Bateri LiFePO4

Raportet e Teslës për tremujorin e tretë të vitit 2021 njoftuan një kalim në bateritë LiFePO4 si standardin e ri në automjetet e saj. Por çfarë janë saktësisht bateritë LiFePO4?

NEW YORK, NEW YORK, SHBA, 26 maj 2022 /EINPresswire.com / — A janë ato një alternativë më e mirë se bateritë Li-Ion? Si ndryshojnë këto bateri nga bateritë e tjera?

Hyrje në Bateritë LiFePO4

Një bateri litium-fosfat hekuri (LFP) është një bateri litium-jon me shpejtësi më të shpejta karikimi dhe shkarkimi. Është një bateri e rikarikueshme me LiFePO4 si katodë dhe një elektrodë karboni grafit me mbështetje metalike si anodë.

Bateritë LiFePO4 kanë një dendësi energjie më të ulët se bateritë litium-jon dhe tensione operative më të ulëta. Ato kanë një shkallë të ulët shkarkimi me kthesa horizontale dhe janë më të sigurta se bateritë Li-jon. Këto bateri njihen edhe si bateri litium-ferrofosfati.

Shpikja e baterive LiFePO4

Bateritë LiFePO4 u shpikën nga John B. Goodenough dhe Arumugam Manthiram. Ata ishin ndër të parët që përcaktuan materialet e përdorura në bateritë litium-jon. Materialet e anodës nuk janë ideale për bateritë litium-jon për shkak të tendencës së tyre për qark të shkurtër të menjëhershëm.

Shkencëtarët zbuluan se materialet e katodës janë më të mira në krahasim me katodat e baterive litium-jon. Kjo është veçanërisht e dukshme në variantet e baterive LiFePO4. Ato rrisin stabilitetin dhe përçueshmërinë dhe përmirësojnë një sërë aspektesh të tjera.

Këto ditë, bateritë LiFePO4 gjenden kudo dhe kanë zbatime të ndryshme, duke përfshirë përdorimin në anije, sisteme diellore dhe automjete. Bateritë LiFePO4 nuk përmbajnë kobalt dhe janë më pak të kushtueshme se shumica e alternativave. Nuk janë toksike dhe kanë një afat më të gjatë ruajtjeje.

Specifikimet e Baterisë LFP -

Funksioni i Sistemeve të Menaxhimit të Baterive në Bateritë LFP

Bateritë LFP përbëhen nga më shumë sesa vetëm qeliza të lidhura; ato kanë një sistem që siguron që bateria të qëndrojë brenda kufijve të sigurt. Një sistem menaxhimi i baterisë (BMS) mbron, kontrollon dhe monitoron baterinë në kushte funksionimi për të siguruar siguri dhe për të zgjatur jetëgjatësinë e baterisë.

Funksioni i Sistemeve të Menaxhimit të Baterive në Bateritë LFP -

Pavarësisht faktit se qelizat e fosfatit të hekurit dhe litiumit janë më tolerante, ato janë megjithatë të prirura ndaj mbitensionit gjatë karikimit, gjë që zvogëlon performancën. Materiali i përdorur në katodë mund të përkeqësohet dhe të humbasë stabilitetin e tij. BMS rregullon prodhimin e secilës qelizë dhe siguron që të ruhet tensioni maksimal i baterisë.

Ndërsa materialet e elektrodave degradohen, nëntensioni bëhet një shqetësim serioz. Nëse tensioni i ndonjë qelize bie nën një prag të specifikuar, BMS shkëput baterinë nga qarku. Ai shërben gjithashtu si një ndalues ​​në një gjendje mbingarkese dhe do ta ndërpresë funksionimin e tij gjatë qarkut të shkurtër.

Bateritë LiFePO4 kundrejt baterive litium-jon

Bateritë LiFePO4 nuk janë të përshtatshme për pajisje të veshshme siç janë orët. Ato kanë një dendësi energjie më të ulët se çdo bateri tjetër litiumi. Megjithatë, ato janë gjëja më e mirë për sistemet e energjisë diellore, RV-të, karrocat e golfit, varkat me motor dhe motoçikletat elektrike.

★Një nga avantazhet kryesore të këtyre baterive është cikli i tyre jetësor.

