LiFePO4 बॅटरी (LFP) वाहनांचे भविष्य

टेस्लाच्या 2021 Q3 अहवालाने LiFePO4 बॅटरीजमध्ये त्याच्या वाहनांमध्ये नवीन मानक म्हणून संक्रमणाची घोषणा केली.पण LiFePO4 बॅटरी नक्की काय आहेत?
न्यूयॉर्क, न्यू यॉर्क, यूएसए, मे 26, 2022 /EINPresswire.com/ — ते Li-Ion बॅटरीसाठी चांगले पर्याय आहेत का?या बॅटरी इतर बॅटरींपेक्षा कशा वेगळ्या आहेत?

LiFePO4 बॅटरीचा परिचय
लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LFP) बॅटरी ही जलद चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरांसह लिथियम-आयन बॅटरी आहे.ही एक रिचार्जेबल बॅटरी आहे ज्यामध्ये LiFePO4 कॅथोड म्हणून आणि एनोड म्हणून मेटलिक बॅकिंगसह ग्राफिक कार्बन इलेक्ट्रोड आहे.

LiFePO4 बॅटरीमध्ये लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा कमी ऊर्जा घनता आणि कमी ऑपरेटिंग व्होल्टेज असतात.त्यांच्याकडे सपाट वक्रांसह कमी डिस्चार्ज दर आहे आणि ते ली-आयनपेक्षा सुरक्षित आहेत.या बॅटरीज लिथियम फेरोफॉस्फेट बॅटरी म्हणूनही ओळखल्या जातात.

LiFePO4 बॅटरीचा शोध
LiFePO4 बॅटरीजजॉन बी. गुडइनफ आणि अरुमुगम मंथिराम यांनी शोध लावला होता.लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सामग्रीची ओळख करून देणारे ते पहिले होते.एनोड मटेरियल लिथियम-आयन बॅटरीसाठी योग्य नाही कारण ते लवकर शॉर्ट सर्किटिंग करण्याच्या प्रवृत्तीमुळे.

शास्त्रज्ञांना आढळले की कॅथोड सामग्री लिथियम-आयन बॅटरी कॅथोड्सच्या तुलनेत चांगली आहे.हे विशेषतः LiFePO4 बॅटरी प्रकारांमध्ये लक्षात येते.ते स्थिरता आणि चालकता वाढवतात आणि इतर विविध पैलू सुधारतात.

आजकाल, LiFePO4 बॅटरी सर्वत्र आढळतात आणि बोटी, सौर यंत्रणा आणि वाहनांमध्ये वापरण्यासह विविध अनुप्रयोग आहेत.LiFePO4 बॅटरी कोबाल्ट-मुक्त आहेत आणि बहुतेक पर्यायांपेक्षा कमी खर्चिक आहेत.हे गैर-विषारी आहे आणि दीर्घ शेल्फ लाइफ आहे.

LFP बॅटरी तपशील
स्त्रोत

एलएफपी बॅटरीजमधील बॅटरी मॅनेजमेंट सिस्टमचे कार्य

LFP बॅटरी फक्त कनेक्ट केलेल्या सेलपेक्षा बनलेल्या असतात;त्यांच्याकडे अशी प्रणाली आहे जी बॅटरी सुरक्षित मर्यादेत राहते याची खात्री करते.बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली (BMS) सुरक्षिततेची खात्री करण्यासाठी आणि बॅटरीचे आयुष्य वाढवण्यासाठी ऑपरेटिंग परिस्थितीत बॅटरीचे संरक्षण, नियंत्रण आणि परीक्षण करते.

एलएफपी बॅटरीजमधील बॅटरी मॅनेजमेंट सिस्टमचे कार्य 

लिथियम लोह फॉस्फेट पेशी अधिक सहनशील आहेत हे असूनही, ते चार्जिंग दरम्यान ओव्हरव्होल्टेजला बळी पडतात, ज्यामुळे कार्यक्षमता कमी होते.कॅथोडसाठी वापरलेली सामग्री संभाव्यतः खराब होऊ शकते आणि त्याची स्थिरता गमावू शकते.BMS प्रत्येक सेलच्या आउटपुटचे नियमन करते आणि बॅटरीचे जास्तीत जास्त व्होल्टेज राखले आहे याची खात्री करते.

