Tesla-ի 2021 թվականի 3-րդ եռամսյակի զեկույցում հայտարարվել է LiFePO4 մարտկոցների անցման մասին՝ որպես իր մեքենաների նոր ստանդարտ:Բայց կոնկրետ որո՞նք են LiFePO4 մարտկոցները:
ՆՅՈՒ ՅՈՐՔ, ՆՅՈՒ ՅՈՐՔ, ԱՄՆ, մայիսի 26, 2022 /EINPresswire.com/ — Արդյո՞ք դրանք ավելի լավ այլընտրանք են Li-Ion մարտկոցներին:Ինչպե՞ս են այս մարտկոցները տարբերվում այլ մարտկոցներից:
LiFePO4 մարտկոցների ներածություն
Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LFP) մարտկոցը լիթիում-իոնային մարտկոց է՝ լիցքավորման և լիցքավորման ավելի արագ տեմպերով:Այն վերալիցքավորվող մարտկոց է, որն ունի LiFePO4 որպես կաթոդ և գրաֆիտային ածխածնային էլեկտրոդ՝ որպես անոդ մետաղական հիմքով:
LiFePO4 մարտկոցներն ունեն էներգիայի ավելի ցածր խտություն, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները և ավելի ցածր աշխատանքային լարումներ:Նրանք ունեն ցածր լիցքաթափման արագություն հարթ կորերով և ավելի անվտանգ են, քան Li-ion-ը:Այս մարտկոցները հայտնի են նաև որպես լիթիումի ֆերոֆոսֆատ մարտկոցներ:
LiFePO4 մարտկոցների գյուտը
LiFePO4 մարտկոցներհորինել են Ջոն Բ. Գուդենաֆը և Արումուգամ Մանտիրամը:Նրանք առաջիններից էին, ովքեր բացահայտեցին լիթիում-իոնային մարտկոցներում օգտագործվող նյութերը:Անոդային նյութերը իդեալական չեն լիթիում-իոնային մարտկոցների համար, քանի որ դրանք վաղ կարճ միացման միտում ունեն:
Գիտնականները պարզել են, որ կաթոդային նյութերն ավելի լավն են՝ համեմատած լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդների հետ:Սա հատկապես նկատելի է LiFePO4 մարտկոցների տարբերակներում:Նրանք բարձրացնում են կայունությունն ու հաղորդունակությունը և բարելավում են մի շարք այլ ասպեկտներ:
Այս օրերին LiFePO4 մարտկոցները հանդիպում են ամենուր և ունեն տարբեր կիրառություններ, այդ թվում՝ նավակներում, արևային համակարգերում և տրանսպորտային միջոցներում:LiFePO4 մարտկոցները կոբալտից զուրկ են և ավելի քիչ թանկ են, քան այլընտրանքների մեծ մասը:Այն ոչ թունավոր է և ունի ավելի երկար պահպանման ժամկետ:
LFP մարտկոցի բնութագրերը
Աղբյուր
Մարտկոցների կառավարման համակարգերի գործառույթը LFP մարտկոցներում
LFP մարտկոցները կազմված են ոչ միայն միացված բջիջներից.նրանք ունեն համակարգ, որն ապահովում է մարտկոցի պահպանումը անվտանգ սահմաններում:Մարտկոցի կառավարման համակարգը (BMS) պաշտպանում, վերահսկում և վերահսկում է մարտկոցը աշխատանքային պայմաններում՝ անվտանգությունն ապահովելու և մարտկոցի կյանքը երկարացնելու համար:
Մարտկոցների կառավարման համակարգերի գործառույթը LFP մարտկոցներում
Չնայած այն հանգամանքին, որ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի բջիջները ավելի հանդուրժող են, դրանք, այնուամենայնիվ, հակված են լիցքավորման ժամանակ գերլարման, ինչը նվազեցնում է կատարումը:Կաթոդի համար օգտագործվող նյութը կարող է փչանալ և կորցնել իր կայունությունը:BMS-ը կարգավորում է յուրաքանչյուր բջիջի ելքը և ապահովում է մարտկոցի առավելագույն լարման պահպանումը:
Քանի որ էլեկտրոդների նյութերը քայքայվում են, թերլարումը դառնում է լուրջ մտահոգություն:Եթե որևէ բջիջի լարումն իջնում է որոշակի շեմից, BMS-ն անջատում է մարտկոցը միացումից:Այն նաև ծառայում է որպես հենակետ՝ գերհոսանքի պայմաններում և կփակի իր աշխատանքը կարճ միացման ժամանակ:
LiFePO4 մարտկոցներ ընդդեմ լիթիում-իոնային մարտկոցների
LiFePO4 մարտկոցները հարմար չեն կրելի սարքերի համար, ինչպիսիք են ժամացույցները:Նրանք ունեն էներգիայի ավելի ցածր խտություն, քան ցանկացած այլ լիթիումային մարտկոց:Այնուամենայնիվ, դրանք լավագույնն են արևային էներգիայի համակարգերի, RV-ների, գոլֆի սայլերի, բաս նավակների և էլեկտրական մոտոցիկլետների համար:
