Mikil eftirspurn er eftir rafhlöðum með mikilli afkastagetu í dag fyrir fjölbreytt notkunarsvið. Þessar rafhlöður hafa fjölmarga notkunarmöguleika, þar á meðal sólarorku, rafknúin ökutæki og afþreyingarrafhlöður. Blýsýrurafhlöður voru eini kosturinn með mikla afkastagetu á markaðnum þar til fyrir nokkrum árum. Þörfin fyrir litíum-byggðar rafhlöður hefur þó breyst verulega á núverandi markaði vegna notkunar þeirra.

Lithium-jón rafhlaðan og litíum járnfosfat (LiFePO4) rafhlöðu skera sig úr í þessu tilliti. Fólk spyr oft um muninn á þessum tveimur rafhlöðum þar sem þær eru byggðar á litíum.

Þess vegna munum við skoða þessar rafhlöður ítarlega í þessari grein og ræða hvernig þær eru mismunandi. Með því að læra um afköst þeirra út frá ýmsum þáttum færðu betri innsýn í hvaða rafhlaða hentar þér best. Byrjum án frekari umfjöllunar:

Af hverju LiFePO4 rafhlöður eru betri:

Framleiðendur í ýmsum atvinnugreinum leita til litíumjárnfosfats í notkun þar sem öryggi er lykilatriði. Framúrskarandi efna- og hitaþol er eiginleiki litíumjárnfosfats. Í heitara umhverfi heldur þessi rafhlaða kælingu sinni.

Það er einnig óeldfimt ef það er meðhöndlað óviðeigandi við hraðhleðslu og afhleðslu eða þegar skammhlaupsvandamál koma upp. Vegna þess að fosfatkaþóðan er ónæm fyrir bruna eða sprengingu við ofhleðslu eða ofhitnun og getu rafhlöðunnar til að viðhalda kyrrum hitastigi, verða litíum-járnfosfatrafhlöður yfirleitt ekki fyrir hitaupphlaupi.

Hins vegar eru öryggisávinningar af litíum-jón rafhlöðum minni en ávinningar af litíum járnfosfati. Rafhlaðan gæti verið áreiðanlegri vegna mikillar orkuþéttleika hennar, sem er galli. Þar sem litíum-jón rafhlaða er viðkvæm fyrir hitauppstreymi, hitnar hún hraðar við hleðslu. Að fjarlægja rafhlöðuna eftir notkun eða bilun er annar kostur við litíum járnfosfat hvað varðar öryggi.

Litíumkóbaltdíoxíðefnið sem notað er í litíumjónarafhlöðum er talið hættulegt þar sem það getur valdið ofnæmisviðbrögðum í augum og húð. Ef kyngt er getur það einnig valdið alvarlegum heilsufarsvandamálum. Þar af leiðandi þarf sérstaka förgun á litíumjónarafhlöðum. Hins vegar geta framleiðendur fargað litíumjárnfosfati auðveldlegar þar sem það er ekki eitrað.

Úthleðsludýpt litíum-jón rafhlöðu er á bilinu 80% til 95%. Þetta þýðir að þú verður alltaf að skilja eftir að minnsta kosti 5% til 20% hleðslu (nákvæmt hlutfall er mismunandi eftir rafhlöðunni). Úthleðsludýpt litíum-járnfosfat rafhlöðu (LiFeP04) er ótrúlega há, eða 100%. Þetta sýnir að hægt er að tæma rafhlöðuna að fullu án þess að hætta sé á að hún skemmist. Litíum-járnfosfat rafhlaðan er í miklu uppáhaldi hvað varðar úthleðsludýpt.

Hver er stærsti ókosturinn við litíum-jón rafhlöðu?

Kostnaður og áreiðanleiki orkugeymslukerfa, eins og þeirra sem notuð eru sem varaaflgjafar eða til að draga úr sveiflum í orkunotkun frá endurnýjanlegum orkugjöfum, eru verulega háð endingartíma rafhlöðunnar. Hins vegar hafa litíum-jón rafhlöður verulega galla, þar á meðal öldrunaráhrif og vernd.

Styrkur litíumjónarafhlöður og -frumur er minni en styrkur litíumjárnfosfatrafhlöður. Gæta þarf varúðar gagnvart ofhleðslu og óhóflegri losun. Þar að auki verða þær að halda straumnum innan viðunandi marka. Þar af leiðandi er einn galli litíumjónarafhlöður sá að bæta þarf við verndarrásum til að tryggja að þær haldist innan öruggs vinnusviðs.

