LiFePO4 батареясы

Tesla компаниясының 2021 жылдың 3-ші тоқсанындағы есептері көліктеріндегі жаңа стандарт ретінде LiFePO4 батареяларына көшуді жариялады.Бірақ LiFePO4 батареялары дегеніміз не?

НЬЮ-ЙОРК, НЬЮ-ЙОРК, АҚШ, 26 мамыр, 2022 жыл /EINPresswire.com/ — Олар литий-ионды батареяларға жақсы балама ма?Бұл батареялардың басқа батареялардан айырмашылығы неде?

LiFePO4 батареяларымен таныстыру

Литий темір фосфатты батарея (LFP) - зарядтау және зарядсыздандыру жылдамдығы жылдамырақ литий-ионды батарея.Бұл катод ретінде LiFePO4 бар қайта зарядталатын батарея және анод ретінде металл тірегі бар графиттік көміртекті электрод.

LiFePO4 батареялары литий-ионды батареяларға қарағанда энергия тығыздығы төмен және жұмыс кернеуі төмен.Олардың көлденең қисықтары бар разряд жылдамдығы төмен және литий-ионға қарағанда қауіпсіз.Бұл батареялар литий феррофосфатты батареялар ретінде де белгілі.

LiFePO4 батареяларының өнертабысы

LiFePO4 батареяларын Джон Б. Гуденоф және Арумугам Мантирам ойлап тапқан.Олар литий-иондық аккумуляторларда қолданылатын материалдарды анықтаған алғашқылардың бірі болды.Анодтық материалдар литий-иондық аккумуляторлар үшін өте қолайлы емес, себебі олардың тез қысқа тұйықталу үрдісі бар.

Ғалымдар катодты материалдар литий-ионды аккумуляторлық катодтармен салыстырғанда жақсырақ екенін анықтады.Бұл әсіресе LiFePO4 батарея нұсқаларында байқалады.Олар тұрақтылық пен өткізгіштікті жақсартады және әртүрлі басқа аспектілерді жақсартады.

Бұл күндері LiFePO4 батареялары барлық жерде кездеседі және әртүрлі қолданбаларға ие, соның ішінде қайықтарда, күн жүйелерінде және көліктерде қолданылады.LiFePO4 батареялары кобальтсыз және көптеген баламаларға қарағанда арзанырақ.Ол улы емес және сақтау мерзімі ұзағырақ.

LFP батареясының техникалық сипаттамалары -

LFP батареяларындағы батареяларды басқару жүйелерінің қызметі

LFP батареялары тек жалғанған ұяшықтардан тұрады;оларда батареяның қауіпсіз шектерде сақталуын қамтамасыз ететін жүйе бар.Батареяны басқару жүйесі (BMS) қауіпсіздікті қамтамасыз ету және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін жұмыс жағдайында батареяны қорғайды, басқарады және бақылайды.

LFP батареяларындағы батареяны басқару жүйелерінің функциясы -

Литий темір фосфат жасушаларының төзімділігіне қарамастан, олар зарядтау кезінде шамадан тыс кернеуге бейім, бұл өнімділікті төмендетеді.Катодқа қолданылатын материал тозуы және тұрақтылығын жоғалтуы мүмкін.BMS әрбір ұяшық шығысын реттейді және батареяның максималды кернеуінің сақталуын қамтамасыз етеді.

Электрод материалдары нашарлаған сайын, кернеудің төмендеуі қатты алаңдаушылық тудырады.Кез келген ұяшықтың кернеуі белгіленген шекті мәннен төмен түссе, BMS батареяны тізбектен ажыратады.Ол сондай-ақ шамадан тыс ток жағдайында кері тоқтату функциясын орындайды және қысқа тұйықталу кезінде жұмысын тоқтатады.

LiFePO4 батареялары литий-ионды батареяларға қарсы

LiFePO4 батареялары сағаттар сияқты киілетін құрылғыларға жарамайды.Олар кез келген басқа литий батареяларына қарағанда энергия тығыздығы төмен.Дегенмен, олар күн энергиясы жүйелері, RVs, гольф арбалары, басс қайықтары және электр мотоциклдері үшін ең жақсы нәрсе.

