Powszechnym błędem jest przekonanie, że akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe różnią się od akumulatorów litowo-jonowych.W rzeczywistości istnieje wiele rodzajów akumulatorów litowo-jonowych, a fosforan litowo-żelazowy jest tylko jednym z nich.
Przyjrzyjmy się, czym dokładnie jest fosforan litowo-żelazowy, dlaczego jest doskonałym wyborem dla niektórych typów akumulatorów i jak wypada w porównaniu z innymi akumulatorami litowo-jonowymi.
Co to jest fosforan litowo-żelazowy?
Fosforan litowo-żelazowy to związek chemiczny LiFePO4 lub w skrócie „LFP”.LFP oferuje dobre parametry elektrochemiczne, niską rezystancję i jest jednym z najbezpieczniejszych i najbardziej stabilnych materiałów katodowych dostępnych dla akumulatorów litowo-jonowych.
Co to jest bateria litowo-żelazowo-fosforanowa?
Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe to rodzaj baterii litowo-jonowych, w których wykorzystuje się fosforan litowo-żelazowy jako materiał katody do przechowywania jonów litu.Baterie LFP zazwyczaj wykorzystują grafit jako materiał anodowy.Skład chemiczny akumulatorów LFP zapewnia im wysoki prąd znamionowy, dobrą stabilność termiczną i długą żywotność.
Większość akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych ma cztery ogniwa połączone szeregowo.Napięcie nominalne ogniwa akumulatora LFP wynosi 3,2 V.Połączenie szeregowe czterech ogniw akumulatora LFP daje w rezultacie akumulator 12 V, który jest doskonałą opcją zamienną dla wielu akumulatorów kwasowo-ołowiowych 12 V.
Fosforan litowo-żelazowy vs.Alternatywne typy litowo-jonowe
Fosforan litowo-żelazowy to tylko jeden z wielu typów akumulatorów litowo-jonowych.Zmiana związku chemicznego katody powoduje powstanie różnych rodzajów akumulatorów litowo-jonowych.Do najpopularniejszych opcji należą tlenek litowo-kobaltowo-kobaltowy (LCO), tlenek litowo-manganowy (LMO), tlenek litowo-niklowo-kobaltowo-glinowy (NCA), tlenek litowo-niklowo-manganowo-kobaltowy (NMC) i tytanian litu (LTO).
Każdy z tych typów akumulatorów ma różne mocne i słabe strony, co sprawia, że dobrze nadają się do różnych zastosowań.Patrząc na główne właściwości tych typów akumulatorów, możemy zobaczyć, gdzie wyróżniają się akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe i do jakich zastosowań są najlepsze.
Gęstość energii
Akumulatory LFP mają jedną z najwyższych mocy znamionowych wśród innych typów akumulatorów litowo-jonowych.Innymi słowy, wysoka moc właściwa oznacza, że akumulatory LFP mogą dostarczać duże ilości prądu i mocy bez przegrzania.
Z drugiej strony należy pamiętać, że akumulatory LFP mają jedną z najniższych wartości energii właściwej.Niska energia właściwa oznacza, że akumulatory LFP mają mniejszą pojemność magazynowania energii w przeliczeniu na wagę niż inne opcje litowo-jonowe.Zwykle nie jest to duży problem, ponieważ zwiększenie pojemności banku akumulatorów można osiągnąć poprzez równoległe połączenie wielu akumulatorów.Może to nie być idealne rozwiązanie w zastosowaniach, w których wymagana jest ekstremalna gęstość energii w bardzo jasnej przestrzeni, np. w pojazdach elektrycznych zasilanych akumulatorowo.
Cykle życia baterii
Żywotność akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych rozpoczyna się od około 2000 cykli pełnego rozładowania i zwiększa się w zależności od głębokości rozładowania.Ogniwa i wewnętrzny system zarządzania baterią (BMS) stosowane w Dragonfly Energy zostały przetestowane pod kątem ponad 5000 cykli pełnego rozładowania przy zachowaniu 80% oryginalnej pojemności baterii.
Pod względem żywotności LFP ustępuje jedynie tytanianowi litu.Jednak akumulatory LTO są tradycyjnie najdroższą opcją akumulatorów litowo-jonowych, co czyni je zaporowymi kosztami w większości zastosowań.
Szybkość rozładowania
Szybkość rozładowania mierzy się jako wielokrotność pojemności akumulatora, co oznacza, że szybkość rozładowania 1C dla akumulatora 100Ah wynosi 100A w sposób ciągły.Dostępne na rynku akumulatory LFP tradycyjnie charakteryzują się wytrzymałością na ciągłe rozładowanie na poziomie 1C, ale w zależności od systemu zarządzania akumulatorami mogą przekraczać tę wartość przez krótki czas.
Same ogniwa LFP zazwyczaj mogą bezpiecznie zapewnić wyładowanie w temperaturze 25°C przez krótki czas.Zdolność do przekroczenia 1C umożliwia wykorzystanie akumulatorów LFP w zastosowaniach wymagających dużej mocy, w których mogą wystąpić skoki poboru prądu przy rozruchu.
