LiFePO4 акумулятар

У справаздачах Tesla за трэці квартал 2021 года было абвешчана аб пераходзе на акумулятары LiFePO4 у якасці новага стандарту ў сваіх аўтамабілях. Але што ж такое акумулятары LiFePO4?

НЬЮ-ЁРК, НЬЮ-ЁРК, ЗША, 26 мая 2022 г. /EINPresswire.com / — Ці з'яўляюцца яны лепшай альтэрнатывай літый-іённым акумулятарам? Чым гэтыя акумулятары адрозніваюцца ад іншых акумулятараў?

Уводзіны ў LiFePO4 акумулятары

Літый-жалеза-фасфатны акумулятар (ЛФФ) — гэта літый-іённы акумулятар з больш хуткай зарадкай і разрадкай. Гэта акумулятарная батарэя з LiFePO4 у якасці катода і графітавым вугляродным электродам з металічнай падкладкай у якасці анода.

Літый-фенаполіамінавыя акумулятары маюць меншую шчыльнасць энергіі, чым літый-іённыя акумулятары, і ніжэйшае працоўнае напружанне. Яны маюць нізкую хуткасць разраду з гарызантальнымі крывымі і бяспечнейшыя за літый-іённыя. Гэтыя акумулятары таксама вядомыя як літый-ферафасфатныя акумулятары.

Вынаходніцтва акумулятараў LiFePO4

Літый-полімерныя акумулятары (LiFePO4) былі вынайдзеныя Джонам Б. Гудэнафам і Арумугамам Манцірамам. Яны былі аднымі з першых, хто вызначыў матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў літый-іённых акумулятарах. Анодныя матэрыялы не ідэальныя для літый-іённых акумулятараў з-за іх схільнасці да імгненнага кароткага замыкання.

Навукоўцы выявілі, што матэрыялы катодаў лепшыя ў параўнанні з катодамі літый-іённых акумулятараў. Гэта асабліва прыкметна ў варыянтах акумулятараў LiFePO4. Яны павышаюць стабільнасць і праводнасць, а таксама паляпшаюць шэраг іншых аспектаў.

У нашы дні акумулятары LiFePO4 сустракаюцца паўсюль і маюць рознае прымяненне, у тым ліку выкарыстоўваюцца ў лодках, сонечных сістэмах і транспартных сродках. Акумулятары LiFePO4 не ўтрымліваюць кобальту і таннейшыя за большасць альтэрнатыў. Яны не таксічныя і маюць больш працяглы тэрмін захоўвання.

Тэхнічныя характарыстыкі акумулятара LFP -

Функцыя сістэм кіравання батарэямі ў LFP-акумулятарах

Батарэі LFP складаюцца не толькі з падлучаных элементаў; яны маюць сістэму, якая гарантуе, што батарэя застанецца ў бяспечных межах. Сістэма кіравання батарэяй (BMS) абараняе, кантралюе і кантралюе батарэю ў працоўных умовах, каб забяспечыць бяспеку і падоўжыць тэрмін яе службы.

Функцыя сістэм кіравання батарэямі ў батарэях LFP -

Нягледзячы на ​​тое, што літый-жалеза-фасфатныя элементы больш устойлівыя да зарадкі, яны ўсё ж схільныя да перанапружання падчас зарадкі, што зніжае прадукцыйнасць. Матэрыял катода можа пагоршыцца і страціць сваю стабільнасць. Сістэма кіравання акумулятарам (BMS) рэгулюе выхадную магутнасць кожнага элемента і забяспечвае падтрыманне максімальнага напружання акумулятара.

Па меры зносу матэрыялаў электродаў паніжанае напружанне становіцца сур'ёзнай праблемай. Калі напружанне на любой з ячэек падае ніжэй за зададзены парог, сістэма кіравання акумулятарамі (BMS) адключае акумулятар ад ланцуга. Яна таксама служыць блакаваннем пры перагрузцы па току і адключае акумулятар падчас кароткага замыкання.

LiFePO4 акумулятары супраць літый-іённых акумулятараў

Літыевыя батарэі LiFePO4 не падыходзяць для носных прылад, такіх як гадзіннікі. Яны маюць меншую шчыльнасць энергіі, чым любыя іншыя літыевыя батарэі. Аднак яны найлепш падыходзяць для сонечных энергетычных сістэм, аўтадомаў, гольф-караў, бас-лодак і электрычных матацыклаў.

