بندی‌های توان ویژه را در میان سایر انواع لیتیوم یونی دارند.به عبارت دیگر، توان ویژه بالا به این معنی است که باتری های LFP می توانند جریان و توان بالایی را بدون گرم شدن بیش از حد ارائه دهند.

از سوی دیگر، مهم است که در نظر داشته باشید که باتری های LFP یکی از پایین ترین رتبه های انرژی ویژه را دارند.انرژی ویژه کم به این معنی است که باتری های LFP ظرفیت ذخیره انرژی کمتری در هر وزن نسبت به سایر گزینه های لیتیوم یون دارند.این معمولاً مشکل بزرگی نیست زیرا افزایش ظرفیت بانک باتری را می توان با اتصال چندین باتری به صورت موازی انجام داد.این ممکن است برای کاربردهایی که در آن چگالی انرژی شدید در فضای بسیار سبک مورد نیاز است، مانند وسایل نقلیه الکتریکی با باتری، ایده آل نباشد.

چرخه عمر باتری

باتری های فسفات آهن لیتیوم دارای طول عمری هستند که از حدود 2000 سیکل تخلیه کامل شروع می شود و بسته به عمق تخلیه افزایش می یابد.سلول‌ها و سیستم مدیریت باتری داخلی (BMS) مورد استفاده در Dragonfly Energy برای بیش از 5000 چرخه تخلیه کامل آزمایش شده‌اند در حالی که 80 درصد ظرفیت باتری اصلی را حفظ کرده‌اند.

LFP تنها پس از لیتیوم تیتانات در طول عمر در رتبه دوم قرار دارد.با این حال، باتری‌های LTO به‌طور سنتی گران‌ترین گزینه باتری لیتیوم یونی بوده‌اند که باعث می‌شود برای اکثر برنامه‌ها هزینه بالایی داشته باشند.

نرخ تخلیه

میزان دشارژ بر حسب چند برابر ظرفیت باتری اندازه گیری می شود، به این معنی که نرخ دشارژ 1C برای باتری 100Ah 100A مداوم است.باتری‌های LFP که به صورت تجاری در دسترس هستند، به طور سنتی دارای درجه تخلیه مداوم 1 درجه سانتیگراد هستند، اما بسته به سیستم مدیریت باتری می‌توانند برای مدت‌های کوتاهی از این میزان تجاوز کنند.

سلول های LFP معمولاً می توانند تخلیه 25 درجه سانتیگراد را برای دوره های کوتاهی با خیال راحت فراهم کنند.توانایی فراتر از 1C به شما امکان می دهد از باتری های LFP در برنامه های پرقدرت استفاده کنید که ممکن است در قرعه کشی فعلی دارای جهش های راه اندازی باشند.

دمای عملیاتی

باتری های LFP تا دمای حدود 270 درجه سانتیگراد وارد شرایط گرمایی نمی شوند.در مقایسه با دیگر گزینه‌های رایج باتری لیتیوم یون، باتری‌های LFP دارای بالاترین حد دمای عملیاتی هستند.

بیش از حد مجاز دما در باتری لیتیوم یونی باعث آسیب می شود و می تواند منجر بهفرار حرارتی، احتمالاً منجر به آتش سوزی می شود.حد عملیاتی بالای LFP به طور قابل توجهی احتمال یک رویداد فرار حرارتی را کاهش می دهد.همراه با BMS با کیفیت بالا برای خاموش کردن سلول ها قبل از این شرایط (در حدود 57 درجه سانتیگراد)، LFP مزایای ایمنی قابل توجهی را ارائه می دهد.

مزایای ایمنی

باتری های LFP یکی از ترکیبات شیمیایی پایدار همه گزینه های لیتیوم یونی هستند.این پایداری آنها را به یکی از امن ترین گزینه ها برای کاربردهای مصرف کننده و صنعتی تبدیل می کند.

تنها گزینه نسبتاً ایمن دیگر لیتیوم تیتانات است که باز هم معمولاً مقرون به صرفه است و در اکثر مواقع برای جایگزینی 12 ولت با ولتاژ صحیح کار نمی کند.

