LiFePO4 rafhlaða

Í skýrslum Tesla fyrir þriðja ársfjórðung 2021 var tilkynnt að LiFePO4 rafhlöður yrðu settar í staðinn í ökutækjum þeirra. En hvað nákvæmlega eru LiFePO4 rafhlöður?

NEW YORK, NEW YORK, Bandaríkin, 26. maí 2022 /EINPresswire.com / — Eru þessar rafhlöður betri kostur en litíumjónarafhlöður? Hvernig eru þessar rafhlöður frábrugðnar öðrum rafhlöðum?

Kynning á LiFePO4 rafhlöðum

Litíum-járnfosfat (LFP) rafhlaða er litíum-jón rafhlaða með hraðari hleðslu- og afhleðsluhraða. Þetta er endurhlaðanleg rafhlaða með LiFePO4 sem bakskaut og grafítkolefnisrafskaut með málmbakgrunni sem anóðu.

LiFePO4 rafhlöður hafa lægri orkuþéttleika en litíum-jón rafhlöður og lægri rekstrarspennu. Þær hafa lágan útskriftarhraða með láréttum ferlum og eru öruggari en litíum-jón rafhlöður. Þessar rafhlöður eru einnig þekktar sem litíumferrófosfat rafhlöður.

Uppfinning LiFePO4 rafhlöðu

John B. Goodenough og Arumugam Manthiram fundu upp LiFePO4 rafhlöður. Þeir voru meðal þeirra fyrstu til að ákvarða efnin sem notuð eru í litíumjónarafhlöðum. Anóðuefni eru ekki tilvalin fyrir litíumjónarafhlöður vegna tilhneigingar þeirra til að skammhlaupa strax.

Vísindamenn komust að því að katóðuefni eru betri en katóðuefni í litíumjónarafhlöðum. Þetta er sérstaklega áberandi í LiFePO4 rafhlöðuútgáfunum. Þau auka stöðugleika og leiðni og bæta ýmsa aðra þætti.

Nú til dags finnast LiFePO4 rafhlöður alls staðar og hafa margvísleg notkunarsvið, þar á meðal í bátum, sólarkerfum og ökutækjum. LiFePO4 rafhlöður eru kóbaltlausar og ódýrari en flestir aðrir valkostir. Þær eru eiturefnalausar og hafa lengri geymsluþol.

Upplýsingar um LFP rafhlöðu -

Virkni rafhlöðustjórnunarkerfa í LFP rafhlöðum

LFP-rafhlöður eru meira en bara tengdar frumur; þær eru með kerfi sem tryggir að rafhlaðan haldist innan öruggra marka. Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS) verndar, stýrir og fylgist með rafhlöðunni við notkunarskilyrði til að tryggja öryggi og lengja endingu rafhlöðunnar.

Virkni rafhlöðustjórnunarkerfa í LFP rafhlöðum -

Þrátt fyrir að litíum-járnfosfat rafhlöður séu þolnari eru þær samt sem áður viðkvæmar fyrir ofspennu við hleðslu, sem dregur úr afköstum. Efnið sem notað er í katóðuna gæti hugsanlega skemmst og misst stöðugleika sinn. BMS stýrir afköstum hverrar rafhlöðu og tryggir að hámarksspenna rafhlöðunnar sé viðhaldið.

Þegar rafskautsefnin brotna niður verður undirspenna alvarlegt áhyggjuefni. Ef spenna einhverrar rafhlöðu fellur niður fyrir ákveðið þröskuld, aftengir BMS rafhlöðuna frá rafrásinni. Hún þjónar einnig sem bakstopp í ofstraumsástandi og slekkur á henni ef skammhlaup myndast.

LiFePO4 rafhlöður samanborið við litíum-jón rafhlöður

LiFePO4 rafhlöður henta ekki fyrir tæki sem hægt er að bera á sér eins og úr. Þær hafa lægri orkuþéttleika en aðrar litíumrafhlöður. Hins vegar eru þær bestar fyrir sólarorkukerfi, húsbíla, golfbíla, bassabáta og rafmagnsmótorhjól.