इलेक्ट्रोड मटेरियल खराब होत असताना, अंडरव्होल्टेज ही गंभीर चिंता बनते.कोणत्याही सेलचा व्होल्टेज एका विशिष्ट थ्रेशोल्डच्या खाली गेल्यास, BMS बॅटरीला सर्किटमधून डिस्कनेक्ट करते.हे ओव्हरकरंट स्थितीत बॅकस्टॉप म्हणून देखील कार्य करते आणि शॉर्ट सर्किटिंग दरम्यान त्याचे ऑपरेशन बंद करेल.

LiFePO4 बॅटरी वि. लिथियम-आयन बॅटरी
LiFePO4 बॅटरी घड्याळांसारख्या घालण्यायोग्य उपकरणांसाठी योग्य नाहीत.त्यांच्याकडे इतर कोणत्याही लिथियम बॅटरीपेक्षा कमी ऊर्जा घनता आहे.तथापि, ते सौर ऊर्जा प्रणाली, RVs, गोल्फ कार्ट्स, बास बोट्स आणि इलेक्ट्रिक मोटरसायकलसाठी सर्वोत्तम आहेत.

या बॅटरीचा एक मुख्य फायदा म्हणजे त्यांचे सायकलचे आयुष्य.

या बॅटरी इतरांपेक्षा 4x जास्त काळ टिकू शकतात.ते अधिक सुरक्षित आहेत आणि डिस्चार्जच्या 100% खोलीपर्यंत पोहोचू शकतात, याचा अर्थ ते अधिक विस्तारित कालावधीसाठी वापरले जाऊ शकतात.

खाली इतर कारणे दिली आहेत की या बॅटरी ली-आयन बॅटरीला चांगला पर्याय का आहेत.

कमी खर्च
LFP बॅटरी लोह आणि फॉस्फरसपासून बनविल्या जातात, मोठ्या प्रमाणावर उत्खनन केल्या जातात आणि स्वस्त असतात.LFP बॅटरीची किंमत निकेल-समृद्ध NMC बॅटरीपेक्षा प्रति किलो 70 टक्के कमी असल्याचा अंदाज आहे.त्याची रासायनिक रचना किमतीचा फायदा देते.2020 मध्ये प्रथमच LFP बॅटरीसाठी सर्वात कमी नोंदवलेले सेल किमती $100/kWh च्या खाली घसरल्या.

लहान पर्यावरणीय प्रभाव
LFP बॅटरीमध्ये निकेल किंवा कोबाल्ट नसतात, जे महाग असतात आणि त्यांचा पर्यावरणावर मोठा प्रभाव असतो.या बॅटरी रिचार्ज करण्यायोग्य आहेत ज्यामुळे त्यांची पर्यावरण-मित्रत्व दिसून येते.

सुधारित कार्यक्षमता आणि कार्यप्रदर्शन
LFP बॅटरियां त्यांच्या दीर्घ जीवनचक्रासाठी ओळखल्या जातात, ज्यामुळे त्यांना वेळोवेळी विश्वसनीय आणि सातत्यपूर्ण पॉवर आउटपुट आवश्यक असलेल्या ऍप्लिकेशन्ससाठी लोकप्रिय पर्याय बनतात.या बॅटरीज इतर लिथियम-आयन बॅटऱ्यांच्या तुलनेत कमी क्षमतेचा तोटा अनुभवतात, ज्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता दीर्घकाळ टिकवून ठेवण्यास मदत होते.याव्यतिरिक्त, त्यांच्याकडे कमी ऑपरेटिंग व्होल्टेज आहे, परिणामी कमी अंतर्गत प्रतिकार आणि वेगवान चार्ज/डिस्चार्ज गती.