Këto bateri mund të zgjasin mbi 4 herë më shumë se të tjerat. Ato janë më të sigurta dhe mund të arrijnë deri në 100% thellësi shkarkimi, që do të thotë se mund të përdoren për një periudhë më të gjatë.

Më poshtë janë disa arsye shtesë pse këto bateri janë një alternativë më e mirë ndaj baterive Li-ion.

★Kosto e Ulët

Bateritë LFP përbëhen nga hekuri dhe fosfori, të nxjerra në një shkallë të madhe dhe janë të lira. Kostoja e baterive LFP vlerësohet të jetë deri në 70 përqind më e ulët për kg sesa bateritë NMC të pasura me nikel. Përbërja e tyre kimike ofron një avantazh në kosto. Çmimet më të ulëta të raportuara të qelizave për bateritë LFP ranë nën 100 dollarë/kWh për herë të parë në vitin 2020.

★Ndikim i Vogël në Mjedis
Bateritë LFP nuk përmbajnë nikel ose kobalt, të cilat janë të shtrenjta dhe kanë një ndikim të madh në mjedis. Këto bateri janë të rikarikueshme, gjë që tregon miqësinë e tyre me mjedisin.

★Efikasitet dhe Performancë e Përmirësuar
Bateritë LFP njihen për ciklin e tyre të gjatë jetëgjatësie, duke i bërë ato një zgjedhje popullore për aplikimet që kërkojnë prodhim të besueshëm dhe të qëndrueshëm të energjisë me kalimin e kohës. Këto bateri përjetojnë shkallë më të ngadalta humbjeje të kapacitetit sesa bateritë e tjera litium-jon, gjë që ndihmon në ruajtjen e performancës së tyre në planin afatgjatë. Përveç kësaj, ato kanë një tension më të ulët operativ, duke rezultuar në më pak rezistencë të brendshme dhe shpejtësi më të larta ngarkimi/shkarkimi.

★Siguri dhe Stabilitet i Përmirësuar
Bateritë LFP janë termikisht dhe kimikisht të qëndrueshme, prandaj kanë më pak gjasa të shpërthejnë ose të marrin flakë. LFP prodhon një të gjashtën e nxehtësisë së NMC-së të pasur me nikel. Meqenëse lidhja Co-O është më e fortë në bateritë LFP, atomet e oksigjenit çlirohen më ngadalë nëse qarkullojnë shkurt ose mbinxehen. Për më tepër, nuk mbetet litium në qelizat e ngarkuara plotësisht, duke i bërë ato shumë rezistente ndaj humbjes së oksigjenit krahasuar me reaksionet ekzotermike që shihen në qelizat e tjera të litiumit.

★I vogël dhe i lehtë
Bateritë LFP janë gati 50% më të lehta se bateritë e litiumit me oksid mangani. Ato janë deri në 70% më të lehta se bateritë e plumbit me acid. Kur përdorni një bateri LiFePO4 në një automjet, përdorni më pak benzinë ​​dhe keni më shumë manovrim. Ato janë gjithashtu të vogla dhe kompakte, duke ju lejuar të kurseni hapësirë ​​në skuterin, varkën, RV-në ose aplikacionin tuaj industrial.

Bateritë LiFePO4 kundrejt baterive jo-litium
Bateritë jo-litium kanë një sërë përparësish, por ka të ngjarë të zëvendësohen në afat të mesëm duke pasur parasysh potencialin e baterive të reja LiFePo4, pasi teknologjia e vjetër është e shtrenjtë dhe më pak efikase.

☆Bateritë e acidit plumb
Bateritë me plumb-acid mund të duken në fillim si të leverdishme nga ana e kostos, por në planin afatgjatë ato përfundojnë duke u bërë më të shtrenjta. Kjo për shkak të faktit se ato kërkojnë mirëmbajtje dhe zëvendësim më të shpeshtë. Një bateri LiFePO4 do të zgjasë 2-4 herë më shumë pa pasur nevojë për mirëmbajtje.

