LiFePO4 akkumulátor

A Tesla 2021 harmadik negyedéves jelentései bejelentették, hogy járművei új szabványaként a LiFePO4 akkumulátorokra váltanak.De mik is pontosan a LiFePO4 akkumulátorok?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 2022. május 26. /EINPresswire.com / — Jobb alternatíva a Li-Ion akkumulátoroknak?Miben különböznek ezek az akkumulátorok a többi akkumulátortól?

A LiFePO4 akkumulátorok bemutatása

A lítium-vas-foszfát (LFP) akkumulátor egy lítium-ion akkumulátor, amely gyorsabb töltési és kisütési sebességgel rendelkezik.Ez egy újratölthető akkumulátor, amelynek katódja LiFePO4, anódként pedig fém hátlappal ellátott grafitos szénelektróda.

A LiFePO4 akkumulátorok energiasűrűsége alacsonyabb, mint a lítium-ion akkumulátorok, és alacsonyabb az üzemi feszültségük.Alacsony kisülési sebességük van vízszintes görbékkel, és biztonságosabbak, mint a Li-ion.Ezeket az akkumulátorokat lítium-ferrofoszfát akkumulátoroknak is nevezik.

A LiFePO4 akkumulátorok feltalálása

A LiFePO4 akkumulátorokat John B. Goodenough és Arumugam Manthiram találta fel.Az elsők között határozták meg a lítium-ion akkumulátorokhoz használt anyagokat.Az anódanyagok nem ideálisak lítium-ion akkumulátorokhoz, mivel hajlamosak azonnali rövidzárlatra.

A tudósok azt találták, hogy a katód anyagok jobbak, mint a lítium-ion akkumulátorkatódok.Ez különösen észrevehető a LiFePO4 akkumulátor változatoknál.Javítják a stabilitást és a vezetőképességet, és javítanak számos egyéb szemponton.

Napjainkban a LiFePO4 akkumulátorok mindenhol megtalálhatók, és számos alkalmazási területük van, beleértve a csónakokban, napelemes rendszerekben és járművekben való felhasználást.A LiFePO4 akkumulátorok kobaltmentesek és olcsóbbak, mint a legtöbb alternatíva.Nem mérgező, és hosszabb ideig eltartható.

LFP akkumulátor specifikáció -

Az akkumulátorkezelő rendszerek funkciója az LFP akkumulátorokban

Az LFP akkumulátorok nem csupán összekapcsolt cellákból állnak;olyan rendszerrel rendelkeznek, amely biztosítja, hogy az akkumulátor a biztonságos határokon belül maradjon.Az akkumulátor-felügyeleti rendszer (BMS) óvja, vezérli és felügyeli az akkumulátort működési körülmények között a biztonság és az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében.

Az akkumulátorkezelő rendszerek funkciója az LFP akkumulátorokban -

Annak ellenére, hogy a lítium-vas-foszfát cellák toleránsabbak, töltés közben hajlamosak a túlfeszültségre, ami csökkenti a teljesítményt.A katódhoz használt anyag potenciálisan romolhat és elveszítheti stabilitását.A BMS szabályozza az egyes cellák kimenetét, és biztosítja, hogy az akkumulátor maximális feszültsége megmaradjon.

Ahogy az elektródák anyagai lebomlanak, az alacsony feszültség komoly aggodalomra ad okot.Ha valamelyik cella feszültsége egy meghatározott küszöb alá esik, a BMS leválasztja az akkumulátort az áramkörről.Túláram esetén visszafutásgátlóként is szolgál, és rövidzárlat esetén leállítja működését.

LiFePO4 akkumulátorok és lítium-ion akkumulátorok

A LiFePO4 akkumulátorok nem alkalmasak hordható eszközökhöz, például órákhoz.Alacsonyabb energiasűrűségűek, mint bármely más lítium akkumulátor.Azonban ezek a legjobbak a napenergia-rendszerekhez, lakóautókhoz, golfkocsikhoz, basszushajókhoz és elektromos motorkerékpárokhoz.

