Tesla 2021. gada 3. ceturkšņa pārskatā tika paziņots par pāreju uz LiFePO4 akumulatoriem kā jaunu standartu tās transportlīdzekļos.Bet kas īsti ir LiFePO4 akumulatori?
ŅUJORKA, ŅUJORKA, ASV, 2022. gada 26. maijs /EINPresswire.com/ — Vai tie ir labāka alternatīva litija jonu akumulatoriem?Kā šīs baterijas atšķiras no citām baterijām?
Ievads LiFePO4 akumulatoros
Litija dzelzs fosfāta (LFP) akumulators ir litija jonu akumulators ar ātrāku uzlādes un izlādes ātrumu.Tas ir uzlādējams akumulators ar LiFePO4 kā katodu un grafīta oglekļa elektrodu ar metālisku pamatni kā anodu.
LiFePO4 akumulatoriem ir mazāks enerģijas blīvums nekā litija jonu akumulatoriem un zemāks darba spriegums.Tiem ir zems izlādes ātrums ar plakanām līknēm un tie ir drošāki par litija jonu.Šīs baterijas ir pazīstamas arī kā litija ferofosfāta baterijas.
LiFePO4 akumulatoru izgudrojums
LiFePO4 baterijasizgudroja Džons B. Gudenauns un Arumugams Mantirams.Viņi bija vieni no pirmajiem, kas identificēja materiālus, ko izmanto litija jonu baterijās.Anoda materiāli nav ideāli piemēroti litija jonu akumulatoriem, jo tiem ir tendence uz agrīnu īssavienojumu.
Zinātnieki atklāja, ka katoda materiāli ir labāki salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoru katodiem.Tas ir īpaši pamanāms LiFePO4 akumulatoru variantos.Tie uzlabo stabilitāti un vadītspēju un uzlabo dažādus citus aspektus.
Mūsdienās LiFePO4 akumulatori ir atrodami visur, un tiem ir dažādi pielietojumi, tostarp izmantošana laivās, saules sistēmās un transportlīdzekļos.LiFePO4 baterijas nesatur kobaltu un ir lētākas nekā lielākā daļa alternatīvu.Tas nav toksisks un tam ir ilgāks glabāšanas laiks.
LFP akumulatora specifikācijas
Avots
Akumulatora pārvaldības sistēmu funkcija LFP akumulatoros
LFP akumulatorus veido vairāk nekā tikai savienotas šūnas;tiem ir sistēma, kas nodrošina, ka akumulators paliek drošās robežās.Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS) aizsargā, kontrolē un uzrauga akumulatoru darbības apstākļos, lai nodrošinātu drošību un pagarinātu akumulatora darbības laiku.
Akumulatora pārvaldības sistēmu funkcija LFP akumulatoros
Neskatoties uz to, ka litija dzelzs fosfāta elementi ir izturīgāki, uzlādes laikā tie tomēr ir pakļauti pārspriegumam, kas samazina veiktspēju.Katodam izmantotais materiāls var pasliktināties un zaudēt savu stabilitāti.BMS regulē katras šūnas jaudu un nodrošina akumulatora maksimālā sprieguma saglabāšanu.
Tā kā elektrodu materiāli noārdās, nepietiekams spriegums kļūst par nopietnu problēmu.Ja jebkuras šūnas spriegums nokrītas zem noteikta sliekšņa, BMS atvieno akumulatoru no ķēdes.Tas kalpo arī kā atpakaļgaitas bloķētājs pārmērīgas strāvas apstākļos un izslēgs savu darbību īssavienojuma laikā.
LiFePO4 akumulatori salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem
LiFePO4 baterijas nav piemērotas valkājamām ierīcēm, piemēram, pulksteņiem.Tiem ir mazāks enerģijas blīvums nekā citām litija baterijām.Tomēr tie ir vislabākie saules enerģijas sistēmām, RV, golfa ratiņiem, basa laivām un elektriskajiem motocikliem.
Viena no šo akumulatoru galvenajām priekšrocībām ir to cikla ilgums.