☆Bateri xheli
Bateritë xheli, ashtu si bateritë LiFePO4, nuk kërkojnë karikim të shpeshtë dhe nuk e humbasin ngarkesën gjatë ruajtjes. Por bateritë xheli karikohen me një ritëm më të ngadaltë. Ato duhet të shkëputen sapo të karikohen plotësisht për të shmangur shkatërrimin.

☆Bateritë AGM
Ndërsa bateritë AGM kanë rrezik të lartë dëmtimi nën 50% të kapacitetit, bateritë LiFePO4 mund të shkarkohen plotësisht pa asnjë rrezik dëmtimi. Gjithashtu, është e vështirë t'i mbani ato në punë.

Aplikimet për bateritë LiFePO4
Bateritë LiFePO4 kanë shumë zbatime të vlefshme, duke përfshirë

● Varka Peshkimi dhe Kajakë: Mund të kaloni më shumë kohë në ujë me më pak kohë karikimi dhe më shumë kohë funksionimi. Pesha më e vogël siguron manovrim më të lehtë dhe një ulje shpejtësie gjatë garave të peshkimit me rrezik të lartë.

● Skuterë dhe mopedë lëvizshmërie: Nuk ka asnjë peshë të fortë që mund t'ju ngadalësojë. Ngarkoni baterinë tuaj në kapacitet më pak se të plotë për udhëtime spontane pa e dëmtuar atë.

● Konfigurime diellore: Mbani bateri të lehta LiFePO4 kudo që ju çon jeta (madje edhe në një mal ose jashtë rrjetit) për të shfrytëzuar energjinë e diellit.

●Përdorim komercial: Këto janë bateritë e litiumit më të sigurta dhe më të forta, gjë që i bën ideale për aplikime industriale, siç janë makinat e dyshemesë, portat e ngritjes dhe të tjera.

Për më tepër, bateritë e litiumit dhe fosfatit të hekurit furnizojnë me energji shumë pajisje të tjera, të tilla si fenerë, cigare elektronike, pajisje radioje, ndriçim emergjence dhe sende të tjera.

Mundësitë për Implementimin e LFP-së në Shkallë të Gjerë
Ndërsa bateritë LFP janë më pak të kushtueshme dhe më të qëndrueshme se alternativat, dendësia e energjisë ka qenë një pengesë e rëndësishme për përdorimin e gjerë. Bateritë LFP kanë një dendësi energjie shumë më të ulët, që varion midis 15 dhe 25%. Megjithatë, kjo po ndryshon duke përdorur elektroda më të trasha si ato të përdorura në Modelin 3 të prodhuar në Shangai, i cili ka një dendësi energjie prej 359Wh/litër.

Për shkak të ciklit të gjatë jetësor të baterive LFP, ato kanë më shumë kapacitet sesa bateritë Li-ion me peshë të krahasueshme. Kjo do të thotë që dendësia e energjisë së këtyre baterive do të bëhet më e ngjashme me kalimin e kohës.

Një pengesë tjetër për përdorimin masiv është se Kina ka dominuar tregun për shkak të numrit të madh të patentave LFP. Ndërsa këto patenta skadojnë, ka spekulime se prodhimi i LFP-së, ashtu si prodhimi i automjeteve, do të lokalizohet.

Prodhuesit kryesorë të makinave si Ford, Volkswagen dhe Tesla e përdorin gjithnjë e më shumë teknologjinë duke zëvendësuar formulimet e nikelit ose kobaltit. Njoftimi i fundit nga Tesla në përditësimin e saj tremujor është vetëm fillimi. Tesla gjithashtu dha një përditësim të shkurtër mbi paketën e saj të baterisë 4680, e cila do të ketë dendësi dhe rreze më të lartë energjie. Është gjithashtu e mundur që Tesla të përdorë ndërtimin "qelizë-me-paketë" për të kondensuar më shumë qeliza dhe për të akomoduar dendësi më të ulët energjie.

Pavarësisht moshës së saj,LFPdhe ulja e kostove të baterive mund të jetë kritike në përshpejtimin e përdorimit masiv të automjeteve elektrike. Deri në vitin 2023, çmimet e jonit litium pritet të jenë afër 100 dollarë/kWh. LFP-të mund t'u mundësojnë prodhuesve të automjeteve të theksojnë faktorë të tillë si komoditeti ose koha e karikimit në vend të vetëm çmimit.