★Адной з галоўных пераваг гэтых акумулятараў з'яўляецца іх тэрмін службы.

Гэтыя акумулятары могуць працаваць больш чым у 4 разы даўжэй, чым іншыя. Яны больш бяспечныя і могуць разраджацца да 100%, што азначае, што іх можна выкарыстоўваць больш працяглы час.

Ніжэй прыведзены дадатковыя прычыны, чаму гэтыя акумулятары з'яўляюцца лепшай альтэрнатывай літый-іённым акумулятарам.

★Нізкі кошт

Акумулятары LFP складаюцца з жалеза і фосфару, здабываюцца ў велізарных маштабах і з'яўляюцца нядорагімі. Кошт акумулятараў LFP ацэньваецца на 70 працэнтаў ніжэй за кілаграм, чым у акумулятараў NMC, багатых нікелем. Іх хімічны склад забяспечвае перавагу ў кошце. Самыя нізкія зарэгістраваныя цэны на элементы для акумулятараў LFP упершыню апусціліся ніжэй за 100 долараў за кВт·г у 2020 годзе.

★Невялікі ўплыў на навакольнае асяроддзе
Батарэі LFP не ўтрымліваюць нікеля або кобальту, якія з'яўляюцца дарагімі і аказваюць вялікі ўплыў на навакольнае асяроддзе. Гэтыя батарэі можна акумулятарамі зараджаць, што сведчыць аб іх экалагічнасці.

★Палепшаная эфектыўнасць і прадукцыйнасць
Акумулятары LFP вядомыя сваім працяглым тэрмінам службы, што робіць іх папулярным выбарам для прылад, якія патрабуюць надзейнай і стабільнай магутнасці на працягу доўгага часу. Гэтыя акумулятары маюць больш павольную хуткасць страты ёмістасці, чым іншыя літый-іённыя акумулятары, што дапамагае захоўваць іх прадукцыйнасць на працягу доўгага часу. Акрамя таго, яны маюць ніжэйшае працоўнае напружанне, што прыводзіць да меншага ўнутранага супраціву і больш высокай хуткасці зарадкі/разрадкі.

★Палепшаная бяспека і стабільнасць
Акумулятары LFP тэрмічна і хімічна стабільныя, таму яны менш схільныя да выбуху або ўзгарання. LFP выпрацоўвае ў шостую частку цяпла, чым багатыя нікелем NMC. Паколькі сувязь Co-O ў акумулятарах LFP мацнейшая, атамы кіслароду вызваляюцца павольней пры кароткім замыканні або перагрэве. Акрамя таго, у цалкам зараджаных элементах не застаецца літыя, што робіць іх вельмі ўстойлівымі да страты кіслароду ў параўнанні з экзатэрмічнымі рэакцыямі, якія назіраюцца ў іншых літыевых элементах.

★Маленькі і лёгкі
Акумулятары LFP амаль на 50% лягчэйшыя за літый-марганцавыя акумулятары. Яны да 70% лягчэйшыя за свінцова-кіслотныя акумулятары. Пры выкарыстанні акумулятара LiFePO4 у транспартным сродку вы спажываеце менш бензіну і маеце большую манеўранасць. Яны таксама невялікія і кампактныя, што дазваляе зэканоміць месца на скутэры, лодцы, доме на колесах або ў прамысловым ужыванні.

LiFePO4 акумулятары супраць нелітыевых акумулятараў
Нелітыевыя акумулятары маюць шэраг пераваг, але, верагодна, будуць заменены ў сярэднетэрміновай перспектыве, улічваючы патэнцыял новых акумулятараў LiFePo4, бо старая тэхналогія дарагая і менш эфектыўная.

☆Свінцова-кіслотныя акумулятары
Свінцова-кіслотныя акумулятары спачатку могуць здацца эканамічна выгаднымі, але ў доўгатэрміновай перспектыве яны аказваюцца даражэйшымі. Гэта звязана з тым, што яны патрабуюць больш частага абслугоўвання і замены. Акумулятар LiFePO4 праслужыць у 2-4 разы даўжэй без неабходнасці абслугоўвання.

☆Гелевыя акумулятары
Гелевыя акумулятары, як і LiFePO4, не патрабуюць частай падзарадкі і не губляюць зарад падчас захоўвання. Але гелевыя акумулятары зараджаюцца павольней. Іх трэба адключаць ад сеткі адразу пасля поўнай зарадкі, каб пазбегнуць пашкоджання.

