LiFePO4-batteri

Teslas 2021 Q3-rapporter kunngjorde en overgang til LiFePO4-batterier som den nye standarden i kjøretøyene.Men hva er egentlig LiFePO4-batterier?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. mai 2022 /EINPresswire.com / — Er de et bedre alternativ til Li-Ion-batterier?Hvordan skiller disse batteriene seg fra andre batterier?

Introduksjon til LiFePO4-batterier

Et litiumjernfosfat (LFP) batteri 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 litium-ion-batterier og lavere driftsspenninger.De har lav utladningshastighet med horisontale kurver og er sikrere enn Li-ion.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 litium-ion-batterier.Anodematerialer er ikke ideelle for litium-ion-batterier på grunn av deres tendens til umiddelbar kortslutning.

Forskere fant at katodematerialer er bedre sammenlignet med litiumionbatterikatoder.Dette er spesielt merkbart i LiFePO4-batterivariantene.De forbedrer stabilitet og ledningsevne og forbedrer en rekke andre aspekter.

I disse dager finnes LiFePO4-batterier overalt og har ulike bruksområder, inkludert bruk i båter, solcellesystemer og kjøretøy.LiFePO4-batterier er koboltfrie og rimeligere enn de fleste alternativer.Det er ikke giftig og har lengre holdbarhet.

LFP-batterispesifikasjoner -

Funksjonen til batteristyringssystemer i LFP-batterier

LFP-batterier er sammensatt av mer enn bare tilkoblede celler;de har et system som sikrer at batteriet holder seg innenfor sikre grenser.Et batteristyringssystem (BMS) sikrer, 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 til katoden kan potensielt forringes og miste stabiliteten.BMS regulerer hver celles utgang og sørger for at batteriets maksimale spenning opprettholdes.

Ettersom elektrodematerialene brytes ned, blir underspenning en alvorlig bekymring.Hvis en celles spenning faller under en spesifisert terskel, kobler BMS batteriet fra kretsen.Den fungerer også som en tilbakeløpssperre i en overstrømstilstand og vil slå av driften under kortslutning.

LiFePO4-batterier vs. Lithium-Ion-batterier

LiFePO4-batteriene er ikke egnet for bærbare enheter som klokker.De har lavere energitetthet enn noen andre litiumbatterier.Imidlertid er de det beste for solenergisystemer, bobiler, golfbiler, bassbåter og elektriske motorsykler.

★En av hovedfordelene med disse batteriene er levetiden deres.

Disse batteriene kan vare over 4 ganger lenger enn andre.De er tryggere og kan nå opp til 100 % utslippsdybde, noe som betyr at de kan brukes i en lengre periode.

Nedenfor er flere grunner til at disse batteriene er et bedre alternativ til Li-ion-batterier.

★ Lavpris

LFP-batterier er sammensatt av jern og fosfor, utvunnet i enorm skala og er rimelige.Kostnaden for LFP-batterier er beregnet til å være så mye som 70 prosent lavere per kg enn nikkelrike NMC-batterier.Dens kjemiske sammensetning 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 livssyklus, noe som gjør dem til et populært valg for applikasjoner som krever pålitelig og konsistent utgangseffekt over tid.Disse batteriene opplever lavere kapasitetstap enn andre litium-ion-batterier, noe som bidrar til å bevare ytelsen på lang sikt.I tillegg har de en lavere driftsspenning, noe som resulterer i mindre intern motstand og raskere lade-/utladningshastigheter.

★Forbedret sikkerhet og stabilitet
LFP-batterier er termisk og kjemisk stabile, og derfor er det mindre sannsynlig at de eksploderer eller tar fyr.LFP produserer en sjettedel av varmen til nikkelrik NMC.Fordi Co-O-bindingen er sterkere i LFP-batterier, frigjøres oksygenatomer langsommere hvis de kortsluttes eller overopphetes.Videre er det ikke litium igjen i fulladede celler, noe som gjør dem svært motstandsdyktige mot oksygentap sammenlignet med de eksoterme reaksjonene som sees i andre litiumceller.

★ Liten og lett
LFP-batterier er nesten 50 % lettere enn litium-manganoksid-batterier.De er opptil 70 % lettere enn blybatterier.Når du bruker et LiFePO4-batteri i et kjøretøy, bruker du mindre gass og har større manøvrerbarhet.De er også små og kompakte, slik at du kan spare plass på scooteren, båten, bobilen eller industriell bruk.

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 se ut til å være kostnadseffektive i starten, men de ender opp med å bli dyrere på lang sikt.Dette skyldes det faktum at de krever hyppigere vedlikehold og utskifting.Et LiFePO4-batteri vil vare 2-4 ganger lenger uten behov for vedlikehold.

☆ Gel batterier
Gelbatterier, som LiFePO4-batterier, krever ikke hyppig opplading og mister ikke ladningen mens de oppbevares.Men gelbatterier lades langsommere.De må kobles fra så snart de er fulladet for å unngå ødeleggelse.

☆AGM-batterier
Mens AGM-batterier har en høy risiko for å bli skadet under 50 % kapasitet, kan LiFePO4-batterier utlades helt uten risiko for skade.Dessuten er det vanskelig å holde dem oppe.

Applikasjoner 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 kjøretid.Mindre vekt gir enklere håndtering og en fartsdump under fiskekonkurranser med høy innsats.

●Mobilscootere og mopeder: Det er ingen egenvekt som bremser deg.Lad batteriet til mindre enn full kapasitet for spontane turer uten å skade det.

●Solkonfigurasjoner: Ta med lette LiFePO4-batterier uansett hvor livet tar deg (selv opp på et fjell eller utenfor nettet) for å utnytte solens kraft.

●Kommersiell bruk: Dette er de sikreste, tøffeste litiumbatteriene, noe som gjør dem ideelle for industrielle bruksområder som gulvmaskiner, løfteporter og mer.

Videre driver litiumjernfosfatbatterier mange andre enheter som lommelykter, elektroniske sigaretter, radioutstyr, nødbelysning og andre gjenstander.

Muligheter for storskala LFP-implementering
Mens LFP-batterier er rimeligere og mer stabile enn alternativer, har energitetthet vært en betydelig barriere for utbredt bruk.LFP-batterier har en mye lavere energitetthet, som varierer mellom 15 og 25 %.Dette endres imidlertid ved å bruke tykkere elektroder som de som brukes i Shanghai-laget Model 3, som har en energitetthet på 359Wh/liter.

På grunn av den lange livssyklusen 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 barriere for masseadopsjon er at Kina har dominert markedet på grunn av mengden av LFP-patenter.Ettersom disse patentene utløper, er det spekulasjoner om at LFP-produksjon, i likhet med kjøretøyproduksjon, vil bli lokalisert.

Store bilprodusenter som Ford, Volkswagen og Tesla bruker i økende grad teknologien ved å erstatte nikkel- eller koboltformuleringer.Den nylige kunngjøringen fra Tesla i sin kvartalsvise oppdatering er bare begynnelsen.Tesla ga også en kort oppdatering på 4680-batteripakken, 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 imøtekomme lavere energitetthet.

Til tross for sin alder,LFPog reduksjonen i batterikostnadene kan være avgjørende for å akselerere bruk av massebiler.Innen 2023 forventes litium-ion-prisene å være nær $100/kWh.LFP-er kan gjøre det mulig for bilprodusenter å legge vekt på faktorer som bekvemmelighet eller ladetid i stedet for bare pris.