Batería LiFePO4

Os informes do terceiro trimestre de 2021 de Tesla anunciaron unha transición ás baterías LiFePO4 como o novo estándar nos seus vehículos.Pero que son exactamente as baterías LiFePO4?

NOVA YORK, NOVA YORK, EUA, 26 de maio de 2022 /EINPresswire.com / — Son unha mellor alternativa ás baterías de ión-litio?En que se diferencian estas baterías doutras baterías?

Introdución ás baterías LiFePO4

Unha batería de fosfato de ferro e litio (LFP) é unha batería de iones de litio con velocidades de carga e descarga máis rápidas.É unha batería recargable con LiFePO4 como cátodo e un electrodo de carbono grafítico con soporte metálico como ánodo.

As baterías LiFePO4 teñen menor densidade de enerxía que as baterías de iones de litio e voltas de funcionamento máis baixas.Teñen unha baixa taxa de descarga con curvas horizontais e son máis seguros que o Li-ion.Estas baterías tamén se coñecen como baterías de ferrofosfato de litio.

A invención das baterías LiFePO4

As baterías LiFePO4 foron inventadas por John B. Goodenough e Arumugam Manthiram.Foron dos primeiros en determinar os materiais utilizados nas baterías de ión-litio.Os materiais do ánodo non son ideais para baterías de iones de litio debido á súa tendencia a curtocircuítos inmediatos.

Os científicos descubriron que os materiais do cátodo son mellores en comparación cos cátodos das baterías de ión-litio.Isto é especialmente notable nas variantes de batería LiFePO4.Melloran a estabilidade e a condutividade e melloran outros aspectos.

Hoxe en día, as baterías LiFePO4 atópanse en todas partes e teñen varias aplicacións, incluíndo o seu uso en barcos, sistemas solares e vehículos.As baterías LiFePO4 non teñen cobalto e son menos caras que a maioría das alternativas.Non é tóxico e ten unha vida útil máis longa.

Especificacións da batería LFP -

A función dos sistemas de xestión de baterías en baterías LFP

As baterías LFP están compostas por algo máis que só células conectadas;teñen un sistema que garante que a batería se manteña dentro dos límites seguros.Un sistema de xestión da batería (BMS) protexe, controla e supervisa a batería nas condicións de funcionamento para garantir a seguridade e prolongar a vida útil da batería.

A función dos sistemas de xestión de baterías en baterías LFP -

A pesar de que as células de fosfato de ferro de litio son máis tolerantes, son propensas a sobretensión durante a carga, o que reduce o rendemento.O material empregado no cátodo pode deteriorarse e perder a súa estabilidade.O BMS regula a saída de cada cela e garante que se manteña a tensión máxima da batería.

A medida que os materiais dos electrodos se degradan, a subtensión convértese nunha grave preocupación.Se a tensión de calquera cela cae por debaixo dun limiar especificado, o BMS desconecta a batería do circuíto.Tamén serve como antirretorno en caso de sobreintensidade e apagará o seu funcionamento durante un curtocircuíto.

Baterías LiFePO4 vs baterías de iones de litio

As baterías LiFePO4 non son adecuadas para dispositivos portátiles como reloxos.Están baixo unha densidade de enerxía máis baixa que calquera outra batería de litio.Non obstante, son o mellor para sistemas de enerxía solar, vehículos recreativos, carros de golf, barcos baixos e motocicletas eléctricas.

★Unha das principais vantaxes destas baterías é o seu ciclo de vida.

Estas baterías poden durar máis de 4 veces máis que outras.Son máis seguros e poden alcanzar ata o 100% de profundidade de descarga, o que significa que se poden utilizar durante un período máis prolongado.

A continuación móstranse razóns adicionais polas que estas baterías son unha mellor alternativa ás baterías de iones de litio.

★ Baixo custo

As baterías LFP están compostas de ferro e fósforo, extraídas a gran escala e son baratas.Estímase que o custo das baterías LFP é ata un 70 por cento máis baixo por kg que as baterías NMC ricas en níquel.A súa composición química proporciona unha vantaxe de custo.Os prezos máis baixos das baterías LFP baixaron por debaixo dos 100 dólares/kWh por primeira vez en 2020.

★Pequeno Impacto Ambiental
As baterías LFP non conteñen níquel ou cobalto, que son caras e teñen un gran impacto ambiental.Estas baterías son recargables, o que demostra a súa ecoloxía.

★ Mellora da eficiencia e do rendemento
As baterías LFP son coñecidas polo seu longo ciclo de vida, polo que son unha opción popular para aplicacións que requiren unha saída de enerxía fiable e consistente ao longo do tempo.Estas baterías experimentan taxas de perda de capacidade máis lentas que outras baterías de iones de litio, o que axuda a preservar o seu rendemento a longo prazo.Ademais, teñen unha tensión de funcionamento máis baixa, o que resulta en menos resistencia interna e velocidades de carga/descarga máis rápidas.

