Bateri LiFePO4

Laporan Suku Ketiga Tesla 2021 mengumumkan peralihan kepada bateri LiFePO4 sebagai standard baharu dalam kenderaannya. Tetapi apakah sebenarnya bateri LiFePO4?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 26 Mei 2022 /EINPresswire.com / — Adakah ia alternatif yang lebih baik untuk bateri Li-Ion? Bagaimanakah bateri ini berbeza daripada bateri lain?

Pengenalan kepada Bateri LiFePO4

Bateri litium besi fosfat (LFP) ialah bateri litium-ion dengan kadar pengecasan dan penyahcasan yang lebih pantas. Ia merupakan bateri yang boleh dicas semula dengan LiFePO4 sebagai katod dan elektrod karbon grafit dengan sokongan logam sebagai anod.

Bateri LiFePO4 mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah daripada bateri litium-ion dan voltan operasi yang lebih rendah. Ia mempunyai kadar nyahcas yang rendah dengan lengkungan mendatar dan lebih selamat daripada Li-ion. Bateri ini juga dikenali sebagai bateri litium ferofosfat.

Ciptaan Bateri LiFePO4

Bateri LiFePO4 dicipta oleh John B. Goodenough dan Arumugam Manthiram. Mereka adalah antara yang pertama menentukan bahan yang digunakan dalam bateri litium-ion. Bahan anod tidak sesuai untuk bateri litium-ion kerana kecenderungannya untuk litar pintas serta-merta.

Para saintis mendapati bahawa bahan katod adalah lebih baik berbanding katod bateri litium-ion. Ini amat ketara dalam varian bateri LiFePO4. Ia meningkatkan kestabilan dan kekonduksian serta menambah baik pelbagai aspek lain.

Pada masa kini, bateri LiFePO4 terdapat di mana-mana dan mempunyai pelbagai aplikasi, termasuk penggunaan dalam bot, sistem solar dan kenderaan. Bateri LiFePO4 bebas kobalt dan lebih murah daripada kebanyakan alternatif. Ia tidak toksik dan mempunyai jangka hayat yang lebih lama.

Spesifikasi Bateri LFP -

Fungsi Sistem Pengurusan Bateri dalam Bateri LFP

Bateri LFP terdiri daripada lebih daripada sekadar sel yang bersambung; ia mempunyai sistem yang memastikan bateri kekal dalam had selamat. Sistem pengurusan bateri (BMS) melindungi, mengawal dan memantau bateri di bawah keadaan operasi untuk memastikan keselamatan dan memanjangkan hayat bateri.

Fungsi Sistem Pengurusan Bateri dalam Bateri LFP -

Walaupun sel litium besi fosfat lebih bertoleransi, ia tetap terdedah kepada voltan lampau semasa pengecasan, yang mengurangkan prestasi. Bahan yang digunakan untuk katod mungkin berpotensi merosot dan kehilangan kestabilannya. BMS mengawal output setiap sel dan memastikan voltan maksimum bateri dikekalkan.

Apabila bahan elektrod terdegradasi, voltan bawah menjadi kebimbangan yang serius. Jika voltan mana-mana sel jatuh di bawah ambang yang ditentukan, BMS akan memutuskan sambungan bateri daripada litar. Ia juga berfungsi sebagai penghalang dalam keadaan arus lampau dan akan menghentikan operasinya semasa litar pintas.

Bateri LiFePO4 vs. Bateri Litium-Ion

Bateri LiFePO4 tidak sesuai untuk peranti boleh pakai seperti jam tangan. Ia mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah berbanding bateri litium yang lain. Walau bagaimanapun, ia adalah yang terbaik untuk sistem tenaga solar, RV, kereta golf, bot bass dan motosikal elektrik.

★Salah satu kelebihan utama bateri ini ialah jangka hayat kitarannya.

Bateri ini boleh bertahan lebih 4x lebih lama daripada yang lain. Ia lebih selamat dan boleh mencapai kedalaman nyahcas sehingga 100%, yang bermaksud ia boleh digunakan untuk tempoh yang lebih lama.

