Teslina izvješća za treći kvartal 2021. najavila su prelazak na LiFePO4 baterije kao novi standard u svojim vozilima. Ali što su točno LiFePO4 baterije?
NEW YORK, NEW YORK, SAD, 26. svibnja 2022. /EINPresswire.com / — Jesu li bolja alternativa litij-ionskim baterijama? Po čemu se ove baterije razlikuju od ostalih baterija?
Uvod u LiFePO4 baterije
Litij-željezo-fosfatna (LFP) baterija je litij-ionska baterija s bržim brzinama punjenja i pražnjenja. To je punjiva baterija s LiFePO4 kao katodom i grafitnom ugljičnom elektrodom s metalnom podlogom kao anodom.
LiFePO4 baterije imaju nižu gustoću energije od litij-ionskih baterija i niže radne napone. Imaju nisku brzinu pražnjenja s horizontalnim krivuljama i sigurnije su od litij-ionskih. Ove baterije su također poznate kao litij-ferofosfatne baterije.
Izum LiFePO4 baterija
LiFePO4 baterije izumili su John B. Goodenough i Arumugam Manthiram. Oni su bili među prvima koji su odredili materijale koji se koriste u litij-ionskim baterijama. Anodni materijali nisu idealni za litij-ionske baterije zbog njihove sklonosti trenutnom kratkom spoju.
Znanstvenici su otkrili da su katodni materijali bolji u usporedbi s katodama litij-ionskih baterija. To je posebno vidljivo kod LiFePO4 varijanti baterija. Poboljšavaju stabilnost i vodljivost te poboljšavaju niz drugih aspekata.
Danas se LiFePO4 baterije nalaze posvuda i imaju razne primjene, uključujući upotrebu u brodovima, solarnim sustavima i vozilima. LiFePO4 baterije ne sadrže kobalt i jeftinije su od većine alternativa. Nisu toksične i imaju dulji rok trajanja.
Specifikacije LFP baterije -
Funkcija sustava za upravljanje baterijama u LFP baterijama
LFP baterije sastoje se od više od samo povezanih ćelija; imaju sustav koji osigurava da baterija ostane unutar sigurnih granica. Sustav za upravljanje baterijom (BMS) štiti, kontrolira i nadzire bateriju u radnim uvjetima kako bi se osigurala sigurnost i produžio vijek trajanja baterije.
Funkcija sustava za upravljanje baterijama u LFP baterijama -
Unatoč činjenici da su litij-željezo-fosfatne ćelije tolerantnije, ipak su sklone prenaponu tijekom punjenja, što smanjuje performanse. Materijal korišten za katodu mogao bi se pogoršati i izgubiti stabilnost. BMS regulira izlaz svake ćelije i osigurava održavanje maksimalnog napona baterije.
Kako se materijali elektroda degradiraju, podnapon postaje ozbiljan problem. Ako napon bilo koje ćelije padne ispod određenog praga, BMS isključuje bateriju iz strujnog kruga. Također služi kao blokada u stanju prekomjerne struje i isključit će svoj rad tijekom kratkog spoja.
LiFePO4 baterije u odnosu na litij-ionske baterije
LiFePO4 baterije nisu prikladne za nosive uređaje poput satova. Imaju nižu gustoću energije od bilo koje druge litijeve baterije. Međutim, najbolje su za solarne sustave, kampere, golf kolica, glisere i električne motocikle.
★Jedna od glavnih prednosti ovih baterija je njihov vijek trajanja.
Ove baterije mogu trajati više od 4 puta dulje od drugih. Sigurnije su i mogu doseći do 100% dubine pražnjenja, što znači da se mogu koristiti dulje vrijeme.
U nastavku su navedeni dodatni razlozi zašto su ove baterije bolja alternativa litij-ionskim baterijama.
★Niska cijena
LFP baterije sastoje se od željeza i fosfora, iskopavaju se u ogromnim razmjerima i jeftine su. Procjenjuje se da je cijena LFP baterija čak 70 posto niža po kg od NMC baterija bogatih niklom. Njihov kemijski sastav pruža prednost u cijeni. Najniže prijavljene cijene ćelija za LFP baterije pale su ispod 100 USD/kWh prvi put u 2020. godini.
★Mali utjecaj na okoliš
LFP baterije ne sadrže nikal ili kobalt, koji su skupi i imaju veliki utjecaj na okoliš. Ove baterije su punjive što pokazuje njihovu ekološku prihvatljivost.
★Poboljšana učinkovitost i performanse
LFP baterije poznate su po svom dugom životnom ciklusu, što ih čini popularnim izborom za primjene koje zahtijevaju pouzdanu i konzistentnu izlaznu snagu tijekom vremena. Ove baterije imaju sporije stope gubitka kapaciteta od drugih litij-ionskih baterija, što pomaže u očuvanju njihovih performansi dugoročno. Osim toga, imaju niži radni napon, što rezultira manjim unutarnjim otporom i bržim brzinama punjenja/pražnjenja.
