Батарэя LiFePO4

Справаздачы Tesla за 3 квартал 2021 года абвясцілі аб пераходзе на батарэі LiFePO4 у якасці новага стандарту ў сваіх аўтамабілях.Але што такое батарэі LiFePO4?

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

Уводзіны ў батарэі LiFePO4

Літый-жалеза-фасфатная батарэя (LFP) - гэта літый-іённая батарэя з больш высокай хуткасцю зарадкі і разрадкі.Гэта акумулятарная батарэя з LiFePO4 у якасці катода і графітавага вугляроднага электрода з металічнай падкладкай у якасці анода.

Акумулятары LiFePO4 маюць меншую шчыльнасць энергіі, чым літый-іённыя, і меншае працоўнае напружанне.Яны маюць нізкую хуткасць разраду з гарызантальнымі крывымі і больш бяспечныя, чым літый-іённыя.Гэтыя батарэі таксама вядомыя як літый-ферафасфатныя батарэі.

Вынаходніцтва батарэй LiFePO4

Батарэі LiFePO4 былі вынайдзены Джонам Б. Гудэнафам і Арумугамам Манцірамам.Яны аднымі з першых вызначылі матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў літый-іённых батарэях.Анодныя матэрыялы не ідэальныя для літый-іённых батарэй з-за іх тэндэнцыі да неадкладнага кароткага замыкання.

Навукоўцы выявілі, што катодныя матэрыялы лепш у параўнанні з катодамі літый-іённых батарэй.Гэта асабліва прыкметна ў варыянтах батарэі LiFePO4.Яны павышаюць стабільнасць і праводнасць і паляпшаюць шэраг іншых аспектаў.

У нашы дні батарэі LiFePO4 сустракаюцца паўсюль і маюць розныя прымяненні, у тым ліку выкарыстоўваюцца ў лодках, сонечных сістэмах і транспартных сродках.Батарэі LiFePO4 не ўтрымліваюць кобальту і менш дарагія, чым большасць альтэрнатыў.Ён не таксічны і мае больш працяглы тэрмін захоўвання.

Тэхнічныя характарыстыкі батарэі LFP -

Функцыя сістэм кіравання батарэямі ў батарэях LFP

Акумулятары LFP складаюцца не толькі з злучаных элементаў;у іх ёсць сістэма, якая гарантуе, што батарэя застаецца ў бяспечных межах.Сістэма кіравання батарэяй (BMS) абараняе, кантралюе і кантралюе батарэю ва ўмовах працы, каб забяспечыць бяспеку і падоўжыць тэрмін службы батарэі.

Функцыя сістэм кіравання батарэямі ў батарэях LFP -

Нягледзячы на ​​​​тое, што літый-жалеза-фасфатныя элементы больш талерантныя, яны, тым не менш, схільныя да перанапружання падчас зарадкі, што зніжае прадукцыйнасць.Матэрыял, выкарыстаны для катода, можа патэнцыйна пагоршыцца і страціць стабільнасць.BMS рэгулюе выхад кожнай ячэйкі і забяспечвае захаванне максімальнага напружання батарэі.

Калі матэрыялы электродаў пагаршаюцца, паніжанае напружанне становіцца сур'ёзнай праблемай.Калі напружанне якой-небудзь ячэйкі падае ніжэй зададзенага парога, BMS адключае батарэю ад ланцуга.Ён таксама служыць у якасці фіксатара зваротнага ходу ў выпадку перагрузкі па току і спыніць сваю працу падчас кароткага замыкання.

LiFePO4 батарэі супраць літый-іённых батарэй

Акумулятары LiFePO4 не падыходзяць для носных прылад, такіх як гадзіннікі.Яны маюць меншую шчыльнасць энергіі, чым любыя іншыя літыевыя батарэі.Тым не менш, яны лепш за ўсё падыходзяць для сістэм сонечнай энергіі, фургонаў, калясак для гольфа, бас-лодак і электрычных матацыклаў.