★Бұл аккумуляторлардың басты артықшылықтарының бірі - олардың қызмет ету мерзімі.

Бұл батареялар басқаларға қарағанда 4 есе ұзағырақ жұмыс істей алады.Олар қауіпсіз және 100% төгу тереңдігіне дейін жетуі мүмкін, яғни оларды ұзақ уақыт бойы пайдалануға болады.

Төменде бұл батареялардың литий-ионды батареяларға жақсы балама болуының қосымша себептері берілген.

★Төмен құны

LFP аккумуляторлары темір мен фосфордан тұрады, үлкен көлемде өндіріледі және арзан.LFP батареяларының құны никельге бай NMC батареяларына қарағанда кг үшін 70 пайызға төмен деп бағаланады.Оның химиялық құрамы шығындардың артықшылығын қамтамасыз етеді.LFP аккумуляторларының ұялы телефондарының ең төмен бағалары 2020 жылы алғаш рет 100 доллар/кВтсағ төмен түсті.

★Қоршаған ортаға шағын әсер
LFP батареяларында никель немесе кобальт жоқ, олар қымбат және қоршаған ортаға үлкен әсер етеді.Бұл батареялар қайта зарядталады, бұл олардың экологиялық тазалығын көрсетеді.

★Жақсартылған тиімділік пен өнімділік
LFP батареялары ұзақ қызмет ету циклімен танымал, бұл оларды уақыт өте сенімді және тұрақты қуат шығысын қажет ететін қолданбалар үшін танымал таңдау жасайды.Бұл батареялар басқа литий-ионды батареяларға қарағанда сыйымдылықты жоғалту жылдамдығын баяулайды, бұл олардың өнімділігін ұзақ мерзімде сақтауға көмектеседі.Бұған қоса, олардың жұмыс кернеуі төмен, нәтижесінде ішкі қарсылық аз болады және заряд/разряд жылдамдығы жоғарылайды.

★Жақсартылған қауіпсіздік пен тұрақтылық
LFP батареялары термиялық және химиялық тұрғыдан тұрақты, сондықтан олардың жарылуы немесе өртену ықтималдығы аз.LFP никельге бай NMC жылуының алтыдан бір бөлігін шығарады.LFP батареяларында Co-O байланысы күшті болғандықтан, қысқа тұйықталу немесе қызып кету кезінде оттегі атомдары баяу шығарылады.Сонымен қатар, толық зарядталған жасушаларда литий қалмайды, бұл басқа литий жасушаларында байқалатын экзотермиялық реакциялармен салыстырғанда оларды оттегінің жоғалуына жоғары төзімді етеді.

★Шағын және жеңіл
LFP батареялары литий марганец оксиді батареяларына қарағанда шамамен 50% жеңіл.Олар қорғасын-қышқылды аккумуляторларға қарағанда 70%-ға дейін жеңіл.Көлікте LiFePO4 аккумуляторын пайдаланған кезде сіз газды аз пайдаланасыз және маневр қабілеті жоғары болады.Олар сонымен қатар шағын және ықшам, бұл скутерде, қайықта, RV немесе өнеркәсіптік қолданбада орынды үнемдеуге мүмкіндік береді.

LiFePO4 батареялары литий емес батареяларға қарсы
Литий емес батареялардың бірқатар артықшылықтары бар, бірақ олар жаңа LiFePo4 батареяларының әлеуетін ескере отырып, орта мерзімде ауыстырылуы мүмкін, өйткені ескі технология қымбат және тиімділігі төмен.

☆Қорғасын қышқылды аккумуляторлар
Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар бастапқыда үнемді болып көрінуі мүмкін, бірақ ұзақ мерзімді перспективада олар қымбатырақ болады.Бұл олардың жиі жөндеуді және ауыстыруды қажет ететіндігіне байланысты.LiFePO4 батареясы техникалық қызмет көрсетуді қажет етпестен 2-4 есе ұзағырақ қызмет етеді.