☆AGM акумулятары
У той час як акумулятары AGM маюць высокую рызыку пашкоджання пры ёмістасці ніжэй за 50%, акумулятары LiFePO4 можна цалкам разрадзіць без рызыкі пашкоджання. Акрамя таго, іх цяжка падтрымліваць у працоўным стане.

Прымяненне для акумулятараў LiFePO4
Акумулятары LiFePO4 маюць шмат каштоўных ужыванняў, у тым ліку

● Рыбалоўныя лодкі і каякі: вы можаце праводзіць больш часу на вадзе, бо зараджаюцца менш і лодка працуе даўжэй. Меншая вага забяспечвае больш лёгкае кіраванне і палягчае хуткасць падчас рыбалоўных спаборніцтваў з высокімі стаўкамі.

●Мабільныя скутэры і мапеды: няма мёртвай вагі, якая б вас запавольвала. Зараджайце акумулятар менш чым да поўнай магутнасці для спантанных паездак, не пашкоджваючы яго.

●Сонечныя канфігурацыі: бярыце з сабой лёгкія LiFePO4 акумулятары, куды б вас ні завяло жыццё (нават у гару ці адключаны ад сеткі), каб выкарыстоўваць энергію сонца.

●Камерцыйнае выкарыстанне: Гэта самыя бяспечныя і трывалыя літыевыя акумулятары, што робіць іх ідэальнымі для прамысловага прымянення, напрыклад, для падлогавых машын, пад'ёмных варот і іншага.

Акрамя таго, літый-жалеза-фасфатныя батарэі сілкуюць многія іншыя прылады, такія як ліхтарыкі, электронныя цыгарэты, радыёабсталяванне, аварыйнае асвятленне і іншыя прадметы.

Магчымасці шырокамаштабнага ўкаранення LFP
Нягледзячы на ​​тое, што акумулятары LFP таннейшыя і больш стабільныя, чым альтэрнатыўныя, шчыльнасць энергіі з'яўляецца істотнай перашкодай для іх шырокага распаўсюджвання. Акумулятары LFP маюць значна меншую шчыльнасць энергіі, якая вагаецца ад 15 да 25%. Аднак гэта змяняецца з выкарыстаннем больш тоўстых электродаў, такіх як тыя, што выкарыстоўваюцца ў шанхайскай Model 3, якая мае шчыльнасць энергіі 359 Вт·г/літр.

Дзякуючы працягламу тэрміну службы акумулятараў LFP, яны маюць большую ёмістасць, чым літый-іённыя акумулятары параўнальнай вагі. Гэта азначае, што шчыльнасць энергіі гэтых акумулятараў з часам будзе больш падобнай.

Яшчэ адной перашкодай для масавага ўкаранення з'яўляецца тое, што Кітай дамінуе на рынку з-за вялікай колькасці патэнтаў на LFP. Па меры заканчэння тэрміну дзеяння гэтых патэнтаў існуюць здагадкі, што вытворчасць LFP, як і вытворчасць аўтамабіляў, будзе лакалізавана.

Такія буйныя аўтавытворцы, як Ford, Volkswagen і Tesla, усё часцей выкарыстоўваюць гэту тэхналогію, замяняючы нікелевыя або кобальтавыя склады. Нядаўняя заява Tesla ў сваім квартальным абнаўленні — гэта толькі пачатак. Tesla таксама коратка апублікавала інфармацыю аб сваім акумулятарным блоку 4680, які будзе мець больш высокую шчыльнасць энергіі і запас ходу. Таксама магчыма, што Tesla будзе выкарыстоўваць канструкцыю «цэлка ў цэль», каб змясціць большую колькасць элементаў і забяспечыць меншую шчыльнасць энергіі.

Нягледзячы на ​​свой узрост,ЛФПі зніжэнне кошту акумулятараў можа мець вырашальнае значэнне для паскарэння масавага ўкаранення электрамабіляў. Чакаецца, што да 2023 года цэны на літый-іённыя акумулятары будуць блізкія да 100 долараў за кВт·г. LFP могуць дазволіць аўтавытворцам рабіць акцэнт на такіх фактарах, як зручнасць або час зарадкі, а не толькі на цане.