Teslini izvještaji za treći kvartal 2021. godine najavili su prelazak na LiFePO4 baterije kao novi standard u svojim vozilima. Ali šta su tačno LiFePO4 baterije?
NEW YORK, NEW YORK, SAD, 26. maj 2022. /EINPresswire.com / — Jesu li bolja alternativa Li-Ion baterijama? Po čemu se ove baterije razlikuju od ostalih baterija?
Uvod u LiFePO4 baterije
Litijum-željezno-fosfatna (LFP) baterija je litijum-jonska baterija sa bržim brzinama punjenja i pražnjenja. To je punjiva baterija sa LiFePO4 kao katodom i grafitnom ugljeničnom elektrodom sa metalnom podlogom kao anodom.
LiFePO4 baterije imaju nižu gustoću energije od litijum-jonskih baterija i niže radne napone. Imaju nisku stopu pražnjenja s horizontalnim krivuljama i sigurnije su od litijum-jonskih. Ove baterije su također poznate kao litijum-ferofosfatne baterije.
Izum LiFePO4 baterija
LiFePO4 baterije su izumili John B. Goodenough i Arumugam Manthiram. Oni su bili među prvima koji su odredili materijale koji se koriste u litijum-jonskim baterijama. Anodni materijali nisu idealni za litijum-jonske baterije zbog njihove sklonosti ka trenutnom kratkom spoju.
Naučnici su otkrili da su materijali katode bolji u poređenju sa katodama litijum-jonskih baterija. To je posebno primjetno kod LiFePO4 varijanti baterija. Oni poboljšavaju stabilnost i provodljivost i poboljšavaju niz drugih aspekata.
Danas se LiFePO4 baterije mogu naći svuda i imaju različite primjene, uključujući upotrebu u brodovima, solarnim sistemima i vozilima. LiFePO4 baterije ne sadrže kobalt i jeftinije su od većine alternativa. Nisu toksične i imaju duži rok trajanja.
Specifikacije LFP baterije -
Funkcija sistema za upravljanje baterijama u LFP baterijama
LFP baterije se sastoje od više od samo povezanih ćelija; one imaju sistem koji osigurava da baterija ostane u sigurnim granicama. Sistem za upravljanje baterijom (BMS) štiti, kontrolira i prati bateriju u radnim uvjetima kako bi se osigurala sigurnost i produžio vijek trajanja baterije.
Funkcija sistema za upravljanje baterijama u LFP baterijama -
Uprkos činjenici da su litijum-željezno-fosfatne ćelije tolerantnije, one su ipak sklone prenaponu tokom punjenja, što smanjuje performanse. Materijal koji se koristi za katodu može se potencijalno oštetiti i izgubiti stabilnost. BMS reguliše 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 kola. Također služi kao blokada u slučaju prekomjerne struje i isključit će njen rad tokom kratkog spoja.
LiFePO4 baterije u odnosu na litijum-jonske baterije
LiFePO4 baterije nisu pogodne za nosive uređaje poput satova. Imaju nižu gustoću energije od bilo koje druge litijumske baterije. Međutim, one su najbolja opcija za solarne energetske sisteme, kampere, golf kolica, glisere i električne motocikle.
★Jedna od glavnih prednosti ovih baterija je njihov vijek trajanja.
Ove baterije mogu trajati preko 4 puta duže od drugih. Sigurnije su i mogu dostići do 100% dubine pražnjenja, što znači da se mogu koristiti duži period.
U nastavku su navedeni dodatni razlozi zašto su ove baterije bolja alternativa Li-ionskim baterijama.
★Niska cijena
LFP baterije se sastoje od željeza i fosfora, iskopavaju se u ogromnim razmjerima i jeftine su. Procjenjuje se da je cijena LFP baterija i do 70 posto niža po kilogramu od NMC baterija bogatih niklom. Njihov hemijski sastav pruža prednost u cijeni. Najniže prijavljene cijene ćelija za LFP baterije pale su ispod 100 dolara/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 efikasnost i performanse
LFP baterije su poznate po svom dugom životnom ciklusu, što ih čini popularnim izborom za primjene koje zahtijevaju pouzdanu i konzistentnu izlaznu snagu tokom vremena. Ove baterije imaju sporije stope gubitka kapaciteta od drugih litijum-jonskih baterija, što pomaže u očuvanju njihovih performansi na duži rok. Osim toga, imaju niži radni napon, što rezultira manjim unutrašnjim otporom i bržim brzinama punjenja/pražnjenja.