Šīs baterijas var darboties vairāk nekā 4 reizes ilgāk nekā citas.Tie ir drošāki un var sasniegt līdz pat 100% izlādes dziļumu, kas nozīmē, ka tos var izmantot ilgāku laiku.
Tālāk ir minēti citi iemesli, kāpēc šīs baterijas ir labāka alternatīva litija jonu akumulatoriem.
Lēts
LFP akumulatori ir izgatavoti no dzelzs un fosfora, iegūti milzīgā apjomā un ir lēti.Tiek lēsts, ka LFP akumulatoru izmaksas ir par 70 procentiem zemākas par kilogramu nekā ar niķeli bagātu NMC akumulatoru izmaksas.Tā ķīmiskais sastāvs nodrošina izmaksu priekšrocības.Zemākās ziņotās šūnu cenas LFP akumulatoriem pirmo reizi nokritās zem 100 USD/kWh 2020. gadā.
Neliela ietekme uz vidi
LFP akumulatori nesatur niķeli vai kobaltu, kas ir dārgi un rada lielu ietekmi uz vidi.Šīs baterijas ir uzlādējamas, kas liecina par to videi draudzīgumu.
Uzlabota efektivitāte un veiktspēja
LFP akumulatori ir pazīstami ar savu ilgo dzīves ciklu, padarot tos par populāru izvēli lietojumiem, kuriem laika gaitā nepieciešama uzticama un nemainīga jauda.Šīm baterijām ir lēnāks jaudas zuduma līmenis nekā citiem litija jonu akumulatoriem, kas palīdz saglabāt to veiktspēju ilgtermiņā.Turklāt tiem ir zemāks darba spriegums, kā rezultātā ir mazāka iekšējā pretestība un ātrāks uzlādes/izlādes ātrums.
Uzlabota drošība un stabilitāte
LFP akumulatori ir termiski un ķīmiski stabili, tāpēc tiem ir mazāka iespēja eksplodēt vai aizdegties.LFP ražo vienu sesto daļu no ar niķeli bagātā NMC siltuma.Tā kā LFP akumulatoros Co-O saite ir spēcīgāka, skābekļa atomi tiek atbrīvoti lēnāk, ja tie tiek īssavienoti vai pārkarsti.Turklāt pilnībā uzlādētās šūnās nepaliek litijs, padarot tās ļoti izturīgas pret skābekļa zudumu salīdzinājumā ar eksotermiskajām reakcijām, kas novērotas citās litija šūnās.
Mazs un viegls
LFP akumulatori ir gandrīz par 50% vieglāki nekā litija mangāna oksīda akumulatori.Tie ir līdz pat 70% vieglāki nekā svina-skābes akumulatori.Lietojot LiFePO4 akumulatoru transportlīdzeklī, jūs patērējat mazāk gāzes un jums ir lielāka manevrēšanas spēja.Tie ir arī mazi un kompakti, ļaujot ietaupīt vietu uz jūsu motorollera, laivas, RV vai rūpnieciskā lietojuma.
LiFePO4 baterijas salīdzinājumā ar litija akumulatoriem
Nelitija akumulatoriem ir vairākas priekšrocības, taču, ņemot vērā jauno LiFePo4 akumulatoru potenciālu, tie, visticamāk, tiks nomainīti vidējā termiņā, jo vecāka tehnoloģija ir dārga un mazāk efektīva.
Svina skābes akumulatori
Svina-skābes akumulatori sākotnēji var šķist rentabli, taču ilgtermiņā tie kļūst dārgāki.Tas ir saistīts ar faktu, ka tiem nepieciešama biežāka apkope un nomaiņa.LiFePO4 akumulators darbosies 2–4 reizes ilgāk, bez nepieciešamības veikt apkopi.
Gēla baterijas
Gēla akumulatoriem, piemēram, LiFePO4 akumulatoriem, nav nepieciešama bieža uzlāde, un tie nezaudē uzlādes līmeni uzglabāšanas laikā.Bet gēla akumulatori uzlādējas lēnāk.Tie ir jāatvieno, tiklīdz tie ir pilnībā uzlādēti, lai izvairītos no iznīcināšanas.