Այս մարտկոցների հիմնական առավելություններից մեկը նրանց ցիկլի կյանքն է:
Այս մարտկոցները կարող են աշխատել 4 անգամ ավելի երկար, քան մյուսները:Նրանք ավելի անվտանգ են և կարող են հասնել մինչև 100% արտանետման խորության, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են օգտագործվել ավելի երկար ժամանակով:
Ստորև բերված են այլ պատճառներ, թե ինչու այս մարտկոցները ավելի լավ այլընտրանք են Li-ion մարտկոցներին:
Ցածր գին
LFP մարտկոցները պատրաստված են երկաթից և ֆոսֆորից, արդյունահանվում են հսկայական մասշտաբով և էժան են:LFP մարտկոցների արժեքը գնահատվում է 70 տոկոսով ցածր մեկ կգ-ի դիմաց, քան նիկելով հարուստ NMC մարտկոցները:Դրա քիմիական բաղադրությունը ծախսերի առավելություն է տալիս:LFP մարտկոցների ամենացածր բջջային գները 2020 թվականին առաջին անգամ իջել են $100/կՎտժ-ից ցածր:
Փոքր ազդեցություն շրջակա միջավայրի վրա
LFP մարտկոցները չեն պարունակում նիկել կամ կոբալտ, որոնք թանկ են և մեծ ազդեցություն ունեն շրջակա միջավայրի վրա:Այս մարտկոցները վերալիցքավորվում են, ինչը ցույց է տալիս նրանց էկոլոգիապես մաքուր լինելը:
Բարելավված արդյունավետություն և կատարողականություն
LFP մարտկոցները հայտնի են իրենց երկար կյանքով, ինչը նրանց դարձնում է հանրաճանաչ ընտրություն այն ծրագրերի համար, որոնք ժամանակի ընթացքում պահանջում են հուսալի և հետևողական էներգիայի արտադրություն:Այս մարտկոցները թողունակության կորստի ավելի դանդաղ տեմպեր ունեն, քան մյուս լիթիում-իոնային մարտկոցները, ինչը օգնում է պահպանել դրանց արդյունավետությունը երկարաժամկետ հեռանկարում:Բացի այդ, նրանք ունեն ավելի ցածր աշխատանքային լարում, ինչը հանգեցնում է ավելի քիչ ներքին դիմադրության և ավելի արագ լիցքավորման/լիցքավորման արագությունների:
Ընդլայնված անվտանգություն և կայունություն
LFP մարտկոցները ջերմային և քիմիապես կայուն են, հետևաբար նրանք ավելի քիչ հավանական է պայթել կամ բռնկվել:LFP-ն արտադրում է նիկելով հարուստ NMC-ի ջերմության մեկ վեցերորդ մասը:Քանի որ Co-O կապն ավելի ամուր է LFP մարտկոցներում, թթվածնի ատոմներն ավելի դանդաղ են ազատվում կարճ միացման կամ գերտաքացման դեպքում:Ավելին, լիթիում չի մնում ամբողջությամբ լիցքավորված բջիջներում, ինչը նրանց դարձնում է բարձր դիմացկուն թթվածնի կորստի նկատմամբ՝ համեմատած լիթիումի այլ բջիջներում նկատվող էկզոտերմիկ ռեակցիաների հետ:
Փոքր և թեթև
LFP մարտկոցները գրեթե 50%-ով ավելի թեթև են, քան լիթիումի մանգան օքսիդի մարտկոցները:Դրանք մինչև 70%-ով ավելի թեթև են, քան կապարաթթվային մարտկոցները։Երբ մեքենայում օգտագործում եք LiFePO4 մարտկոց, դուք ավելի քիչ գազ եք օգտագործում և ավելի շատ մանևրելու հնարավորություն ունեք:Նրանք նաև փոքր են և կոմպակտ, ինչը թույլ է տալիս խնայել տարածք ձեր սկուտերի, նավակի, RV-ի կամ արդյունաբերական հավելվածի վրա:
LiFePO4 մարտկոցներ ընդդեմ ոչ լիթիումային մարտկոցների
Ոչ լիթիումային մարտկոցներն ունեն մի շարք առավելություններ, սակայն, հավանաբար, կփոխարինվեն միջնաժամկետում՝ հաշվի առնելով նոր LiFePo4 մարտկոցների ներուժը, քանի որ ավելի հին տեխնոլոգիան թանկ է և պակաս արդյունավետ:
Կապար թթվային մարտկոցներ
Կապար-թթվային մարտկոցները սկզբում կարող են թվալ ծախսարդյունավետ, բայց դրանք ի վերջո ավելի թանկ են դառնում երկարաժամկետ հեռանկարում:Դա պայմանավորված է նրանով, որ դրանք պահանջում են ավելի հաճախակի սպասարկում և փոխարինում:LiFePO4 մարտկոցը կծառայի 2-4 անգամ ավելի երկար՝ առանց սպասարկման պահանջի:
Գելային մարտկոցներ
Գելային մարտկոցները, ինչպես LiFePO4 մարտկոցները, չեն պահանջում հաճախակի լիցքավորում և չեն կորցնում լիցքը պահեստավորման ընթացքում:Սակայն գելային մարտկոցները լիցքավորվում են ավելի դանդաղ արագությամբ:Նրանք պետք է անմիջապես անջատվեն ամբողջությամբ լիցքավորվելուն պես՝ ոչնչացումից խուսափելու համար:
