O que é fosfato de ferro-lítio?

É um equívoco comum pensar que as baterias de fosfato de ferro-lítio são diferentes das baterias de íon-lítio.Na realidade, existem muitos tipos de baterias de íon-lítio, e o fosfato de ferro-lítio é apenas um deles.

Vamos dar uma olhada no que é exatamente o fosfato de ferro-lítio, por que é uma ótima escolha para certos tipos de baterias e como ele se compara a outras opções de baterias de íon-lítio.

O que é fosfato de ferro-lítio?

O fosfato de ferro-lítio é um composto químico LiFePO4 ou “LFP”, abreviadamente.LFP oferece bom desempenho eletroquímico, baixa resistência e é um dos materiais catódicos mais seguros e estáveis ​​disponíveis para baterias de íons de lítio.

O que é uma bateria de fosfato de ferro e lítio?

As baterias de fosfato de ferro-lítio são um tipo de bateria de íon-lítio que usa fosfato de ferro-lítio como material catódico para armazenar íons de lítio.As baterias LFP normalmente usam grafite como material anódico.A composição química das baterias LFP proporciona-lhes uma alta corrente, boa estabilidade térmica e um longo ciclo de vida.

A maioria das baterias de fosfato de ferro-lítio possui quatro células de bateria conectadas em série.A tensão nominal de uma célula de bateria LFP é de 3,2 volts.A conexão de quatro células de bateria LFP em série resulta em uma bateria de 12 volts que é uma excelente opção de substituição para muitas baterias de chumbo-ácido de 12 volts.

Fosfato de ferro-lítio vs.Tipos alternativos de íons de lítio

O fosfato de ferro-lítio é apenas um dos muitos tipos de baterias de íon-lítio.A alteração do composto químico do cátodo cria diferentes tipos de baterias de íon-lítio.Algumas das opções mais comuns são óxido de lítio-cobalto (LCO), óxido de lítio-manganês (LMO), óxido de lítio-níquel-cobalto-alumínio (NCA), óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC) e titanato de lítio (LTO).

Cada um desses tipos de bateria tem vários pontos fortes e fracos que os tornam adequados para diferentes aplicações.Observando as principais propriedades desses tipos de bateria, podemos ver onde estão as baterias de fosfato de ferro-lítio e para quais aplicações elas são melhores.

Densidade de Energia

As baterias LFP têm uma das mais altas classificações de potência específica entre outros tipos de íons de lítio.Em outras palavras, alta potência específica significa que as baterias LFP podem fornecer grandes quantidades de corrente e potência sem superaquecimento.

Por outro lado, é importante ter em mente que as baterias LFP têm uma das classificações energéticas específicas mais baixas.A baixa energia específica significa que as baterias LFP têm menos capacidade de armazenamento de energia por peso do que outras opções de íons de lítio.Normalmente, isso não é um grande problema porque o aumento da capacidade do banco de baterias pode ser feito conectando várias baterias em paralelo.Isto pode não ser ideal para uma aplicação onde é necessária extrema densidade de energia em um espaço muito leve, como veículos elétricos a bateria.

Ciclos de vida da bateria

As baterias de fosfato de ferro-lítio têm uma vida útil que começa em cerca de 2.000 ciclos completos de descarga e aumenta dependendo da profundidade da descarga.As células e o sistema interno de gerenciamento de bateria (BMS) usados ​​na Dragonfly Energy foram testados em mais de 5.000 ciclos completos de descarga, mantendo 80% da capacidade da bateria original.

O LFP perde apenas para o titanato de lítio em tempo de vida.No entanto, as baterias LTO têm sido tradicionalmente a opção de bateria de íon de lítio mais cara, o que as torna proibitivas em termos de custo para a maioria das aplicações.

Taxa de descarga

A taxa de descarga é medida em um múltiplo da capacidade da bateria, o que significa que uma taxa de descarga de 1C para uma bateria de 100Ah é 100A contínua.As baterias LFP disponíveis comercialmente têm tradicionalmente uma classificação de descarga contínua de 1C, mas podem exceder isso por curtos períodos, dependendo do sistema de gerenciamento da bateria.

As próprias células LFP normalmente podem fornecer uma descarga de 25°C por curtos períodos com segurança.A capacidade de exceder 1C permite que você use baterias LFP em aplicações de alta potência que podem ter picos de inicialização no consumo de corrente.