★Poboljšana sigurnost i stabilnost
LFP baterije su termički i hemijski stabilne, stoga je manja vjerovatnoća da će eksplodirati ili se zapaliti. LFP proizvodi jednu šestinu toplote u odnosu na NMC bogat 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 otpornim na gubitak kisika u poređenju s egzotermnim reakcijama koje se vide u drugim litijumskim ćelijama.
★Mali i lagani
LFP baterije su skoro 50% lakše od litijum-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. Takođe su male i kompaktne, što vam omogućava uštedu prostora na skuteru, čamcu, kamperu ili u industrijskoj primjeni.
LiFePO4 baterije u odnosu na nelitijumske baterije
Nelitijumske baterije imaju niz prednosti, ali će vjerovatno biti zamijenjene u srednjem roku s obzirom na potencijal novih LiFePo4 baterija, jer je starija tehnologija skupa i manje efikasna.
☆Olovne baterije
Olovne baterije se na prvi pogled mogu činiti isplativima, ali dugoročno se ispostavi da su skuplje. To je zbog činjenice da zahtijevaju češće održavanje i zamjenu. LiFePO4 baterija će trajati 2-4 puta duže bez potrebe za održavanjem.
☆Gel baterije
Gel baterije, kao i LiFePO4 baterije, ne zahtijevaju često punjenje i ne gube napunjenost tokom skladištenja. Međutim, gel baterije se pune sporije. Potrebno ih je isključiti čim se potpuno napune kako bi se izbjeglo uništenje.
☆AGM baterije
Dok AGM baterije imaju visok rizik od oštećenja ispod 50% kapaciteta, LiFePO4 baterije se mogu potpuno isprazniti bez ikakvog rizika od oštećenja. Također, teško ih je održavati u ispravnom stanju.
Primjene za LiFePO4 baterije
LiFePO4 baterije imaju mnogo vrijednih primjena, uključujući
●Ribarski čamci i kajaci: Možete provesti više vremena na vodi uz manje vremena punjenja i duže vrijeme rada. Manja težina omogućava lakše rukovanje i usporavanje tokom ribolovnih takmičenja 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 van mreže) kako biste iskoristili energiju sunca.
●Komercijalna upotreba: Ovo su najsigurnije i najizdržljivije litijumske baterije, što ih čini idealnim za industrijske primjene kao što su podni strojevi, podizne kapije i drugo.
Nadalje, litijum-željezno-fosfatne baterije napajaju mnoge druge uređaje kao što su baterijske lampe, elektronske cigarete, radio oprema, rasvjeta za nuždu i drugi predmeti.
Mogućnosti za implementaciju LFP-a širokog obima
Iako su LFP baterije jeftinije i stabilnije od alternativa, gustoća energije je bila značajna prepreka širokoj primjeni. LFP baterije imaju mnogo 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/litru.
Zbog dugog životnog ciklusa LFP baterija, one imaju veći kapacitet od Li-ion baterija slične težine. To znači da će gustoća energije ovih baterija s vremenom postati sličnija.
Još jedna prepreka masovnom usvajanju je to što Kina dominira tržištem zbog mnoštva patenata za LFP. Kako ovi patenti ističu, postoje spekulacije da će proizvodnja LFP-a, kao i proizvodnja vozila, biti lokalizirana.
Veliki proizvođači automobila poput Forda, Volkswagena i Tesle sve više koriste ovu tehnologiju zamjenom nikl ili kobalt formulacija. Nedavna najava Tesle u njenom kvartalnom ažuriranju je samo početak. Tesla je također pružila kratko ažuriranje o svom baterijskom paketu 4680, koji će imati veću gustoću energije i domet. Također je moguće da će Tesla koristiti konstrukciju "ćelija-po-pak" kako bi kondenzirala više ćelija i prilagodila se nižoj gustoći energije.
Uprkos svojim godinama,LFPi smanjenje troškova baterija može biti ključno za ubrzanje masovnog usvajanja električnih vozila. Očekuje se da će do 2023. godine cijene litijum-jonskih baterija biti blizu 100 dolara/kWh. LFP-ovi mogu omogućiti proizvođačima automobila da naglase faktore poput praktičnosti ili vremena punjenja, a ne samo cijenu.
Vrijeme objave: 24. juni 2022.