★ Ezeknek az akkumulátoroknak az egyik fő előnye az élettartamuk.

Ezek az akkumulátorok több mint 4-szer tovább bírják, mint mások.Biztonságosabbak és akár 100%-os kisülési mélységet is elérhetnek, ami azt jelenti, hogy hosszabb ideig használhatók.

Az alábbiakban további okokat olvashat, amelyek miatt ezek az akkumulátorok jobb alternatívát jelentenek a Li-ion akkumulátorokkal szemben.

★ Alacsony költség

Az LFP akkumulátorok vasból és foszforból állnak, hatalmas mennyiségben bányásznak, és olcsók.Az LFP akkumulátorok ára a becslések szerint akár 70 százalékkal is alacsonyabb kilogrammonként, mint a nikkelben gazdag NMC akkumulátoroké.Kémiai összetétele költségelőnyt biztosít.Az LFP akkumulátorok legalacsonyabb cellaárai 2020-ban először csökkentek 100 dollár/kWh alá.

★ Kis környezeti hatás
Az LFP akkumulátorok nem tartalmaznak nikkelt vagy kobaltot, amelyek drágák és nagymértékben károsítják a környezetet.Ezek az akkumulátorok újratölthetők, ami környezetbarát jellegüket mutatja.

★ Fokozott hatékonyság és teljesítmény
Az LFP akkumulátorok hosszú élettartamukról ismertek, így népszerű választás az olyan alkalmazásokhoz, amelyek megbízható és állandó teljesítményt igényelnek.Ezek az akkumulátorok lassabb kapacitásvesztést tapasztalnak, mint más lítium-ion akkumulátorok, ami segít megőrizni teljesítményüket hosszú távon.Ezenkívül alacsonyabb üzemi feszültséggel rendelkeznek, ami kisebb belső ellenállást és gyorsabb töltési/kisütési sebességet eredményez.

★ Fokozott biztonság és stabilitás
Az LFP akkumulátorok termikusan és kémiailag stabilak, ezért kevésbé valószínű, hogy felrobbannak vagy kigyulladnak.Az LFP a nikkelben gazdag NMC hőjének egyhatodát állítja elő.Mivel a Co-O kötés erősebb az LFP akkumulátorokban, az oxigénatomok lassabban szabadulnak fel rövidzárlat vagy túlmelegedés esetén.Ezenkívül a teljesen feltöltött cellákban nem marad lítium, így a többi lítiumcellában tapasztalt exoterm reakciókhoz képest rendkívül ellenállóak az oxigénveszteséggel szemben.

★ Kicsi és könnyű
Az LFP akkumulátorok közel 50%-kal könnyebbek, mint a lítium-mangán-oxid akkumulátorok.Akár 70%-kal könnyebbek, mint az ólom-savas akkumulátorok.Ha LiFePO4 akkumulátort használ egy járműben, akkor kevesebb gázt fogyaszt, és nagyobb a manőverezési képessége.Ezenkívül kicsik és kompaktak, így helyet takaríthat meg robogóján, csónakján, lakóautóján vagy ipari alkalmazásában.

LiFePO4 akkumulátorok vs. nem lítium akkumulátorok
A nem lítium akkumulátoroknak számos előnye van, de valószínűleg középtávon le kell cserélni, tekintettel az új LiFePo4 akkumulátorokban rejlő lehetőségekre, mivel a régebbi technológia drága és kevésbé hatékony.

☆ Ólom-savas akkumulátorok
Az ólom-savas akkumulátorok elsőre költséghatékonynak tűnhetnek, de hosszú távon drágábbak lesznek.Ez annak köszönhető, hogy gyakoribb karbantartást és cserét igényelnek.A LiFePO4 akkumulátor 2-4-szer tovább bírja karbantartás nélkül.

☆ Gél akkumulátorok
A zselés akkumulátorok, mint például a LiFePO4 akkumulátorok, nem igényelnek gyakori újratöltést, és tárolás közben sem veszítenek töltésükből.A zselés akkumulátorok azonban lassabban töltődnek.A tönkremenetel elkerülése érdekében, amint teljesen feltöltődött, azonnal le kell választani őket.