Temperaturas operacionais

As baterias LFP não entram em condições de fuga térmica até cerca de 270 graus Celsius.Em comparação com outras opções comuns de baterias de íons de lítio, as baterias LFP têm o segundo limite de temperatura operacional mais alto.

Exceder o limite de temperatura em uma bateria de íon de lítio causa danos e pode levar aEscapamento térmico, possivelmente resultando em incêndio.O alto limite operacional do LFP diminui significativamente a chance de um evento de fuga térmica.Combinado com um BMS de alta qualidade para desligar as células bem antes destas condições (a cerca de 57 graus Celsius), o LFP oferece vantagens de segurança significativas.

Vantagens de segurança

As baterias LFP são uma das substâncias químicas estáveis ​​de todas as opções de íons de lítio.Essa estabilidade os torna uma das opções mais seguras para aplicações voltadas ao consumidor e industriais.

A única outra opção comparativamente segura é o titanato de lítio, que normalmente tem um custo proibitivo e não opera na tensão correta na maioria das situações para uma substituição de 12V.

Fosfato de ferro-lítio vs.Baterias de chumbo-ácido

As baterias de fosfato de ferro-lítio oferecem muitosvantagens em relação às baterias tradicionais de chumbo-ácido.O mais notável é que as baterias LFP têm cerca de quatro vezes a densidade de energia das baterias de chumbo-ácido.Você pode fazer ciclos profundos de baterias LFP repetidamente sem danificá-las.Eles também recarregam 5 vezes mais rápido que as baterias de chumbo-ácido.

Esta alta densidade de energia leva a um tempo de funcionamento mais longo e, ao mesmo tempo, reduz o peso do sistema de bateria.

A reação química dentro das baterias de chumbo-ácido causa liberação de gases, o que exige que as baterias sejam ventiladas e reabastecidas periodicamente com água pelo usuário.Se as baterias não forem armazenadas na posição vertical, a solução ácida pode vazar, danificando a bateria e causando sujeira.Alternativamente, as baterias LFP não emitem gás e não precisam ser ventiladas ou recarregadas.Melhor ainda, você pode montá-los em qualquer orientação.

As baterias LFP são inicialmente mais caras que as baterias de chumbo-ácido.No entanto, a longa vida útil das baterias LFP equilibra o seu elevado custo inicial.Na maioria dos casos, as baterias LFP duram de 5 a 10 vezes mais do que as baterias de chumbo-ácido, resultando em economias globais significativas de custos.

As melhores baterias de fosfato de ferro-lítio para substituir aplicações de baterias de chumbo-ácido

Muitas baterias diferentes de íons de lítio estão disponíveis e algumas até excedem o fosfato de ferro-lítio em certas categorias de desempenho.No entanto, quando se trata de substituir baterias de chumbo-ácido de 12 volts, o LFP é a melhor opção disponível.

A principal razão para isso é que a tensão nominal da célula para fosfato de ferro-lítio é de 3,2 volts.A tensão nominal de uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts é de cerca de 12,7 volts.Assim, conectar quatro células em série dentro de uma bateria produz 12,8 volts (4 x 3,2 = 12,8) – uma combinação quase perfeita!Isto não é possível com nenhum outro tipo de bateria de íon de lítio.

Além de uma correspondência de tensão quase perfeita, o LFP oferece outras vantagens como substituto do chumbo-ácido.Conforme discutido acima, as baterias LFP são duradouras, estáveis, seguras, duráveis, leves e possuem alta densidade de energia.Isso os torna uma excelente opção para muitas aplicações!Coisas comomotores de pesca,Autocaravanas,carrinhos de golfe, e mais aplicações que tradicionalmente dependiam de baterias de chumbo-ácido.

Dragonfly Energy e Battle Born Batteries constroem algumas das melhores baterias de fosfato de ferro-lítio disponíveis.Eles são orgulhosamente projetados e montados nos Estados Unidos com materiais da mais alta qualidade disponíveis.Além disso, cada bateria é rigorosamente testada e listada na UL.

Cada bateria também inclui um integradosistema de gerenciamento de bateriapara garantir que a bateria funcione com segurança em todas as condições.As baterias Dragonfly Energy e Battle Born têm milhares de baterias instaladas e operando com segurança em muitas aplicações diferentes em todo o mundo.

Agora você sabe

Concluindo, o fosfato de ferro-lítio é apenas um dos muitos tipos diferentes de baterias de íon-lítio disponíveis.No entanto, o conjunto único de características que compõem as baterias LFP torna-as uma alternativa fantástica às baterias de chumbo-ácido de 12 volts do passado.