• ciasto-001

Akumulatory LiFePO4 (LFP) Przyszłość pojazdów

Raport Tesli za trzeci kwartał 2021 r. ogłosił przejście na akumulatory LiFePO4 jako nowy standard w swoich pojazdach.Ale czym właściwie są baterie LiFePO4?
NOWY JORK, NOWY JORK, USA, 26 maja 2022 r. /EINPresswire.com/ — Czy są lepszą alternatywą dla akumulatorów Li-Ion?Czym te baterie różnią się od innych baterii?

Wprowadzenie do baterii LiFePO4
Akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy (LFP) to akumulator litowo-jonowy o szybszym ładowaniu i rozładowywaniu.Jest to akumulator z LiFePO4 jako katodą i grafitową elektrodą węglową z metalowym podkładem jako anodą.

Akumulatory LiFePO4 mają niższą gęstość energii niż akumulatory litowo-jonowe i niższe napięcia robocze.Mają niski współczynnik rozładowania z płaskimi krzywiznami i są bezpieczniejsze niż akumulatory litowo-jonowe.Akumulatory te są również znane jako akumulatory litowo-żelazofosforanowe.

Wynalezienie baterii LiFePO4
Baterie LiFePO4zostały wynalezione przez Johna B. Goodenougha i Arumugam Manthiram.Byli jednymi z pierwszych, którzy zidentyfikowali materiały stosowane w akumulatorach litowo-jonowych.Materiały anodowe nie są idealne do akumulatorów litowo-jonowych ze względu na ich skłonność do wczesnych zwarć.

Naukowcy odkryli, że materiały katodowe są lepsze w porównaniu z katodami akumulatorów litowo-jonowych.Jest to szczególnie widoczne w wariantach akumulatorów LiFePO4.Poprawiają stabilność i przewodność oraz poprawiają wiele innych aspektów.

Obecnie akumulatory LiFePO4 można znaleźć wszędzie i mają różne zastosowania, w tym zastosowanie w łodziach, systemach słonecznych i pojazdach.Baterie LiFePO4 nie zawierają kobaltu i są tańsze niż większość alternatyw.Jest nietoksyczny i ma dłuższą trwałość.

Specyfikacja baterii LFP
Źródło

Funkcja systemów zarządzania baterią w bateriach LFP

Baterie LFP składają się z czegoś więcej niż tylko połączonych ogniw;posiadają system, który zapewnia, że ​​bateria pozostaje w bezpiecznych granicach.System zarządzania baterią (BMS) zabezpiecza, kontroluje i monitoruje baterię w warunkach pracy, aby zapewnić bezpieczeństwo i wydłużyć żywotność baterii.

Funkcja systemów zarządzania baterią w bateriach LFP 

Pomimo faktu, że ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe są bardziej tolerancyjne, są jednak podatne na przepięcia podczas ładowania, co zmniejsza wydajność.Materiał użyty na katodę może potencjalnie ulec pogorszeniu i utracić stabilność.BMS reguluje moc każdego ogniwa i zapewnia utrzymanie maksymalnego napięcia akumulatora.

Gdy materiały elektrod ulegają degradacji, podnapięcie staje się poważnym problemem.Jeżeli napięcie któregoś ogniwa spadnie poniżej pewnego progu, BMS odłącza akumulator od obwodu.Służy również jako blokada w przypadku przetężenia i wyłączy swoją pracę podczas zwarcia.

Baterie LiFePO4 a baterie litowo-jonowe
Baterie LiFePO4 nie nadają się do urządzeń do noszenia, takich jak zegarki.Mają niższą gęstość energii niż jakiekolwiek inne baterie litowe.Są jednak najlepsze do systemów energii słonecznej, kamperów, wózków golfowych, łodzi basowych i motocykli elektrycznych.

Jedną z głównych zalet tych akumulatorów jest ich cykl życia.

Te baterie mogą działać ponad 4 razy dłużej niż inne.Są bezpieczniejsze i mogą osiągnąć nawet 100% głębokość rozładowania, co oznacza, że ​​mogą być używane przez dłuższy czas.

Poniżej znajdują się inne powody, dla których te akumulatory są lepszą alternatywą dla akumulatorów litowo-jonowych.

Niska cena
Baterie LFP są produkowane z żelaza i fosforu, wydobywane na ogromną skalę i są niedrogie.Szacuje się, że koszt akumulatorów LFP jest nawet o 70 procent niższy na kg niż akumulatorów NMC o wysokiej zawartości niklu.Jego skład chemiczny zapewnia przewagę kosztową.Najniższe zgłoszone ceny ogniw dla akumulatorów LFP spadły po raz pierwszy poniżej 100 USD/kWh w 2020 roku.

Mały wpływ na środowisko
Akumulatory LFP nie zawierają niklu ani kobaltu, które są drogie i mają duży wpływ na środowisko.Baterie te można ładować, co świadczy o ich przyjazności dla środowiska.

Poprawiona wydajność i wydajność
Akumulatory LFP znane są z długiego cyklu życia, co czyni je popularnym wyborem do zastosowań wymagających niezawodnej i stałej mocy wyjściowej w czasie.Baterie te mają wolniejsze tempo utraty pojemności niż inne baterie litowo-jonowe, co pomaga zachować ich wydajność przez długi czas.Ponadto mają niższe napięcie robocze, co skutkuje mniejszą rezystancją wewnętrzną i szybszymi prędkościami ładowania/rozładowania.