☆ AGM akkumulátorok
Míg az AGM akkumulátorok 50%-os kapacitás alatt nagy a károsodás kockázata, a LiFePO4 akkumulátorok károsodás veszélye nélkül teljesen lemeríthetők.Ezenkívül nehéz fenntartani őket.

Alkalmazások LiFePO4 akkumulátorokhoz
A LiFePO4 akkumulátoroknak számos értékes alkalmazása van, többek között

● Horgászcsónakok és kajakok: Több időt tölthet a vízen kevesebb töltési idővel és hosszabb üzemidővel.A kisebb súly könnyebb kezelhetőséget és gyorsulást biztosít a nagy tétű horgászversenyek során.

●Mobil robogók és segédmotoros kerékpárok: Nincs önsúly, amely lassítana.A spontán utazásokhoz töltse fel akkumulátorát a teljes kapacitásnál kisebbre, anélkül, hogy megsérülne.

● Napelemes konfigurációk: Vigyen magával könnyű LiFePO4 akkumulátorokat, bárhová is viszi az élet (akár hegyre vagy a hálózatról lefelé), hogy kihasználhassa a nap erejét.

●Kereskedelmi felhasználás: Ezek a legbiztonságosabb, legkeményebb lítium akkumulátorok, így ideálisak ipari alkalmazásokhoz, például padlógépekhez, csomagtérajtókhoz stb.

Ezenkívül a lítium-vas-foszfát akkumulátorok sok más eszközt is ellátnak, például zseblámpákat, elektronikus cigarettákat, rádióberendezéseket, vészvilágítást és egyéb eszközöket.

Lehetőségek a széles skálájú LFP megvalósításhoz
Míg az LFP akkumulátorok olcsóbbak és stabilabbak, mint az alternatívák, az energiasűrűség jelentős akadályt jelent a széles körben elterjedt alkalmazásban.Az LFP akkumulátorok energiasűrűsége sokkal alacsonyabb, 15 és 25% között mozog.Ez azonban megváltozik, ha vastagabb elektródákat használnak, mint például a sanghaji Model 3-ban, amelynek energiasűrűsége 359 Wh/liter.

Az LFP akkumulátorok hosszú élettartama miatt nagyobb kapacitással rendelkeznek, mint a hasonló súlyú Li-ion akkumulátorok.Ez azt jelenti, hogy ezeknek az akkumulátoroknak az energiasűrűsége idővel hasonlóbbá válik.

A tömeges elfogadás másik akadálya, hogy Kína uralja a piacot az LFP szabadalmak tömege miatt.Amint ezek a szabadalmak lejárnak, a feltételezések szerint az LFP-gyártást, akárcsak a járműgyártást, lokalizálják.

A nagy autógyártók, mint például a Ford, a Volkswagen és a Tesla, egyre gyakrabban alkalmazzák a technológiát a nikkel- vagy kobaltkészítmények lecserélésével.A Tesla legutóbbi bejelentése a negyedéves frissítésben csak a kezdet.A Tesla egy rövid frissítést is közölt a 4680-as akkumulátorcsomagjáról, amely nagyobb energiasűrűséggel és hatótávolsággal rendelkezik.Az is lehetséges, hogy a Tesla „cell-to-pack” konstrukciót alkalmaz majd, hogy több sejtet kondenzáljon, és alkalmazkodjon az alacsonyabb energiasűrűséghez.

Kora ellenére,LFPés az akkumulátorköltségek csökkenése kritikus lehet az elektromos járművek tömeges elterjedésének felgyorsításában.2023-ra a lítium-ion ára várhatóan közel 100 dollár/kWh lesz.Az LFP-k lehetővé tehetik az autógyártók számára, hogy az ár helyett olyan tényezőket hangsúlyozzanak, mint a kényelem vagy az újratöltési idő.