★Einn helsti kosturinn við þessar rafhlöður er endingartími þeirra.

Þessar rafhlöður geta enst meira en fjórum sinnum lengur en aðrar. Þær eru öruggari og geta náð allt að 100% úthleðsludýpi, sem þýðir að þær geta verið notaðar í lengri tíma.

Hér að neðan eru frekari ástæður fyrir því að þessar rafhlöður eru betri valkostur við litíum-jón rafhlöður.

★Lágt verð

LFP-rafhlöður eru úr járni og fosfór, sem eru unnin í gríðarlegum mæli, og eru ódýrar. Kostnaður við LFP-rafhlöður er áætlaður allt að 70 prósent lægri á hvert kg en við nikkelríkar NMC-rafhlöður. Efnasamsetning þeirra veitir kostnaðarforskot. Lægstu tilkynntu verð á LFP-rafhlöðum féllu undir $100/kWh í fyrsta skipti árið 2020.

★Lítil umhverfisáhrif
LFP rafhlöður innihalda ekki nikkel eða kóbalt, sem eru dýr og hafa mikil umhverfisáhrif. Þessar rafhlöður eru endurhlaðanlegar sem sýnir fram á umhverfisvænni þeirra.

★Bætt skilvirkni og afköst
LFP rafhlöður eru þekktar fyrir langan líftíma, sem gerir þær að vinsælum kostum fyrir notkun sem krefst áreiðanlegrar og stöðugrar afköstunar með tímanum. Þessar rafhlöður tapa afkastagetu hægari en aðrar litíum-jón rafhlöður, sem hjálpar til við að varðveita afköst þeirra til langs tíma litið. Að auki hafa þær lægri rekstrarspennu, sem leiðir til minni innri viðnáms og hraðari hleðslu-/afhleðsluhraða.

★Aukið öryggi og stöðugleiki
LFP rafhlöður eru hita- og efnafræðilega stöðugar, þess vegna eru þær ólíklegri til að springa eða kvikna í. LFP framleiðir einn sjötta hluta af hitanum samanborið við nikkelríka NMC. Þar sem Co-O tengið er sterkara í LFP rafhlöðum losna súrefnisatóm hægar ef þau verða fyrir skammhlaupi eða ofhitnun. Ennfremur er ekkert litíum eftir í fullhlaðnum rafhlöðum, sem gerir þær mjög ónæmar fyrir súrefnistapi samanborið við útvermd viðbrögð sem sjást í öðrum litíum rafhlöðum.

★Lítill og léttur
LFP rafhlöður eru næstum 50% léttari en litíum-mangan oxíð rafhlöður. Þær eru allt að 70% léttari en blýsýru rafhlöður. Þegar þú notar LiFePO4 rafhlöðu í ökutæki notarðu minna bensín og ert með meiri stjórnhæfni. Þær eru einnig litlar og nettar, sem gerir þér kleift að spara pláss á vespunni þinni, bátnum, húsbílnum eða í iðnaðarnotkun.

LiFePO4 rafhlöður samanborið við rafhlöður sem ekki eru litíum
Rafhlöður sem ekki eru litíumrafhlöður hafa ýmsa kosti en líklegt er að þeim verði skipt út á meðallangan tíma miðað við möguleika nýju LiFePo4 rafhlöðunnar þar sem eldri tækni er dýr og minna skilvirk.

☆Blýsýrurafhlöður
Blýsýrurafhlöður geta virst hagkvæmar í fyrstu en verða dýrari til lengri tíma litið. Þetta er vegna þess að þær þurfa tíðari viðhald og skipti. LiFePO4 rafhlaða endist 2-4 sinnum lengur án þess að þurfa viðhald.

☆Gel rafhlöður
Gelrafhlöður, eins og LiFePO4 rafhlöður, þurfa ekki tíðar endurhleðslu og missa ekki hleðslu við geymslu. En gelrafhlöður hlaðast hægar. Þær þarf að aftengja um leið og þær eru fullhlaðnar til að koma í veg fyrir skemmdir.