वर्धित सुरक्षा आणि स्थिरता
LFP बॅटरी थर्मल आणि रासायनिकदृष्ट्या स्थिर असतात, त्यामुळे त्यांचा स्फोट होण्याची किंवा आग लागण्याची शक्यता कमी असते.LFP निकेल समृद्ध NMC च्या एक षष्ठांश उष्णता निर्माण करते.LFP बॅटरीमध्‍ये Co-O बॉंड अधिक मजबूत असल्यामुळे, शॉर्ट सर्किट किंवा जास्त गरम झाल्यास ऑक्सिजनचे अणू अधिक हळूहळू सोडले जातात.शिवाय, पूर्ण चार्ज झालेल्या पेशींमध्ये कोणतेही लिथियम शिल्लक राहत नाही, ज्यामुळे ते इतर लिथियम पेशींमध्ये दिसणार्‍या एक्झोथर्मिक प्रतिक्रियांच्या तुलनेत ऑक्सिजनच्या नुकसानास अत्यंत प्रतिरोधक बनतात.

लहान आणि हलके
LFP बॅटरी लिथियम मॅंगनीज ऑक्साईड बॅटरीपेक्षा जवळपास 50% हलक्या असतात.ते लीड-ऍसिड बॅटरीपेक्षा 70% पर्यंत हलके असतात.जेव्हा तुम्ही वाहनात LiFePO4 बॅटरी वापरता, तेव्हा तुम्ही कमी गॅस वापरता आणि अधिक कुशलता असते.ते लहान आणि कॉम्पॅक्ट देखील आहेत, ज्यामुळे तुम्हाला तुमच्या स्कूटर, बोट, RV किंवा औद्योगिक अनुप्रयोगावर जागा वाचवता येते.

LiFePO4 बॅटरी वि. नॉन-लिथियम बॅटरी
नॉन-लिथियम बॅटरीचे अनेक फायदे आहेत परंतु जुने तंत्रज्ञान महाग आणि कमी कार्यक्षम असल्याने नवीन LiFePo4 बॅटरीची क्षमता पाहता मध्यावधीत बदलली जाण्याची शक्यता आहे.

लीड ऍसिड बॅटरीज
लीड-अ‍ॅसिड बॅटरी सुरुवातीला किफायतशीर वाटू शकतात, परंतु दीर्घकाळात त्या अधिक महाग होतात.हे त्यांना अधिक वारंवार देखभाल आणि बदलण्याची आवश्यकता आहे या वस्तुस्थितीमुळे आहे.LiFePO4 बॅटरी 2-4 पट जास्त काळ टिकेल आणि कोणत्याही देखभालीची आवश्यकता नाही.

जेल बॅटरी
जेल बॅटरियां, LiFePO4 बॅटऱ्यांसारख्या, वारंवार रिचार्ज करण्याची आवश्यकता नसते आणि संचयित करताना चार्ज गमावत नाही.परंतु जेलच्या बॅटरी कमी दराने चार्ज होतात.विनाश टाळण्यासाठी ते पूर्णपणे चार्ज होताच डिस्कनेक्ट करणे आवश्यक आहे.

एजीएम बॅटरीज
AGM बॅटरी 50% क्षमतेपेक्षा कमी खराब होण्याचा उच्च धोका असताना, LiFePO4 बॅटरी कोणत्याही नुकसानीच्या जोखमीशिवाय पूर्णपणे डिस्चार्ज केल्या जाऊ शकतात.तसेच, त्यांना टिकवून ठेवणे कठीण आहे.

LiFePO4 बॅटरीसाठी अर्ज
LiFePO4 बॅटरीमध्ये अनेक मौल्यवान ऍप्लिकेशन्स आहेत, यासह

मासेमारी नौका आणि कयाक: तुम्ही कमी चार्जिंग वेळ आणि जास्त रनटाइमसह पाण्यावर अधिक वेळ घालवू शकता.कमी वजनामुळे उच्च स्टेक्स फिशिंग स्पर्धांमध्ये सुलभ हाताळणी आणि वेग वाढतो.