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

Гэтыя батарэі могуць працаваць больш чым у 4 разы даўжэй, чым іншыя.Яны больш бяспечныя і могуць дасягаць глыбіні разраду да 100%, што азначае, што іх можна выкарыстоўваць больш працяглы перыяд.

Ніжэй прыведзены дадатковыя прычыны, па якіх гэтыя батарэі з'яўляюцца лепшай альтэрнатывай літый-іённым батарэям.

★ Нізкі кошт

Батарэі LFP складаюцца з жалеза і фосфару, якія здабываюцца ў велізарных маштабах і недарагія.Кошт акумулятараў LFP ацэньваецца на 70 працэнтаў ніжэй за кг, чым багатых нікелем акумулятараў NMC.Яго хімічны склад забяспечвае перавагу ў кошце.Самыя нізкія зарэгістраваныя цэны на батарэі LFP упершыню ў 2020 годзе апусціліся ніжэй за 100 долараў за кВт.

★ Малое ўздзеянне на навакольнае асяроддзе
Акумулятары LFP не ўтрымліваюць нікеля і кобальту, якія дарагія і аказваюць вялікі ўплыў на навакольнае асяроддзе.Гэтыя батарэі з'яўляюцца акумулятарнымі, што сведчыць аб іх экалагічнасці.

★ Палепшаная эфектыўнасць і прадукцыйнасць
Батарэі LFP вядомыя сваім доўгім жыццёвым цыклам, што робіць іх папулярным выбарам для прыкладанняў, якія патрабуюць надзейнай і пастаяннай магутнасці на працягу доўгага часу.Гэтыя акумулятары страчваюць ёмістасць ніжэй, чым іншыя літый-іённыя акумулятары, што дапамагае захаваць іх прадукцыйнасць у доўгатэрміновай перспектыве.Акрамя таго, яны маюць больш нізкае працоўнае напружанне, што прыводзіць да меншага ўнутранага супраціву і большай хуткасці зарадкі/разрадкі.

★Палепшаная бяспека і стабільнасць
Батарэі LFP тэрмічна і хімічна ўстойлівыя, таму менш верагоднасць выбуху або ўзгарання.LFP вырабляе адну шостую цеплыні NMC, багатай нікелем.Паколькі сувязь Co-O мацнейшая ў батарэях LFP, атамы кіслароду вызваляюцца павольней пры кароткім замыканні або перагрэве.Акрамя таго, у цалкам зараджаных элементах літый не застаецца, што робіць іх вельмі ўстойлівымі да страты кіслароду ў параўнанні з экзатэрмічнымі рэакцыямі, якія назіраюцца ў іншых літыевых элементах.

★ Маленькі і лёгкі
Батарэі LFP амаль на 50% лягчэйшыя за літый-аксід-марганец.Яны на 70% лягчэй свінцова-кіслотных акумулятараў.Калі вы выкарыстоўваеце батарэю LiFePO4 у аўтамабілі, вы спажываеце менш газу і маеце большую манеўранасць.Яны таксама невялікія і кампактныя, што дазваляе вам зэканоміць месца на скутэры, лодцы, аўтафургоне або ў прамысловым прымяненні.

Батарэі LiFePO4 супраць батарэй, якія не змяшчаюць літый
Нелітыевыя батарэі маюць шэраг пераваг, але, верагодна, будуць заменены ў сярэднетэрміновай перспектыве, улічваючы патэнцыял новых батарэй LiFePo4, паколькі старая тэхналогія дарагая і менш эфектыўная.

☆Свінцова-кіслотныя батарэі
Спачатку свінцова-кіслотныя батарэі могуць здацца эканамічна эфектыўнымі, але ў доўгатэрміновай перспектыве яны становяцца 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 батарэі LiFePO4, не патрабуюць частай падзарадкі і не губляюць зарад падчас захоўвання.А вось гелевыя акумулятары зараджаюцца з меншай хуткасцю.Іх трэба адключаць, як толькі яны цалкам зараджаны, каб пазбегнуць разбурэння.