☆AGM rafhlöður
Þó að AGM rafhlöður séu í mikilli hættu á að skemmast við undir 50% afkastagetu, er hægt að tæma LiFePO4 rafhlöður alveg án þess að hætta sé á að þær skemmist. Einnig er erfitt að viðhalda þeim.

Umsóknir um LiFePO4 rafhlöður
LiFePO4 rafhlöður hafa marga verðmæta notkunarmöguleika, þar á meðal

● Fiskibátar og kajakar: Þú getur eytt meiri tíma á vatninu með styttri hleðslutíma og lengri notkunartíma. Minni þyngd auðveldar meðhöndlun og hraðahindrun í erfiðum veiðikeppnum.

● Hlaupahjól og vespur: Enginn eiginþyngd getur hægt á þér. Hladdu rafhlöðuna niður fyrir fulla afkastagetu fyrir óvæntar ferðir án þess að skemma hana.

●Sólarorkustillingar: Hafðu léttar LiFePO4 rafhlöður með þér hvert sem lífið leiðir þig (jafnvel upp á fjall eða utan raforkukerfisins) til að virkja sólarorkuna.

●Viðskiptanotkun: Þetta eru öruggustu og sterkustu litíumrafhlöðurnar sem gerir þær tilvaldar fyrir iðnaðarnotkun eins og gólfvélar, afturhlera og fleira.

Þar að auki knýja litíum-járnfosfat rafhlöður mörg önnur tæki eins og vasaljós, rafrettur, útvarpstæki, neyðarlýsingu og aðra hluti.

Möguleikar á víðtækri LFP-innleiðingu
Þótt LFP-rafhlöður séu ódýrari og stöðugri en aðrar rafhlöður, hefur orkuþéttleiki verið veruleg hindrun fyrir útbreiddri notkun. LFP-rafhlöður hafa mun lægri orkuþéttleika, á bilinu 15 til 25%. Þetta er þó að breytast með því að nota þykkari rafskaut eins og þær sem notaðar eru í Model 3, sem er framleiddur í Shanghai, og hefur orkuþéttleika upp á 359 Wh/lítra.

Vegna langs líftíma LFP-rafhlöður hafa þær meiri afkastagetu en sambærilegar litíum-jón rafhlöður. Þetta þýðir að orkuþéttleiki þessara rafhlöðu verður líkari með tímanum.

Önnur hindrun fyrir fjöldaframleiðslu er að Kína hefur ráðið ríkjum á markaðnum vegna fjölda einkaleyfa á LFP. Þegar þessi einkaleyfi renna út eru vangaveltur um að framleiðsla á LFP, líkt og bílaframleiðsla, verði staðbundin.

Stórir bílaframleiðendur eins og Ford, Volkswagen og Tesla nota þessa tækni í auknum mæli með því að skipta út nikkel- eða kóbaltblöndum. Nýleg tilkynning Tesla í ársfjórðungslegri uppfærslu sinni er aðeins byrjunin. Tesla gaf einnig stutta uppfærslu á 4680 rafhlöðupakkanum sínum, sem mun hafa meiri orkuþéttleika og drægni. Það er einnig mögulegt að Tesla muni nota „frumu-í-pakka“ smíði til að þétta fleiri rafhlöður og koma til móts við lægri orkuþéttleika.

Þrátt fyrir aldur sinn,LFPog lækkun á kostnaði við rafhlöður gæti verið lykilatriði til að flýta fyrir fjöldaframleiðslu á rafknúnum ökutækjum. Gert er ráð fyrir að verð á litíum-jón rafhlöðum verði nálægt 100 Bandaríkjadölum á kWh árið 2023. Litíum-jón rafskaut (LFP) gætu gert bílaframleiðendum kleift að leggja áherslu á þætti eins og þægindi eða hleðslutíma frekar en bara verð.