LiFePO4 batteri

Teslas 2021 Q3-rapporter tillkännagav en övergång till LiFePO4-batterier som den nya standarden i sina fordon.Men vad är egentligen LiFePO4-batterier?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 26 maj 2022 /EINPresswire.com / — Är de ett bättre alternativ till Li-Ion-batterier?Hur skiljer sig dessa batterier från andra batterier?

Introduktion till LiFePO4-batterier

Ett litiumjärnfosfatbatteri (LFP) är ett litiumjonbatteri med snabbare laddnings- och urladdningshastigheter.Det är ett uppladdningsbart batteri med LiFePO4 som katod och en grafitkolelektrod med metallisk baksida som anod.

LiFePO4-batterier har lägre energitäthet än litiumjonbatterier och lägre driftsspänningar.De har en låg urladdningshastighet med horisontella kurvor och är säkrare än Li-ion.Dessa batterier är också kända som litiumferrofosfatbatterier.

Uppfinningen av LiFePO4-batterier

LiFePO4-batterier uppfanns av John B. Goodenough och Arumugam Manthiram.De var bland de första som bestämde vilka material som användes i litiumjonbatterier.Anodmaterial är inte idealiska för litiumjonbatterier på grund av deras tendens till omedelbar kortslutning.

Forskare fann att katodmaterial är bättre jämfört med litiumjonbatterikatoder.Detta märks särskilt i LiFePO4-batterivarianterna.De förbättrar stabilitet och konduktivitet och förbättrar en mängd andra aspekter.

Nuförtiden finns LiFePO4-batterier överallt och har olika tillämpningar, inklusive användning i båtar, solsystem och fordon.LiFePO4-batterier är koboltfria och billigare än de flesta alternativ.Det är giftfritt och har längre hållbarhet.

LFP-batterispecifikationer -

Funktionen hos batterihanteringssystem i LFP-batterier

LFP-batterier består av mer än bara anslutna celler;de har ett system som säkerställer att batteriet håller sig inom säkra gränser.Ett batterihanteringssystem (BMS) skyddar, kontrollerar och övervakar batteriet under driftsförhållanden för att säkerställa säkerhet och förlänga batteriets livslängd.

Funktionen för batterihanteringssystem i LFP-batterier -

Trots att litiumjärnfosfatceller är mer toleranta är de ändå benägna att överspänningar under laddning, vilket minskar prestandan.Materialet som används till katoden kan potentiellt försämras och förlora sin stabilitet.BMS reglerar varje cells utgång och ser till att batteriets maximala spänning bibehålls.

När elektrodmaterialen försämras blir underspänning ett allvarligt problem.Om någon cells spänning faller under ett specificerat tröskelvärde, kopplar BMS från batteriet från kretsen.Den fungerar också som backspärr i överströmstillstånd och kommer att stänga av dess drift under kortslutning.

LiFePO4-batterier kontra litiumjonbatterier

LiFePO4-batterierna är inte lämpliga för bärbara enheter som klockor.De har en lägre energitäthet än alla andra litiumbatterier.Men de är det bästa för solenergisystem, husbilar, golfbilar, basbåtar och elektriska motorcyklar.

★En av de största fördelarna med dessa batterier är deras livslängd.

Dessa batterier kan hålla över 4 gånger längre än andra.De är säkrare och kan nå upp till 100 % urladdningsdjup, vilket innebär att de kan användas under en längre period.

Nedan finns ytterligare anledningar till varför dessa batterier är ett bättre alternativ till Li-ion-batterier.

★ Låg kostnad

LFP-batterier är sammansatta av järn och fosfor, bryts i enorm skala och är billiga.Kostnaden för LFP-batterier beräknas vara så mycket som 70 procent lägre per kg än nickelrika NMC-batterier.Dess kemiska sammansättning ger en kostnadsfördel.De lägsta rapporterade cellpriserna för LFP-batterier sjönk under 100 USD/kWh för första gången 2020.

★ Liten miljöpåverkan
LFP-batterier innehåller inte nickel eller kobolt, vilket är dyra och har stor miljöpåverkan.Dessa batterier är uppladdningsbara vilket visar deras miljövänlighet.

★ Förbättrad effektivitet och prestanda
LFP-batterier är kända för sin långa livscykel, vilket gör dem till ett populärt val för applikationer som kräver pålitlig och konsekvent uteffekt över tid.Dessa batterier upplever långsammare kapacitetsförluster än andra litiumjonbatterier, vilket hjälper till att bevara deras prestanda på lång sikt.Dessutom har de en lägre driftsspänning, vilket resulterar i mindre internt motstånd och snabbare laddnings-/urladdningshastigheter.