Zwiększone bezpieczeństwo i stabilność
Akumulatory LFP są stabilne termicznie i chemicznie, dzięki czemu są mniej podatne na wybuch lub zapalenie.LFP wytwarza jedną szóstą ciepła NMC bogatego w nikiel.Ponieważ wiązanie Co-O jest silniejsze w akumulatorach LFP, atomy tlenu uwalniane są wolniej w przypadku zwarcia lub przegrzania.Co więcej, we w pełni naładowanych ogniwach nie pozostaje lit, co czyni je wysoce odpornymi na utratę tlenu w porównaniu z reakcjami egzotermicznymi obserwowanymi w innych ogniwach litowych.

Mały i lekki
Baterie LFP są prawie 50% lżejsze niż baterie litowo-manganowe.Są do 70% lżejsze niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.Kiedy używasz akumulatora LiFePO4 w pojeździe, zużywasz mniej gazu i masz większą zwrotność.Są również małe i kompaktowe, co pozwala zaoszczędzić miejsce na skuterze, łodzi, kamperze lub w zastosowaniach przemysłowych.

Baterie LiFePO4 a baterie nielitowe
Baterie nielitowe mają wiele zalet, ale prawdopodobnie zostaną zastąpione w połowie okresu, biorąc pod uwagę potencjał nowych baterii LiFePo4, ponieważ starsza technologia jest kosztowna i mniej wydajna.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Akumulatory kwasowo-ołowiowe mogą początkowo wydawać się opłacalne, ale w dłuższej perspektywie stają się droższe.Wynika to z faktu, że wymagają one częstszej konserwacji i wymiany.Akumulator LiFePO4 wytrzyma 2-4 razy dłużej bez konieczności konserwacji.

Baterie żelowe
Akumulatory żelowe, takie jak akumulatory LiFePO4, nie wymagają częstego ładowania i nie tracą ładunku podczas przechowywania.Ale akumulatory żelowe ładują się wolniej.Muszą zostać odłączone, gdy tylko zostaną w pełni naładowane, aby uniknąć zniszczenia.

Akumulatory AGM
Podczas gdy akumulatory AGM są narażone na duże ryzyko uszkodzenia poniżej 50% pojemności, akumulatory LiFePO4 można całkowicie rozładować bez ryzyka uszkodzenia.Również trudno je utrzymać.

Aplikacje dla baterii LiFePO4
Baterie LiFePO4 mają wiele cennych zastosowań, w tym

Łodzie rybackie i kajaki: Możesz spędzać więcej czasu na wodzie dzięki krótszym czasom ładowania i dłuższemu czasowi pracy.Mniejsza waga zapewnia łatwiejszą obsługę i przyspieszanie podczas zawodów wędkarskich o wysokich stawkach.

Hulajnogi i motorowery: nie ma ciężaru, który by Cię spowalniał.Naładuj baterię do mniej niż pełnej pojemności podczas spontanicznych podróży bez jej uszkadzania.

Konfiguracje słoneczne: Noś lekkie akumulatory LiFePO4 wszędzie tam, gdzie zabierze Cię życie (nawet na górę lub poza sieć), aby wykorzystać energię słoneczną.

Zastosowanie komercyjne: Są to najbezpieczniejsze i najwytrzymalsze baterie litowe, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań przemysłowych, takich jak maszyny podłogowe, klapy załadowcze i inne.

Ponadto baterie litowo-żelazowo-fosforanowe zasilają wiele innych urządzeń, takich jak latarki, elektroniczne papierosy, sprzęt radiowy, oświetlenie awaryjne i inne.

Możliwości wdrożenia szerokoskalowego LFP
Chociaż akumulatory LFP są tańsze i bardziej stabilne niż alternatywne, gęstość energii stanowi istotną przeszkodę w ich powszechnym stosowaniu.Akumulatory LFP mają znacznie niższą gęstość energii, wynoszącą od 15 do 25%.Jednak to się zmienia, stosując grubsze elektrody, takie jak te stosowane w modelu 3 wyprodukowanym w Szanghaju, który ma gęstość energii 359 Wh/litr.

Ze względu na długą żywotność akumulatorów LFP mają one większą pojemność niż akumulatory Li-ion o porównywalnej wadze.Oznacza to, że gęstość energii tych akumulatorów będzie z czasem coraz bardziej zbliżona.

Kolejną barierą dla masowej adopcji jest to, że Chiny zdominowały rynek z powodu mnóstwa patentów LFP.Po wygaśnięciu tych patentów istnieją spekulacje, że produkcja LFP, podobnie jak produkcja pojazdów, będzie zlokalizowana.

Główni producenci samochodów, tacy jak Ford, Volkswagen i Tesla, coraz częściej wykorzystują tę technologię, zastępując preparaty niklu lub kobaltu.Ostatnie ogłoszenie Tesli w kwartalnej aktualizacji to dopiero początek.Tesla dostarczyła również krótką aktualizację swojego zestawu akumulatorów 4680, który będzie miał wyższą gęstość energii i zasięg.Możliwe jest również, że Tesla użyje konstrukcji „cell-to-pack”, aby skondensować więcej komórek i pomieścić niższą gęstość energii.

Pomimo swojego wieku, LFP i redukcja kosztów baterii mogą mieć kluczowe znaczenie dla przyspieszenia masowej adaptacji pojazdów elektrycznych.Oczekuje się, że do 2023 r. ceny litowo-jonowe zbliżą się do 100 USD/kWh.LFP mogą umożliwić producentom samochodów podkreślenie takich czynników, jak wygoda lub czas ładowania, a nie tylko cena.


Czas publikacji: 10 sierpnia-2022