★Poboljšana sigurnost i stabilnost
LFP baterije su termički i kemijski stabilne, stoga je manja vjerojatnost da će eksplodirati ili se zapaliti. LFP proizvodi jednu šestinu topline od NMC-a bogatog niklom. Budući da je Co-O veza jača u LFP baterijama, atomi kisika se sporije oslobađaju u slučaju kratkog spoja ili pregrijavanja. Nadalje, u potpuno napunjenim ćelijama ne ostaje litij, što ih čini vrlo otpornima na gubitak kisika u usporedbi s egzotermnim reakcijama koje se vide u drugim litijevim ćelijama.
★Mali i lagani
LFP baterije su gotovo 50% lakše od litij-mangan-oksidnih baterija. One su do 70% lakše od olovno-kiselinskih baterija. Kada koristite LiFePO4 bateriju u vozilu, trošite manje goriva i imate veću upravljivost. Također su male i kompaktne, što vam omogućuje uštedu prostora na skuteru, brodu, kamperu ili industrijskoj primjeni.
LiFePO4 baterije u odnosu na nelitijeve baterije
Nelitijeve baterije imaju niz prednosti, ali će vjerojatno biti zamijenjene u srednjoročnom razdoblju s obzirom na potencijal novih LiFePo4 baterija jer je starija tehnologija skupa i manje učinkovita.
☆Olovne baterije
Olovne baterije na prvi pogled mogu se činiti isplativima, ali dugoročno postaju skuplje. To je zbog činjenice da zahtijevaju češće održavanje i zamjenu. LiFePO4 baterija trajat će 2-4 puta dulje bez potrebe za održavanjem.
☆Gel baterije
Gel baterije, poput LiFePO4 baterija, ne zahtijevaju često punjenje i ne gube naboj tijekom skladištenja. Ali gel baterije se pune sporije. Potrebno ih je odspojiti čim se potpuno napune kako bi se izbjeglo uništenje.
☆AGM baterije
Dok AGM baterije imaju visok rizik od oštećenja ispod 50% kapaciteta, LiFePO4 baterije mogu se potpuno isprazniti bez ikakvog rizika od oštećenja. Također, teško ih je održavati u dobrom stanju.
Primjene za LiFePO4 baterije
LiFePO4 baterije imaju mnogo vrijednih primjena, uključujući
●Ribarski brodovi i kajaci: Možete provesti više vremena na vodi uz manje vremena punjenja i dulje vrijeme rada. Manja težina omogućuje lakše rukovanje i usporavanje tijekom natjecanja u ribolovu s visokim ulozima.
●Skuteri i mopedi za mobilnost: Nema tereta koji bi vas usporavao. Napunite bateriju do punog kapaciteta za spontana putovanja bez oštećenja.
●Solarne konfiguracije: Nosite lagane LiFePO4 baterije gdje god vas život odvede (čak i na planinu ili izvan mreže) kako biste iskoristili energiju sunca.
●Komercijalna upotreba: Ovo su najsigurnije i najizdržljivije litijeve baterije što ih čini idealnim za industrijske primjene kao što su podni strojevi, podizne platforme i drugo.
Nadalje, litij-željezo-fosfatne baterije napajaju mnoge druge uređaje poput svjetiljki, elektroničkih cigareta, radio opreme, rasvjete za nuždu i drugih predmeta.
Mogućnosti implementacije LFP-a široke skale
Iako su LFP baterije jeftinije i stabilnije od alternativa, gustoća energije bila je značajna prepreka širokoj primjeni. LFP baterije imaju puno nižu gustoću energije, u rasponu od 15 do 25%. Međutim, to se mijenja korištenjem debljih elektroda poput onih koje se koriste u Modelu 3 proizvedenom u Šangaju, koji ima gustoću energije od 359 Wh/litri.
Zbog dugog životnog ciklusa LFP baterija, one imaju veći kapacitet od litij-ionskih baterija usporedive težine. To znači da će gustoća energije ovih baterija s vremenom postati sličnija.
Još jedna prepreka masovnom prihvaćanju jest da Kina dominira tržištem zbog mnoštva patenata za LFP. Kako ti patenti istječu, nagađa se da će proizvodnja LFP-a, poput proizvodnje vozila, biti lokalizirana.
Veliki proizvođači automobila poput Forda, Volkswagena i Tesle sve više koriste tehnologiju zamjenom nikla ili kobalta. Nedavna najava Tesle u njenom tromjesečnom ažuriranju samo je početak. Tesla je također dala kratko ažuriranje o svom baterijskom paketu 4680, koji će imati veću gustoću energije i domet. Također je moguće da će Tesla koristiti konstrukciju "cell-to-pack" kako bi kondenzirala više ćelija i prilagodila se nižoj gustoći energije.
Unatoč svojoj starosti,LFPa smanjenje troškova baterija moglo bi biti ključno za ubrzanje masovnog prihvaćanja električnih vozila. Očekuje se da će do 2023. cijene litij-ionskih baterija biti blizu 100 USD/kWh. LFP-ovi mogu omogućiti proizvođačima automobila da naglase čimbenike poput praktičnosti ili vremena punjenja, a ne samo cijenu.
Vrijeme objave: 24. lipnja 2022.