★ Förbättrad säkerhet och stabilitet
LFP-batterier är termiskt och kemiskt stabila, så de är mindre benägna att explodera eller fatta eld.LFP producerar en sjättedel av värmen från nickelrik NMC.Eftersom Co-O-bindningen är starkare i LFP-batterier frigörs syreatomer långsammare om de kortsluts eller överhettas.Dessutom finns inget litium kvar i fulladdade celler, vilket gör dem mycket resistenta mot syreförlust jämfört med de exoterma reaktioner som ses i andra litiumceller.

★ Liten och lätt
LFP-batterier är nästan 50 % lättare än litiummanganoxidbatterier.De är upp till 70 % lättare än blybatterier.När du använder ett LiFePO4-batteri i ett fordon använder du mindre gas och har mer manövrerbarhet.De är också små och kompakta, vilket gör att du kan spara utrymme på din skoter, båt, husbil eller industriapplikation.

LiFePO4-batterier vs. icke-litiumbatterier
Icke-litiumbatterier har ett antal fördelar men kommer sannolikt att bytas ut på medellång sikt med tanke på potentialen hos de nya LiFePo4-batterierna eftersom äldre teknik är dyr och mindre effektiv.

☆ Blybatterier
Blybatterier kan tyckas vara kostnadseffektiva till en början, men de blir dyrare på lång sikt.Detta beror på att de kräver mer frekvent underhåll och utbyte.Ett LiFePO4-batteri räcker 2-4 gånger längre utan behov av underhåll.

☆ Gel batterier
Gelbatterier, som LiFePO4-batterier, kräver inte frekvent laddning och tappar inte laddningen när de förvaras.Men gelbatterier laddas långsammare.De måste kopplas bort så snart de är fulladdade för att undvika förstörelse.

☆AGM-batterier
Medan AGM-batterier löper en hög risk att skadas under 50 % kapacitet, kan LiFePO4-batterier laddas ur helt utan risk för skador.Dessutom är det svårt att hålla dem uppe.

Applikationer för LiFePO4-batterier
LiFePO4-batterier har många värdefulla applikationer, inklusive

●Fiskebåtar och kajaker: Du kan spendera mer tid på vattnet med kortare laddningstid och längre körtid.Mindre vikt ger enklare hantering och en fartgupp under fisketävlingar med hög insats.

●Scootrar och mopeder: Det finns ingen egenvikt som bromsar dig.Ladda ditt batteri till mindre än full kapacitet för spontana resor utan att skada det.

●Solkonfigurationer: Bär lätta LiFePO4-batterier vart än livet tar dig (även upp på ett berg eller utanför nätet) för att utnyttja solens kraft.

●Kommersiell användning: Dessa är de säkraste, tuffaste litiumbatterierna vilket gör dem idealiska för industriella applikationer som golvmaskiner, bakluckor och mer.

Dessutom driver litiumjärnfosfatbatterier många andra enheter som ficklampor, elektroniska cigaretter, radioutrustning, nödbelysning och andra föremål.

Möjligheter för LFP-implementering i stor skala
Medan LFP-batterier är billigare och mer stabila än alternativ, har energitätheten varit ett betydande hinder för utbredd användning.LFP-batterier har en mycket lägre energitäthet, mellan 15 och 25 %.Men detta förändras med tjockare elektroder som de som används i Shanghai-tillverkade Model 3, som har en energitäthet på 359Wh/liter.

På grund av den långa livscykeln för LFP-batterier har de större kapacitet än Li-ion-batterier med jämförbar vikt.Detta innebär att energitätheten för dessa batterier kommer att bli mer lika med tiden.

Ett annat hinder för massadoption är att Kina har dominerat marknaden på grund av mängden LFP-patent.Eftersom dessa patent löper ut finns det spekulationer om att LFP-produktion, liksom fordonstillverkning, kommer att lokaliseras.

Stora biltillverkare som Ford, Volkswagen och Tesla använder tekniken i allt högre grad genom att ersätta nickel- eller koboltformuleringar.Det senaste tillkännagivandet från Tesla i sin kvartalsuppdatering är bara början.Tesla gav också en kort uppdatering om sitt 4680-batteripaket, som kommer att ha högre energitäthet och räckvidd.Det är också möjligt att Tesla kommer att använda "cell-to-pack"-konstruktion för att kondensera fler celler och tillgodose lägre energitäthet.

Trots sin ålder,LFPoch minskningen av batterikostnaderna kan vara avgörande för att påskynda användningen av massabilar.Till 2023 förväntas litiumjonpriserna vara nära $100/kWh.LFP:er kan göra det möjligt för biltillverkare att betona faktorer som bekvämlighet eller laddningstid snarare än bara priset.