★Seguridade e estabilidade melloradas
As baterías LFP son térmicamente e químicamente estables, polo que teñen menos probabilidades de explotar ou incendiarse.A LFP produce un sexto da calor do NMC rico en níquel.Debido a que o enlace Co-O é máis forte nas baterías LFP, os átomos de osíxeno son liberados máis lentamente se se fai curtocircuíto ou se sobrequentan.Ademais, non queda litio nas células totalmente cargadas, polo que son moi resistentes á perda de osíxeno en comparación coas reaccións exotérmicas que se observan noutras células de litio.

★ Pequeno e lixeiro
As baterías LFP son case un 50% máis lixeiras que as baterías de óxido de litio e manganeso.Son ata un 70% máis lixeiras que as baterías de chumbo-ácido.Cando usas unha batería LiFePO4 nun vehículo, usas menos gasolina e tes máis manobra.Tamén son pequenos e compactos, o que lle permite aforrar espazo no seu scooter, barco, RV ou aplicación industrial.

Baterías LiFePO4 vs baterías sen litio
As baterías non de litio teñen unha serie de vantaxes, pero é probable que sexan substituídas a medio prazo dado o potencial das novas baterías LiFePo4 xa que a tecnoloxía máis antiga é cara e menos eficiente.

☆ Baterías de plomo ácido
As baterías de chumbo-ácido poden parecer rendibles ao principio, pero acaban sendo máis caras a longo prazo.Isto débese ao feito de que requiren un mantemento e substitución máis frecuentes.Unha batería LiFePO4 durará 2-4 veces máis sen necesidade de mantemento.

☆ Baterías de xel
As baterías de xel, como as baterías LiFePO4, non requiren recargas frecuentes e non perden carga mentres se almacenan.Pero as baterías de xel cárganse a un ritmo máis lento.Deben desconectarse en canto estean completamente cargados para evitar a súa destrución.

☆ Baterías AGM
Aínda que as baterías AGM corren un alto risco de danarse por debaixo do 50% da súa capacidade, as baterías LiFePO4 pódense descargar por completo sen ningún risco de danos.Ademais, é difícil mantelos.

Aplicacións para baterías LiFePO4
As baterías LiFePO4 teñen moitas aplicacións valiosas, incluíndo

●Barcos de pesca e kayaks: podes pasar máis tempo na auga con menos tempo de carga e maior tempo de execución.Menos peso proporciona un manexo máis sinxelo e un aumento de velocidade durante as competicións de pesca de alto risco.

●Patinetes e ciclomotores de mobilidade: non hai peso morto que che reduza.Cargue a súa batería a unha capacidade inferior á completa para viaxes espontáneas sen danala.

●Configuracións solares: leva baterías LiFePO4 lixeiras onde queiras a vida (incluso a unha montaña ou fóra da rede) para aproveitar a enerxía do sol.

●Uso comercial: son as baterías de litio máis seguras e resistentes, o que as fai idóneas para aplicacións industriais como máquinas de chan, compuertas levadizas e moito máis.

Ademais, as baterías de fosfato de ferro de litio alimentan moitos outros dispositivos, como lanternas, cigarros electrónicos, equipos de radio, iluminación de emerxencia e outros elementos.

Posibilidades de implementación de LFP a gran escala
Aínda que as baterías LFP son menos caras e máis estables que as alternativas, a densidade de enerxía foi unha barreira importante para a súa adopción xeneralizada.As baterías LFP teñen unha densidade de enerxía moito menor, que oscila entre o 15 e o 25%.Non obstante, isto está a cambiar usando electrodos máis grosos como os usados ​​no Modelo 3 de Shanghai, que ten unha densidade de enerxía de 359 Wh/litro.

Debido ao longo ciclo de vida das baterías LFP, teñen máis capacidade que as baterías de iones de litio de peso comparable.Isto significa que a densidade de enerxía destas baterías será máis similar co paso do tempo.

Outra barreira para a adopción masiva é que China dominou o mercado debido á gran cantidade de patentes LFP.A medida que caducan estas patentes, especúlase que a produción de LFP, como a fabricación de vehículos, estará localizada.

Os principais fabricantes de automóbiles como Ford, Volkswagen e Tesla utilizan cada vez máis a tecnoloxía substituíndo as formulacións de níquel ou cobalto.O recente anuncio de Tesla na súa actualización trimestral é só o comezo.Tesla tamén proporcionou unha breve actualización da súa batería 4680, que terá maior densidade de enerxía e alcance.Tamén é posible que Tesla utilice a construción "cell-to-pack" para condensar máis células e acomodar unha menor densidade de enerxía.

A pesar da súa idade,LFPe a redución dos custos da batería pode ser fundamental para acelerar a adopción masiva de vehículos eléctricos.Para 2023, espérase que os prezos dos ións de litio estean próximos aos 100 dólares/kWh.Os LFP poden permitir aos fabricantes de automóbiles enfatizar factores como a comodidade ou o tempo de recarga en lugar de só o prezo.