Temperatury robocze
Akumulatory LFP nie wchodzą w warunki niekontrolowanej temperatury aż do około 270 stopni Celsjusza.W porównaniu do innych popularnych opcji akumulatorów litowo-jonowych, akumulatory LFP mają drugi najwyższy limit temperatury roboczej.
Przekroczenie dopuszczalnej temperatury akumulatora litowo-jonowego powoduje jego uszkodzenie i może prowadzić do:ucieczka termicznaco może spowodować pożar.Wysoki limit operacyjny LFP znacznie zmniejsza ryzyko wystąpienia zdarzenia niekontrolowanego wzrostu temperatury.W połączeniu z wysokiej jakości systemem BMS, który wyłącza ogniwa na długo przed wystąpieniem tych warunków (około 57 stopni Celsjusza), LFP zapewnia znaczne korzyści w zakresie bezpieczeństwa.
Zalety bezpieczeństwa
Akumulatory LFP mają jeden ze stabilnych składów chemicznych spośród wszystkich opcji litowo-jonowych.Ta stabilność czyni je jedną z najbezpieczniejszych opcji zarówno w zastosowaniach konsumenckich, jak i przemysłowych.
Jedyną inną, porównywalnie bezpieczną opcją jest tytanian litu, który również jest zazwyczaj zbyt kosztowny i w większości sytuacji nie działa przy napięciu właściwym dla zamiennika 12 V.
Fosforan litowo-żelazowy vs.Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe oferują wieleprzewagę nad tradycyjnymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.Najbardziej godne uwagi jest to, że akumulatory LFP mają około czterokrotnie większą gęstość energii niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.Akumulatory LFP można wielokrotnie poddawać głębokiemu cyklowi bez ich uszkodzenia.Ładują się także 5 razy szybciej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.
Ta wysoka gęstość energii prowadzi do dłuższego czasu pracy przy jednoczesnym zmniejszeniu ciężaru systemu akumulatorowego.
Reakcja chemiczna zachodząca wewnątrz akumulatorów kwasowo-ołowiowych powoduje odgazowywanie, co wymaga odpowietrzania akumulatorów i okresowego uzupełniania ich wodą przez użytkownika.Jeśli akumulatory nie są przechowywane w pozycji pionowej, roztwór kwasu może wyciekać, uszkadzając akumulator i powodując bałagan.Alternatywnie, akumulatory LFP nie wydzielają gazów i nie wymagają odpowietrzania ani ponownego napełniania.Co więcej, można je zamontować w dowolnej orientacji.
Akumulatory LFP są początkowo droższe od akumulatorów kwasowo-ołowiowych.Jednakże długa żywotność akumulatorów LFP równoważy ich wysoki koszt początkowy.W większości przypadków akumulatory LFP będą działać 5–10 razy dłużej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, co skutkuje znacznymi ogólnymi oszczędnościami.
Najlepsze akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe do zastąpienia akumulatorów kwasowo-ołowiowych
Dostępnych jest wiele różnych akumulatorów litowo-jonowych, a niektóre nawet przewyższają akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe w niektórych kategoriach wydajności.Jeśli jednak chodzi o wymianę akumulatorów kwasowo-ołowiowych 12 V, najlepszą dostępną opcją jest LFP.
Głównym powodem jest to, że nominalne napięcie ogniwa dla fosforanu litowo-żelazowego wynosi 3,2 wolta.Napięcie nominalne 12-woltowego akumulatora kwasowo-ołowiowego wynosi około 12,7 wolta.Zatem połączenie szeregowe czterech ogniw wewnątrz akumulatora daje napięcie 12,8 V (4 x 3,2 = 12,8) – prawie idealne dopasowanie!Nie jest to możliwe w przypadku żadnego innego typu baterii litowo-jonowej.
Oprócz niemal idealnego dopasowania napięcia, LFP oferuje inne zalety jako zamiennik kwasu ołowiowego.Jak omówiono powyżej, akumulatory LFP są trwałe, stabilne, bezpieczne, trwałe, lekkie i mają wysoką gęstość energii.Dzięki temu doskonale nadają się do wielu zastosowań!Rzeczy jaksilniki trollingowe,pojazdy kempingowe,wózki golfowei wiele innych zastosowań, które tradycyjnie opierały się na akumulatorach kwasowo-ołowiowych.
Baterie Dragonfly Energy i Battle Born to jedne z najlepszych dostępnych na rynku akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.Są dumnie projektowane i montowane w Stanach Zjednoczonych przy użyciu najwyższej jakości dostępnych materiałów.Ponadto każda bateria jest rygorystycznie testowana i znajduje się na liście UL.
Każdy akumulator zawiera również zintegrowanysystem zarządzania bateriąaby zapewnić bezpieczną pracę akumulatora w każdych warunkach.W Dragonfly Energy i Battle Born Batteries zainstalowano tysiące akumulatorów, które działają bezpiecznie w wielu różnych zastosowaniach na całym świecie.
Teraz wiesz
Podsumowując, fosforan litowo-żelazowy to tylko jeden z wielu różnych dostępnych typów akumulatorów litowo-jonowych.Jednak unikalny zestaw cech, które charakteryzują akumulatory LFP, czyni je fantastyczną alternatywą dla 12-woltowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych z przeszłości.
Czas publikacji: 30 września 2022 r