لیتیوم فسفات آهن در مقابلباتری های سرب اسیدی

باتری های لیتیوم فسفات آهن بسیاری را ارائه می دهندمزایای نسبت به باتری های سرب اسیدی سنتی.قابل توجه ترین این است که باتری های LFP حدود چهار برابر چگالی انرژی باتری های سرب اسیدی دارند.می توانید باتری های LFP را به طور مکرر بدون آسیب رساندن به آنها چرخه عمیق کنید.آنها همچنین 5 سریعتر از باتری های سرب اسید شارژ می شوند.

این چگالی انرژی بالا منجر به زمان کار طولانی تر می شود و به طور همزمان وزن سیستم باتری را کاهش می دهد.

واکنش شیمیایی درون باتری‌های سرب اسید باعث خروج گاز می‌شود که نیاز به تخلیه و پر کردن دوره‌ای باتری‌ها توسط کاربر با آب دارد.اگر باتری ها به صورت عمودی ذخیره نشوند، محلول اسید می تواند نشت کند و به باتری آسیب برساند و باعث به هم ریختگی شود.از طرف دیگر، باتری های LFP گاز نمی گیرند و نیازی به تخلیه یا پر کردن مجدد ندارند.حتی بهتر از آن، می توانید آنها را در هر جهتی نصب کنید.

باتری های LFP در ابتدا گران تر از باتری های سرب اسیدی هستند.با این حال، طول عمر طولانی باتری های LFP هزینه اولیه بالای آنها را متعادل می کند.در بیشتر موارد، باتری‌های LFP 5 تا 10 برابر بیشتر از باتری‌های اسید سرب دوام می‌آورند و در نتیجه در هزینه کلی صرفه‌جویی می‌شود.

بهترین باتری های لیتیوم فسفات آهن برای جایگزینی کاربردهای باتری های سرب اسیدی

بسیاری از باتری‌های لیتیوم یون مختلف در دسترس هستند و برخی حتی در دسته‌های عملکردی خاص از فسفات آهن لیتیوم فراتر می‌روند.با این حال، وقتی صحبت از جایگزینی باتری های اسید سرب 12 ولتی می شود، LFP بهترین گزینه موجود است.

دلیل اصلی این امر این است که ولتاژ اسمی سلول برای فسفات آهن لیتیوم 3.2 ولت است.ولتاژ اسمی یک باتری 12 ولتی سرب اسیدی حدود 12.7 ولت است.بنابراین، سیم کشی چهار سلول پشت سر هم در داخل یک باتری 12.8 ولت (4 x 3.2 = 12.8) تولید می کند - تقریباً یک تطابق کامل!این کار با هر نوع باتری لیتیوم یون دیگری امکان پذیر نیست.

فراتر از یک تطابق تقریباً کامل ولتاژ، LFP مزایای دیگری را به عنوان جایگزینی سرب-اسید ارائه می دهد.همانطور که در بالا توضیح داده شد، باتری های LFP بادوام، پایدار، ایمن، بادوام، سبک وزن و دارای چگالی انرژی بالایی هستند.این باعث می شود آنها برای بسیاری از برنامه ها مناسب باشند!چیزهایی مانندموتورهای ترولینگ،RVs،چرخ دستی های گلفو کاربردهای بیشتری که به طور سنتی به باتری های سرب اسیدی متکی بوده اند.

Dragonfly Energy and Battle Born Batteries برخی از بهترین باتری‌های لیتیوم آهن فسفات موجود را می‌سازند.آنها با افتخار در ایالات متحده با بالاترین کیفیت مواد موجود طراحی و مونتاژ شده اند.علاوه بر این، هر باتری به شدت تست شده و UL لیست شده است.

هر باتری نیز شامل یکپارچه استسیستم مدیریت باتریبرای اطمینان از عملکرد ایمن باتری تحت هر شرایطی.باتری‌های Dragonfly Energy و Battle Born دارای هزاران باتری هستند که در بسیاری از کاربردهای مختلف در سراسر جهان با خیال راحت کار می‌کنند.

حالا تو می دانی

در نتیجه، فسفات آهن لیتیوم تنها یکی از انواع مختلف باتری های لیتیوم یون موجود است.با این حال، مجموعه منحصربه‌فردی از ویژگی‌هایی که باتری‌های LFP را تشکیل می‌دهند، آن‌ها را به جایگزینی فوق‌العاده برای باتری‌های 12 ولتی سرب اسیدی گذشته تبدیل می‌کند.