Докладът на Tesla за третото тримесечие на 2021 г. обяви прехода към LiFePO4 батерии като нов стандарт в превозните средства.Но какво точно представляват LiFePO4 батериите?
НЮ ЙОРК, НЮ ЙОРК, САЩ, 26 май 2022 г. /EINPresswire.com/ — Дали са по-добра алтернатива на Li-Ion батериите?Как се различават тези батерии от другите батерии?
Въведение в LiFePO4 батериите
Литиево-железно-фосфатната (LFP) батерия е литиево-йонна батерия с по-бързи скорости на зареждане и разреждане.Това е акумулаторна батерия с LiFePO4 като катод и графитен въглероден електрод с метална основа като анод.
LiFePO4 батериите имат по-ниска енергийна плътност от литиево-йонните батерии и по-ниски работни напрежения.Те имат ниска скорост на разреждане с плоски криви и са по-безопасни от Li-ion.Тези батерии са известни също като литиево-ферофосфатни батерии.
Изобретяването на LiFePO4 батерии
LiFePO4 батерииса изобретени от John B. Goodenough и Arumugam Manthiram.Те бяха сред първите, които идентифицираха материалите, използвани в литиево-йонните батерии.Анодните материали не са идеални за литиево-йонни батерии поради склонността им към ранно късо съединение.
Учените установиха, че катодните материали са по-добри в сравнение с катодите на литиево-йонните батерии.Това е особено забележимо при вариантите на батерии LiFePO4.Те подобряват стабилността и проводимостта и подобряват редица други аспекти.
Тези дни LiFePO4 батериите се намират навсякъде и имат различни приложения, включително използване в лодки, слънчеви системи и превозни средства.LiFePO4 батериите не съдържат кобалт и са по-евтини от повечето алтернативи.Не е токсичен и има по-дълъг срок на годност.
Спецификации на LFP батерията
Източник
Функцията на системите за управление на батерията в LFP батерии
LFP батериите са съставени от повече от просто свързани клетки;те имат система, която гарантира, че батерията остава в безопасни граници.Система за управление на батерията (BMS) защитава, контролира и наблюдава батерията при работни условия, за да гарантира безопасността и да удължи живота на батерията.
Функцията на системите за управление на батерията в LFP батерии
Въпреки факта, че литиево-железните фосфатни клетки са по-толерантни, те все пак са склонни към пренапрежение по време на зареждане, което намалява производителността.Материалът, използван за катода, може потенциално да се влоши и да загуби своята стабилност.BMS регулира мощността на всяка клетка и гарантира, че максималното напрежение на батерията се поддържа.
Тъй като материалите на електродите се разграждат, ниското напрежение става сериозно безпокойство.Ако напрежението на някоя клетка падне под определен праг, BMS изключва батерията от веригата.Той също така служи като спирачка за обратен ход в състояние на свръхток и ще изключи работата си при късо съединение.
LiFePO4 батерии срещу литиево-йонни батерии
Батериите LiFePO4 не са подходящи за носими устройства като часовници.Те имат по-ниска енергийна плътност от всички други литиеви батерии.Въпреки това, те са най-добрите за слънчеви енергийни системи, RV, колички за голф, бас лодки и електрически мотоциклети.
Едно от основните предимства на тези батерии е техният цикличен живот.
Тези батерии могат да издържат над 4 пъти по-дълго от другите.Те са по-безопасни и могат да достигнат до 100% дълбочина на разреждане, което означава, че могат да се използват за по-дълъг период от време.
По-долу са изброени други причини, поради които тези батерии са по-добра алтернатива на литиево-йонните батерии.
Ниска цена
LFP батериите са направени от желязо и фосфор, добивани в огромен мащаб и са евтини.Цената на LFP батериите се оценява на до 70 процента по-ниска на килограм от богатите на никел NMC батерии.Неговият химичен състав осигурява предимство в цените.Най-ниските отчетени цени на клетките за LFP батерии паднаха под $100/kWh за първи път през 2020 г.
Малко въздействие върху околната среда
LFP батериите не съдържат никел или кобалт, които са скъпи и имат голямо въздействие върху околната среда.Тези батерии са акумулаторни, което показва тяхната екологичност.
Подобрена ефективност и производителност
LFP батериите са известни с дългия си жизнен цикъл, което ги прави популярен избор за приложения, които изискват надеждна и постоянна мощност във времето.Тези батерии изпитват по-бавни темпове на загуба на капацитет в сравнение с други литиево-йонни батерии, което помага да се запази тяхната производителност в дългосрочен план.Освен това те имат по-ниско работно напрежение, което води до по-малко вътрешно съпротивление и по-бързи скорости на зареждане/разреждане.