☆Акумулятары AGM
У той час як акумулятары AGM падвяргаюцца высокай рызыцы пашкоджання пры ёмістасці ніжэй за 50%, акумулятары LiFePO4 можна цалкам разрадзіць без рызыкі пашкоджання.Акрамя таго, іх цяжка ўтрымліваць.

Прыкладанні для батарэй LiFePO4
Батарэі LiFePO4 маюць шмат карысных ужыванняў, у тым ліку

●Рыбацкія лодкі і байдаркі: вы можаце праводзіць больш часу на вадзе з меншым часам зарадкі і больш працяглым часам працы.Меншы вага забяспечвае больш лёгкае кіраванне і рэзкі паліт падчас рыбалоўных спаборніцтваў з высокімі стаўкамі.

●Мабільныя скутэры і мапеды: няма мёртвага грузу, які б запаволіў вас.Зараджайце акумулятар менш поўнай ёмістасці для спантанных паездак, не пашкоджваючы яго.

●Канфігурацыі сонечных батарэй: вазьміце з сабой лёгкія батарэі LiFePO4, куды б вас ні занесла жыццё (нават на гару ці па-за сеткай), каб выкарыстоўваць энергію сонца.

●Камерцыйнае выкарыстанне: гэта самыя бяспечныя і трывалыя літыевыя батарэі, што робіць іх ідэальнымі для прамысловага прымянення, напрыклад, для падлогавых машын, пад'ёмных варот і г.д.

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

Магчымасці шырокамаштабнай рэалізацыі LFP
У той час як батарэі LFP менш дарагія і больш стабільныя, чым альтэрнатыўныя, шчыльнасць энергіі была значнай перашкодай для шырокага распаўсюджвання.Батарэі LFP маюць значна меншую шчыльнасць энергіі, якая складае ад 15 да 25%.Аднак гэта змяняецца з выкарыстаннем больш тоўстых электродаў, такіх як тыя, што выкарыстоўваюцца ў вырабленай у Шанхаі мадэлі 3, якая мае шчыльнасць энергіі 359 Вт·гадз/літр.

З-за доўгага жыццёвага цыкла акумулятараў LFP яны маюць большую ёмістасць, чым літый-іённыя акумулятары параўнальнай вагі.Гэта азначае, што шчыльнасць энергіі гэтых батарэй з часам стане больш падобнай.

Яшчэ адна перашкода для масавага прыняцця - гэта тое, што Кітай дамінаваў на рынку з-за вялікай колькасці патэнтаў на LFP.Паколькі тэрмін дзеяння гэтых патэнтаў заканчваецца, ёсць здагадкі, што вытворчасць LFP, як і вытворчасць аўтамабіляў, будзе лакалізавана.

Буйныя аўтавытворцы, такія як Ford, Volkswagen і Tesla, усё часцей выкарыстоўваюць гэту тэхналогію, замяняючы склады нікелем або кобальтам.Нядаўняе паведамленне Tesla ў штоквартальным абнаўленні - гэта толькі пачатак.Кампанія Tesla таксама прадставіла кароткае абнаўленне сваёй батарэі 4680, якая будзе мець больш высокую шчыльнасць энергіі і радыус дзеяння.Таксама магчыма, што Tesla будзе выкарыстоўваць канструкцыю «cell-to-pack», каб кандэнсаваць больш клетак і забяспечыць меншую шчыльнасць энергіі.

Нягледзячы на ​​ўзрост,LFPі зніжэнне выдаткаў на акумулятары можа мець вырашальнае значэнне для паскарэння масавага ўкаранення электрамабіляў.Чакаецца, што да 2023 года цэны на літый-іёны будуць блізкія да 100 долараў за кВт/гадз.LFP могуць дазволіць аўтавытворцам падкрэсліць такія фактары, як зручнасць або час падзарадкі, а не толькі кошт.