Teslas rapporter for tredje kvartal 2021 annonserte en overgang til LiFePO4-batterier som den nye standarden i kjøretøyene deres. Men hva er egentlig LiFePO4-batterier?
NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. mai 2022 /EINPresswire.com / — Er de et bedre alternativ til litiumionbatterier? Hvordan skiller disse batteriene seg fra andre batterier?
Introduksjon til LiFePO4-batterier
Et litiumjernfosfatbatteri (LFP) er et litiumionbatteri med raskere lade- og utladingshastigheter. Det er et oppladbart batteri med LiFePO4 som katode og en grafittisk karbonelektrode med metallisk bakside som anode.
LiFePO4-batterier har lavere energitetthet enn litiumionbatterier og lavere driftsspenninger. De har lav utladningshastighet med horisontale kurver og er tryggere enn litiumionbatterier. Disse batteriene er også kjent som litiumferrofosfatbatterier.
Oppfinnelsen av LiFePO4-batterier
LiFePO4-batterier ble oppfunnet av John B. Goodenough og Arumugam Manthiram. De var blant de første som bestemte materialene som ble brukt i litiumionbatterier. Anodematerialer er ikke ideelle for litiumionbatterier på grunn av deres tendens til umiddelbar kortslutning.
Forskere har funnet ut at katodematerialer er bedre sammenlignet med katoder i litiumionbatterier. Dette er spesielt merkbart i LiFePO4-batterivariantene. De forbedrer stabilitet og konduktivitet, samt forbedrer en rekke andre aspekter.
I dag finnes LiFePO4-batterier overalt og har en rekke bruksområder, inkludert bruk i båter, solcelleanlegg og kjøretøy. LiFePO4-batterier er koboltfrie og billigere enn de fleste alternativer. De er giftfrie og har lengre holdbarhet.
LFP-batterispesifikasjoner -
Funksjonen til batteristyringssystemer i LFP-batterier
LFP-batterier består av mer enn bare tilkoblede celler; de har et system som sikrer at batteriet holder seg innenfor trygge grenser. Et batteristyringssystem (BMS) beskytter, kontrollerer og overvåker batteriet under driftsforhold for å sikre sikkerhet og forlenge batteriets levetid.
Funksjonen til batteristyringssystemer i LFP-batterier -
Til tross for at litiumjernfosfatceller er mer tolerante, er de likevel utsatt for overspenning under lading, noe som reduserer ytelsen. Materialet som brukes i katoden kan potensielt forringes og miste stabiliteten. BMS-systemet regulerer hver celles utgang og sørger for at batteriets maksimale spenning opprettholdes.
Etter hvert som elektrodematerialene brytes ned, blir underspenning et alvorlig problem. Hvis spenningen i en celle faller under en spesifisert terskel, kobler BMS-en batteriet fra kretsen. Den fungerer også som en tilbakekoblingsmekanisme i en overstrømstilstand og vil slå av driften under kortslutning.
LiFePO4-batterier vs. litiumionbatterier
LiFePO4-batterier er ikke egnet for bærbare enheter som klokker. De har en lavere energitetthet enn andre litiumbatterier. De er imidlertid best egnet for solenergisystemer, bobiler, golfbiler, bassbåter og elektriske motorsykler.
★En av hovedfordelene med disse batteriene er levetiden.
Disse batteriene kan vare over fire ganger lenger enn andre. De er tryggere og kan nå opptil 100 % utladningsdybde, noe som betyr at de kan brukes over en lengre periode.
Nedenfor finner du ytterligere grunner til hvorfor disse batteriene er et bedre alternativ til litium-ion-batterier.
★Lav kostnad
LFP-batterier består av jern og fosfor, utvunnet i enorm skala, og er rimelige. Kostnaden for LFP-batterier er anslått å være så mye som 70 prosent lavere per kg enn nikkelrike NMC-batterier. Den kjemiske sammensetningen gir en kostnadsfordel. De laveste rapporterte celleprisene for LFP-batterier falt under $100/kWh for første gang i 2020.
★Liten miljøpåvirkning
LFP-batterier inneholder ikke nikkel eller kobolt, som er dyre og har stor miljøpåvirkning. Disse batteriene er oppladbare, noe som viser deres miljøvennlighet.
★Forbedret effektivitet og ytelse
LFP-batterier er kjent for sin lange levetid, noe som gjør dem til et populært valg for applikasjoner som krever pålitelig og jevn effekt over tid. Disse batteriene opplever lavere kapasitetstap enn andre litiumionbatterier, noe som bidrar til å bevare ytelsen på lang sikt. I tillegg har de lavere driftsspenning, noe som resulterer i mindre intern motstand og raskere lade-/utladingshastigheter.