Подобрена безопасност и стабилност
LFP батериите са термично и химически стабилни, поради което е по-малко вероятно да експлодират или да се запалят.LFP произвежда една шеста от топлината на богатия на никел NMC.Тъй като Co-O връзката е по-силна в LFP батериите, кислородните атоми се освобождават по-бавно, ако са накъсо или прегреят.Освен това, в напълно заредените клетки не остава литий, което ги прави силно устойчиви на загуба на кислород в сравнение с екзотермичните реакции, наблюдавани в други литиеви клетки.
Малък и лек
LFP батериите са почти 50% по-леки от литиево-мангановите оксидни батерии.Те са до 70% по-леки от оловно-киселинните батерии.Когато използвате LiFePO4 батерия в превозно средство, изразходвате по-малко газ и имате повече маневреност.Те също така са малки и компактни, което ви позволява да спестите място на вашия скутер, лодка, RV или индустриално приложение.
LiFePO4 батерии срещу нелитиеви батерии
Нелитиевите батерии имат редица предимства, но е вероятно да бъдат заменени в средносрочен план предвид потенциала на новите LiFePo4 батерии, тъй като по-старата технология е скъпа и по-малко ефективна.
Оловно-киселинни батерии
Оловно-киселинните батерии може да изглеждат рентабилни в началото, но в крайна сметка се оказват по-скъпи в дългосрочен план.Това се дължи на факта, че те изискват по-честа поддръжка и подмяна.LiFePO4 батерия ще издържи 2-4 пъти по-дълго без нужда от поддръжка.
Гел батерии
Гел батериите, подобно на батериите LiFePO4, не изискват често презареждане и не губят заряд, докато се съхраняват.Но гел батериите се зареждат по-бавно.Те трябва да бъдат изключени веднага щом се заредят напълно, за да се избегне унищожаване.
AGM батерии
Докато AGM батериите са изложени на висок риск от повреда под 50% капацитет, LiFePO4 батериите могат да бъдат напълно разредени без риск от повреда.Освен това е трудно да ги поддържате.
Приложения за LiFePO4 батерии
LiFePO4 батериите имат много ценни приложения, включително
Рибарски лодки и каяци: Можете да прекарате повече време във водата с по-малко време за зареждане и по-дълго време на работа.По-малкото тегло осигурява по-лесно боравене и по-голяма скорост по време на риболовни състезания с високи залози.
Мобилни скутери и мотопеди: Няма мъртва тежест, която да ви забави.Заредете батерията до по-малко от пълния капацитет за спонтанни пътувания, без да я повредите.
Соларни конфигурации: Носете леки LiFePO4 батерии, където и да ви отведе животът (дори в планината или извън мрежата), за да впрегнете енергията на слънцето.
Търговска употреба: Това са най-безопасните и здрави литиеви батерии, което ги прави идеални за промишлени приложения като подови машини, повдигащи се врати и др.
Освен това литиево-железните фосфатни батерии захранват много други устройства като фенерчета, електронни цигари, радио оборудване, аварийно осветление и други предмети.
Възможности за широкомащабно внедряване на LFP
Въпреки че LFP батериите са по-евтини и по-стабилни от алтернативите, енергийната плътност е значителна пречка за широкото приемане.LFP батериите имат много по-ниска енергийна плътност, варираща между 15 и 25%.Това обаче се променя с помощта на по-дебели електроди като тези, използвани в направения в Шанхай Model 3, който има енергийна плътност от 359Wh/литър.
Поради дългия жизнен цикъл на LFP батериите, те имат по-голям капацитет от литиево-йонните батерии със сравнимо тегло.Това означава, че енергийната плътност на тези батерии ще стане по-сходна с времето.
Друга пречка пред масовото приемане е, че Китай доминира на пазара поради множеството LFP патенти.Тъй като тези патенти изтичат, има спекулации, че производството на LFP, подобно на производството на превозни средства, ще бъде локализирано.
Големи автомобилни производители като Ford, Volkswagen и Tesla все повече използват технологията, като заменят никел или кобалт.Неотдавнашното съобщение на Tesla в нейната тримесечна актуализация е само началото.Tesla също предостави кратка актуализация на своята батерия 4680, която ще има по-висока енергийна плътност и обхват.Също така е възможно Tesla да използва конструкцията „клетка към пакет“, за да кондензира повече клетки и да приспособи по-ниска енергийна плътност.
Въпреки възрастта си, LFP и намаляването на разходите за батерии може да са критични за ускоряване на масовото приемане на EV.До 2023 г. цените на литиево-йонните се очаква да бъдат близо до $100/kWh.LFP могат да позволят на производителите на автомобили да наблегнат на фактори като удобство или време за презареждане, а не само на цената.
Време на публикуване: 10 август 2022 г