मोबिलिटी स्कूटर आणि मोपेड्स: तुमची गती कमी करण्यासाठी कोणतेही मृत वजन नाही.उत्स्फूर्त सहलींसाठी तुमची बॅटरी खराब न करता पूर्ण क्षमतेपेक्षा कमी चार्ज करा.

सौर कॉन्फिगरेशन: सूर्याच्या शक्तीचा उपयोग करण्यासाठी जीवन तुम्हाला (अगदी डोंगरावर किंवा ग्रिडच्या बाहेर) घेऊन जाईल तेथे हलक्या वजनाच्या LiFePO4 बॅटरी सोबत ठेवा.

व्यावसायिक वापर: या सर्वात सुरक्षित, कठीण लिथियम बॅटरी आहेत ज्यामुळे त्यांना औद्योगिक अनुप्रयोग जसे की फ्लोअर मशीन, लिफ्टगेट्स आणि अधिकसाठी आदर्श बनवते.

शिवाय, लिथियम आयर्न फॉस्फेट बॅटरी इतर अनेक उपकरणांना उर्जा देतात जसे की फ्लॅशलाइट, इलेक्ट्रॉनिक सिगारेट, रेडिओ उपकरणे, आपत्कालीन प्रकाश आणि इतर वस्तू.

विड-स्केल LFP अंमलबजावणीसाठी शक्यता
LFP बॅटरी कमी खर्चिक आणि पर्यायांपेक्षा अधिक स्थिर असताना, ऊर्जेची घनता हा व्यापक अवलंब करण्यात महत्त्वाचा अडथळा आहे.LFP बॅटरीची ऊर्जा घनता खूपच कमी असते, 15 ते 25% दरम्यान असते.तथापि, हे शांघाय-निर्मित मॉडेल 3 मध्ये वापरल्या जाणार्‍या जाड इलेक्ट्रोड्सचा वापर करून बदलत आहे, ज्याची ऊर्जा घनता 359Wh/लिटर आहे.

LFP बॅटरीच्या दीर्घ आयुष्यामुळे, त्यांची क्षमता तुलनात्मक वजनाच्या ली-आयन बॅटरीपेक्षा जास्त असते.याचा अर्थ या बॅटरीची ऊर्जा घनता कालांतराने अधिक समान होईल.

मोठ्या प्रमाणात दत्तक घेण्यास आणखी एक अडथळा म्हणजे चीनने अनेक LFP पेटंट्समुळे बाजारपेठेवर वर्चस्व गाजवले आहे.हे पेटंट कालबाह्य झाल्यामुळे, वाहन उत्पादनाप्रमाणे LFP उत्पादन स्थानिकीकरण केले जाईल अशी अटकळ आहे.

फोर्ड, फोक्सवॅगन आणि टेस्ला सारख्या प्रमुख वाहन निर्माते निकेल किंवा कोबाल्ट फॉर्म्युलेशन बदलून तंत्रज्ञानाचा अधिकाधिक वापर करतात.टेस्लाने त्याच्या तिमाही अपडेटमध्ये अलीकडील घोषणा ही केवळ सुरुवात आहे.टेस्लाने त्याच्या 4680 बॅटरी पॅकवर एक संक्षिप्त अद्यतन देखील प्रदान केले आहे, ज्यामध्ये उच्च ऊर्जा घनता आणि श्रेणी असेल.हे देखील शक्य आहे की टेस्ला "सेल-टू-पॅक" बांधकाम वापरून अधिक सेल्स संकुचित करेल आणि कमी ऊर्जा घनता सामावून घेईल.

त्याचे वय असूनही, LFP आणि बॅटरीच्या खर्चात होणारी घट ही वस्तुमान EV अवलंबनाला गती देण्यासाठी महत्त्वपूर्ण असू शकते.2023 पर्यंत, लिथियम-आयनच्या किमती $100/kWh च्या जवळ येण्याची अपेक्षा आहे.LFPs ऑटोमेकर्सना केवळ किंमतीऐवजी सुविधा किंवा रिचार्ज वेळ यासारख्या घटकांवर जोर देण्यास सक्षम करू शकतात.