AGM մարտկոցներ
Թեև AGM մարտկոցները 50%-ից ցածր հզորությունից ցածր վնասվելու վտանգի տակ են, LiFePO4 մարտկոցները կարող են ամբողջությամբ լիցքաթափվել առանց վնասվելու որևէ ռիսկի:Բացի այդ, դժվար է դրանք պահել:
Դիմումներ LiFePO4 մարտկոցների համար
LiFePO4 մարտկոցները շատ արժեքավոր կիրառություններ ունեն, այդ թվում
Ձկնորսական նավակներ և բայակներ. Դուք կարող եք ավելի շատ ժամանակ անցկացնել ջրի վրա՝ ավելի քիչ լիցքավորման ժամանակ և երկար աշխատելու ժամանակ:Ավելի քիչ քաշը ապահովում է ավելի հեշտ վարում և արագություն բարձր ցցերի ձկնորսության մրցումների ժամանակ:
Շարժական սկուտերներ և մոպեդներ. չկա մեռած քաշ, որը կարող է դանդաղեցնել ձեզ:Լիցքավորեք ձեր մարտկոցը լրիվ հզորությունից պակաս՝ ինքնաբուխ ճամփորդությունների համար՝ առանց այն վնասելու:
Արևային կոնֆիգուրացիաներ. կրեք թեթև LiFePO4 մարտկոցներ, որտեղ էլ որ կյանքը ձեզ տանի (նույնիսկ սարից կամ ցանցից դուրս)՝ օգտագործելու արևի ուժը:
Առևտրային օգտագործում. Սրանք ամենաանվտանգ, ամենակոշտ լիթիումային մարտկոցներն են, ինչը նրանց դարձնում է իդեալական արդյունաբերական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են հատակային մեքենաները, վերելակները և այլն:
Ավելին, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցները սնուցում են բազմաթիվ այլ սարքեր, ինչպիսիք են լապտերները, էլեկտրոնային ծխախոտները, ռադիոսարքավորումները, վթարային լուսավորությունը և այլ իրեր:
Լայնածավալ LFP-ի իրականացման հնարավորությունները
Թեև LFP մարտկոցները ավելի քիչ թանկ և ավելի կայուն են, քան այլընտրանքները, էներգիայի խտությունը զգալի խոչընդոտ է եղել համատարած ընդունման համար:LFP մարտկոցներն ունեն էներգիայի շատ ավելի ցածր խտություն՝ տատանվում է 15-ից 25%:Այնուամենայնիվ, սա փոխվում է՝ օգտագործելով ավելի հաստ էլեկտրոդներ, ինչպիսիք են Շանհայում արտադրված Model 3-ում, որն ունի 359 Վտժ/լ էներգիայի խտություն:
LFP մարտկոցների երկար կյանքի ցիկլի շնորհիվ դրանք ավելի մեծ հզորություն ունեն, քան համադրելի քաշ ունեցող Li-ion մարտկոցները:Սա նշանակում է, որ այս մարտկոցների էներգիայի խտությունը ժամանակի ընթացքում ավելի նման կլինի:
Զանգվածային ընդունման մյուս խոչընդոտն այն է, որ Չինաստանը գերիշխում է շուկայում LFP արտոնագրերի մեծ քանակի պատճառով:Քանի որ այս արտոնագրերի ժամկետը սպառվում է, ենթադրություններ կան, որ LFP-ի արտադրությունը, ինչպես մեքենաների արտադրությունը, տեղայնացվելու է:
Խոշոր ավտոարտադրողները, ինչպիսիք են Ford-ը, Volkswagen-ը և Tesla-ն, ավելի ու ավելի են օգտագործում տեխնոլոգիան՝ փոխարինելով նիկելի կամ կոբալտի ձևակերպումները:Tesla-ի վերջին հայտարարությունը իր եռամսյակային թարմացումով միայն սկիզբն է:Tesla-ն նաև կարճ թարմացում է տրամադրել իր 4680 մարտկոցների փաթեթի վերաբերյալ, որը կունենա ավելի մեծ էներգիայի խտություն և միջակայք:Հնարավոր է նաև, որ Tesla-ն օգտագործի «բջջից փաթեթ» կոնստրուկցիան՝ ավելի շատ բջիջներ խտացնելու և էներգիայի ավելի ցածր խտություն ապահովելու համար:
Չնայած իր տարիքին, LFP-ն և մարտկոցի ծախսերի կրճատումը կարող են կարևոր նշանակություն ունենալ զանգվածային EV ընդունման արագացման համար:Ակնկալվում է, որ մինչև 2023 թվականը լիթիում-իոնային գները կկազմեն $100/կՎտժ:LFP-ները կարող են ավտոարտադրողներին հնարավորություն տալ ընդգծել այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են հարմարավետությունը կամ վերալիցքավորման ժամանակը, այլ ոչ թե պարզապես գինը:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 10-2022