Sem betur fer gerir stafræn samþætt hringrásartækni það tiltölulega einfalt að fella þetta inn í rafhlöðuna eða, ef ekki er hægt að skipta um rafhlöðuna, í búnaðinn. Hægt er að nota litíum-jón rafhlöður án sérhæfðrar þekkingar þökk sé innbyggðri rafhlöðustjórnunarrás. Þegar rafhlaðan er fullhlaðin er hægt að halda henni í hleðslu og hleðslutækið mun slökkva á straumi til rafhlöðunnar.

Lithium-jón rafhlöður eru með innbyggð rafhlöðustjórnunarkerfi sem fylgjast með ýmsum þáttum í afköstum þeirra. Verndarrásin takmarkar hæstu spennu hverrar rafhlöðu við hleðslu þar sem of mikil spenna getur skaðað rafhlöðurnar. Þar sem rafhlöður hafa venjulega aðeins eina tengingu eru þær venjulega hlaðnar í röð, sem eykur hættuna á að ein rafhlöðu fái hærri spennu en nauðsynleg er þar sem mismunandi rafhlöður geta þurft mismunandi hleðslustig.

Rafhlöðustjórnunarkerfið heldur einnig utan um hitastig rafhlöðunnar til að forðast háan hita. Flestar rafhlöður hafa hámarkshleðslu- og úthleðslustraumstakmörkun á milli 1°C og 2°C. Hins vegar, við hraðhleðslu, geta sumar stundum orðið örlítið heitar.

Sú staðreynd að litíumjónarafhlöður slitna með tímanum er einn helsti gallinn við notkun þeirra í neytendatækjum. Þetta fer eftir tíma eða dagatali, en það fer einnig eftir því hversu margar hleðslu- og afhleðslulotur rafhlaðan hefur farið í gegnum. Oft þola rafhlöður aðeins 500 til 1000 hleðslu- og afhleðslulotur áður en afkastageta þeirra byrjar að minnka. Þessi tala er að hækka eftir því sem litíumjónartækni þróast, en ef rafhlöðurnar eru innbyggðar í vélbúnað gæti þurft að skipta um þær eftir smá tíma.

Hvernig á að velja á milli LiFePO4 og litíum-jón rafhlöðu?

Litíum járnfosfat (LiFePO4) rafhlöður hafa marga kosti samanborið við litíum-jón rafhlöður. Betri afhleðslu- og hleðslunýtni, lengri líftími, ekkert viðhald, mikil öryggi og léttleiki, svo eitthvað sé nefnt. Þó að LiFePO4 rafhlöður séu ekki meðal þeirra hagkvæmustu á markaðnum, þá eru þær mikilvægasta langtímafjárfestingin vegna langs líftíma þeirra og skorts á viðhaldi.

Við 80 prósent úthleðsludýpi er hægt að hlaða litíum-járnfosfat rafhlöður allt að 5000 sinnum án þess að skerða skilvirkni. Hægt er að auka endingartíma litíum-járnfosfat rafhlöðu (LiFePO4) óvirkt.

Að auki hafa rafhlöðurnar engin minnisáhrif og hægt er að geyma þær í langan tíma vegna lágrar sjálfsafhleðsluhraða þeirra (3% á mánuði). Sérstök varúð er nauðsynleg fyrir litíum-jón rafhlöður. Ef ekki, mun líftími þeirra stytta enn frekar.

Hægt er að nota 100% hleðslugetu litíum-járnfosfat rafhlöðu (LiFePO4). Þær eru einnig fullkomnar fyrir ýmis forrit vegna hraðrar hleðslu- og afhleðsluhraða. Hraðhleðslur auka skilvirkni og minnka töf. Orkan er afhent í hröðum hrunum með púlsstraumum með mikilli afhleðslu.

Lausn

Sólarorkuframleiðsla hefur haldist á markaðnum vegna þess að rafhlöður eru svo skilvirkar. Það er óhætt að fullyrða að betri orkugeymslulausn muni aðeins leiða til hreinlætislegra, öruggara og verðmætara umhverfis. Sólarorkutæki geta notið góðs af því að nota litíum-járnfosfat og litíum-jón rafhlöður.

Hins vegar,LiFePO4Rafhlöður hafa fleiri kosti fyrir bæði kaupendur og seljendur. Að fjárfesta í flytjanlegum rafstöðvum með LiFePO4 rafhlöðum er frábær kostur vegna betri afkösta þeirra, lengri geymsluþols og minni umhverfisáhrifa.