☆Гельдік батареялар
LiFePO4 батареялары сияқты гельдік батареялар жиі қайта зарядтауды қажет етпейді және сақтау кезінде зарядын жоғалтпайды.Бірақ гельдік батареялар баяу зарядталады.Бұзылуын болдырмау үшін олар толығымен зарядталған кезде ажыратылуы керек.

☆AGM батареялары
AGM батареяларының сыйымдылығы 50%-дан төмен зақымдалу қаупі жоғары болса да, LiFePO4 батареяларын зақымдау қаупінсіз толығымен зарядсыздандыруға болады.Сонымен қатар, оларды ұстап тұру қиын.

LiFePO4 батареяларына арналған қолданбалар
LiFePO4 батареяларының көптеген құнды қолданбалары бар, соның ішінде

●Балық аулау қайықтары мен каяктар: зарядтау уақыты аз және ұзақ жұмыс уақытымен суда көбірек уақыт жұмсай аласыз.Аз салмақ балық аулау жарыстары кезінде жеңіл басқаруды және жылдамдықты арттыруды қамтамасыз етеді.

●Ұтқыр скутерлер мен мопедтер: сізді баяулататын өлі салмақ жоқ.Батареяны зақымдамай, өздігінен жүру үшін толық сыйымдылығынан аз зарядтаңыз.

●Күн конфигурациялары: Күн қуатын пайдалану үшін жеңіл LiFePO4 батареяларын өмір сізді қайда апарса да (тіпті тауға немесе желіден тыс жерде) алып жүріңіз.

●Коммерциялық пайдалану: Бұл ең қауіпсіз, ең берік литий батареялары, оларды еден машиналары, көтергіш қақпалар және т.б. сияқты өнеркәсіптік қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.

Сонымен қатар, литий-темір фосфат батареялары көптеген басқа құрылғыларды, мысалы, фонарьларды, электронды темекілерді, радиожабдықтарды, апаттық жарықтандыруды және басқа заттарды қуаттайды.

Кең ауқымды LFP енгізу мүмкіндіктері
LFP батареялары баламаларға қарағанда арзанырақ және тұрақтырақ болғанымен, энергияның тығыздығы кең таралуда айтарлықтай кедергі болды.LFP батареяларының энергия тығыздығы әлдеқайда төмен, ол 15-25% аралығында болады.Дегенмен, бұл энергия тығыздығы 359 Вт сағ/литр болатын Шанхайда жасалған Модель 3 сияқты қалың электродтарды қолдану арқылы өзгереді.

LFP батареяларының ұзақ қызмет ету мерзіміне байланысты олар салыстырмалы салмақтағы литий-ионды батареяларға қарағанда көбірек сыйымдылыққа ие.Бұл бұл батареялардың энергия тығыздығы уақыт өте келе ұқсас болады дегенді білдіреді.

Жаппай асырап алудың тағы бір кедергісі - Қытайдың LFP патенттерінің көп болуына байланысты нарықта үстемдік етуі.Бұл патенттердің мерзімі біткендіктен, көлік өндірісі сияқты LFP өндірісі локализацияланады деген болжам бар.

Ford, Volkswagen және Tesla сияқты ірі автомобиль өндірушілер никель немесе кобальт құрамдарын ауыстыру арқылы технологияны көбірек пайдаланады.Тоқсан сайынғы жаңартуда Tesla-ның жақында жариялағаны тек бастамасы ғана.Tesla сонымен қатар энергия тығыздығы мен ауқымы жоғары болатын 4680 батарея жинағын қысқаша жаңартуды ұсынды.Сондай-ақ, Tesla көбірек ұяшықтарды конденсациялау және энергияның төмен тығыздығын орналастыру үшін «жасушадан қаптамаға» конструкцияны қолдануы мүмкін.

Жасына қарамастан,LFPжәне аккумуляторлық шығындардың төмендеуі EV-ді жаппай қабылдауды жеделдету үшін маңызды болуы мүмкін.2023 жылға қарай литий-ион бағасы 100 доллар/кВт/сағ шамасында болады деп күтілуде.LFP автоөндірушілерге жай ғана баға емес, ыңғайлылық немесе қайта зарядтау уақыты сияқты факторларды атап өтуге мүмкіндік береді.