AGM akumulatori
Lai gan AGM akumulatoriem ir liels bojājuma risks, ja kapacitāte ir mazāka par 50%, LiFePO4 akumulatorus var pilnībā izlādēt bez jebkāda bojājumu riska.Turklāt ir grūti tos noturēt.
Lietojumprogrammas LiFePO4 baterijām
LiFePO4 akumulatoriem ir daudz vērtīgu lietojumu, tostarp
Makšķerēšanas laivas un kajaki: varat pavadīt vairāk laika uz ūdens ar mazāku uzlādes laiku un ilgāku darbības laiku.Mazāks svars nodrošina vieglāku vadāmību un ātruma palielinājumu makšķerēšanas sacensībās ar augstu likmi.
Mobilie skrejriteņi un mopēdi: nav pašsvara, kas aizkavētu.Uzlādējiet akumulatoru līdz pilnai jaudai spontāniem braucieniem, to nesabojājot.
Saules enerģijas konfigurācijas: nēsājiet vieglas LiFePO4 baterijas visur, kur dzīve jūs aizvedīs (pat kalnā vai ārpus tīkla), lai izmantotu saules enerģiju.
Komerciālai lietošanai: šie ir drošākie un izturīgākie litija akumulatori, kas padara tos ideāli piemērotus rūpnieciskiem lietojumiem, piemēram, grīdas mašīnām, paceļamajiem vārtiem un citiem.
Turklāt litija dzelzs fosfāta baterijas darbina daudzas citas ierīces, piemēram, lukturīšus, elektroniskās cigaretes, radioiekārtas, avārijas apgaismojumu un citus priekšmetus.
Plaša mēroga LFP ieviešanas iespējas
Lai gan LFP baterijas ir lētākas un stabilākas nekā alternatīvas, enerģijas blīvums ir bijis nozīmīgs šķērslis plašai ieviešanai.LFP akumulatoriem ir daudz mazāks enerģijas blīvums, kas svārstās no 15 līdz 25%.Tomēr tas mainās, izmantojot biezākus elektrodus, piemēram, tos, kas tiek izmantoti Šanhajā ražotajā modelī 3, kura enerģijas blīvums ir 359 Wh/litrā.
LFP akumulatoru ilgā dzīves cikla dēļ tiem ir lielāka ietilpība nekā salīdzināma svara litija jonu akumulatoriem.Tas nozīmē, ka šo bateriju enerģijas blīvums laika gaitā kļūs līdzīgāks.
Vēl viens šķērslis masveida adopcijai ir tas, ka Ķīna ir dominējusi tirgū LFP patentu skaita dēļ.Tā kā šiem patentiem beidzas termiņš, pastāv spekulācijas, ka LFP ražošana, tāpat kā transportlīdzekļu ražošana, tiks lokalizēta.
Lielākie autoražotāji, piemēram, Ford, Volkswagen un Tesla, arvien vairāk izmanto šo tehnoloģiju, aizstājot niķeļa vai kobalta preparātus.Nesenais Tesla paziņojums savā ceturkšņa atjauninājumā ir tikai sākums.Tesla arī sniedza īsu atjauninājumu savam 4680 akumulatora blokam, kuram būs lielāks enerģijas blīvums un diapazons.Ir arī iespējams, ka Tesla izmantos konstrukciju “no šūnas līdz iepakošanai”, lai kondensētu vairāk šūnu un nodrošinātu zemāku enerģijas blīvumu.
Neskatoties uz tā vecumu, LFP un akumulatora izmaksu samazinājums var būt izšķirošs faktors, lai paātrinātu masveida EV ieviešanu.Paredzams, ka līdz 2023. gadam litija jonu cenas būs tuvu 100 USD/kWh.LFP var ļaut autoražotājiem uzsvērt tādus faktorus kā ērtības vai uzlādes laiks, nevis tikai cena.
Publicēšanas laiks: 10. augusts 2022