★Forbedret sikkerhet og stabilitet
LFP-batterier er termisk og kjemisk stabile, og det er derfor mindre sannsynlig at de eksploderer eller tar fyr. LFP produserer en sjettedel så mye varme som nikkelrik NMC. Fordi Co-O-bindingen er sterkere i LFP-batterier, frigjøres oksygenatomer saktere hvis de kortsluttes eller overopphetes. Dessuten blir det ikke igjen litium i fulladede celler, noe som gjør dem svært motstandsdyktige mot oksygentap sammenlignet med de eksoterme reaksjonene man ser i andre litiumceller.
★Liten og lett
LFP-batterier er nesten 50 % lettere enn litiummanganoksidbatterier. De er opptil 70 % lettere enn blybatterier. Når du bruker et LiFePO4-batteri i et kjøretøy, bruker du mindre bensin og har mer manøvrerbarhet. De er også små og kompakte, slik at du sparer plass på scooteren, båten, bobilen eller industriapplikasjonen.
LiFePO4-batterier vs. ikke-litiumbatterier
Ikke-litiumbatterier har en rekke fordeler, men vil sannsynligvis bli erstattet på mellomlang sikt gitt potensialet til de nye LiFePo4-batteriene, ettersom eldre teknologi er dyr og mindre effektiv.
☆Blybatterier
Blybatterier kan virke kostnadseffektive i starten, men de ender opp med å bli dyrere på lang sikt. Dette skyldes at de krever hyppigere vedlikehold og utskifting. Et LiFePO4-batteri vil vare 2–4 ganger lenger uten behov for vedlikehold.
☆Gelbatterier
Gelbatterier, i likhet med LiFePO4-batterier, krever ikke hyppig lading og mister ikke strøm under lagring. Gelbatterier lades imidlertid saktere. De må kobles fra så snart de er fulladet for å unngå ødeleggelse.
☆AGM-batterier
Selv om AGM-batterier har høy risiko for å bli skadet under 50 % kapasitet, kan LiFePO4-batterier utlades helt uten risiko for skade. Det er også vanskelig å holde dem i gang.
Bruksområder for LiFePO4-batterier
LiFePO4-batterier har mange verdifulle bruksområder, inkludert
● Fiskebåter og kajakker: Du kan bruke mer tid på vannet med kortere ladetid og lengre driftstid. Mindre vekt gir enklere håndtering og en fartsdump under fiskekonkurranser med høy innsats.
● Mobilitetsscootere og mopeder: Det er ingen egenvekt som bremser deg. Lad batteriet til mindre enn full kapasitet for spontane turer uten å skade det.
● Solcellekonfigurasjoner: Ta med deg lette LiFePO4-batterier uansett hvor livet fører deg (til og med opp i fjellet eller utenfor strømnettet) for å utnytte solens energi.
●Kommersiell bruk: Dette er de sikreste og mest robuste litiumbatteriene, noe som gjør dem ideelle for industrielle bruksområder som gulvmaskiner, bakluker og mer.
Videre driver litiumjernfosfatbatterier mange andre enheter som lommelykter, elektroniske sigaretter, radioutstyr, nødbelysning og andre gjenstander.
Muligheter for implementering av bredskala LFP
Selv om LFP-batterier er billigere og mer stabile enn alternativer, har energitetthet vært en betydelig hindring for utbredt bruk. LFP-batterier har en mye lavere energitetthet, mellom 15 og 25 %. Dette er imidlertid i endring ved bruk av tykkere elektroder som de som brukes i den Shanghai-produserte Model 3, som har en energitetthet på 359 Wh/liter.
På grunn av den lange levetiden til LFP-batterier har de større kapasitet enn Li-ion-batterier med sammenlignbar vekt. Dette betyr at energitettheten til disse batteriene vil bli mer lik over tid.
En annen hindring for masseadopsjon er at Kina har dominert markedet på grunn av mengden LFP-patenter. Etter hvert som disse patentene utløper, spekuleres det i at LFP-produksjon, i likhet med bilproduksjon, vil bli lokalisert.
Store bilprodusenter som Ford, Volkswagen og Tesla bruker i økende grad teknologien ved å erstatte nikkel- eller koboltformuleringer. Teslas nylige kunngjøring i kvartalsoppdateringen er bare begynnelsen. Tesla ga også en kort oppdatering om sin 4680-batteripakke, som vil ha høyere energitetthet og rekkevidde. Det er også mulig at Tesla vil bruke «celle-til-pakke»-konstruksjon for å kondensere flere celler og gi plass til lavere energitetthet.
Til tross for alderen,LFPog reduksjonen i batterikostnader kan være avgjørende for å akselerere masseadopsjonen av elbiler. Innen 2023 forventes litiumionprisene å være nær 100 dollar/kWh. Litiumion-elektronikk-teknologi (LFP-er) kan gjøre det mulig for bilprodusenter å legge vekt på faktorer som bekvemmelighet eller ladetid i stedet for bare pris.
Publisert: 24. juni 2022