Berikut adalah sebab-sebab tambahan mengapa bateri ini merupakan alternatif yang lebih baik kepada bateri Li-ion.

★Kos Rendah

Bateri LFP terdiri daripada besi dan fosforus, dilombong pada skala yang sangat besar, dan murah. Kos bateri LFP dianggarkan sebanyak 70 peratus lebih rendah setiap kg berbanding bateri NMC yang kaya dengan nikel. Komposisi kimianya memberikan kelebihan kos. Harga sel terendah yang dilaporkan untuk bateri LFP jatuh di bawah $100/kWh buat kali pertama pada tahun 2020.

★Kesan Alam Sekitar yang Kecil
Bateri LFP tidak mengandungi nikel atau kobalt, yang mahal dan mempunyai impak alam sekitar yang besar. Bateri ini boleh dicas semula yang menunjukkan keramahan alamnya.

★Kecekapan dan Prestasi yang Dipertingkatkan
Bateri LFP dikenali kerana kitaran hayatnya yang panjang, menjadikannya pilihan popular untuk aplikasi yang memerlukan output kuasa yang andal dan konsisten dari semasa ke semasa. Bateri ini mengalami kadar kehilangan kapasiti yang lebih perlahan berbanding bateri litium-ion yang lain, yang membantu mengekalkan prestasinya dalam jangka masa panjang. Selain itu, ia mempunyai voltan operasi yang lebih rendah, menghasilkan rintangan dalaman yang kurang dan kelajuan cas/nyahcas yang lebih pantas.

★Keselamatan dan Kestabilan yang Dipertingkatkan
Bateri LFP stabil secara terma dan kimia, oleh itu ia kurang berkemungkinan meletup atau terbakar. LFP menghasilkan satu perenam haba NMC yang kaya dengan nikel. Oleh kerana ikatan Co-O lebih kuat dalam bateri LFP, atom oksigen dibebaskan dengan lebih perlahan jika litar pintas atau terlalu panas. Tambahan pula, tiada litium yang tinggal dalam sel yang dicas penuh, menjadikannya sangat tahan terhadap kehilangan oksigen berbanding tindak balas eksotermik yang dilihat dalam sel litium lain.

★Kecil dan Ringan
Bateri LFP hampir 50% lebih ringan daripada bateri litium mangan oksida. Ia sehingga 70% lebih ringan daripada bateri asid plumbum. Apabila anda menggunakan bateri LiFePO4 di dalam kenderaan, anda menggunakan kurang petrol dan mempunyai lebih banyak kebolehgerakan. Ia juga kecil dan padat, membolehkan anda menjimatkan ruang pada skuter, bot, RV atau aplikasi perindustrian anda.

Bateri LiFePO4 vs. Bateri Bukan Litium
Bateri bukan litium mempunyai beberapa kelebihan tetapi berkemungkinan akan digantikan pada pertengahan tempoh memandangkan potensi bateri LiFePo4 baharu kerana teknologi lama adalah mahal dan kurang cekap.

☆Bateri Asid Plumbum
Bateri asid plumbum mungkin kelihatan menjimatkan kos pada mulanya, tetapi akhirnya ia menjadi lebih mahal dalam jangka masa panjang. Ini disebabkan oleh fakta bahawa ia memerlukan penyelenggaraan dan penggantian yang lebih kerap. Bateri LiFePO4 akan tahan 2-4 kali lebih lama tanpa memerlukan penyelenggaraan.

☆Bateri Gel
Bateri gel, seperti bateri LiFePO4, tidak memerlukan pengecasan semula yang kerap dan tidak kehilangan cas semasa disimpan. Tetapi bateri gel dicas pada kadar yang lebih perlahan. Ia perlu diputuskan sambungannya sebaik sahaja dicas sepenuhnya untuk mengelakkan kerosakan.

☆Bateri AGM
Walaupun bateri AGM berisiko tinggi untuk rosak di bawah kapasiti 50%, bateri LiFePO4 boleh dinyahcas sepenuhnya tanpa sebarang risiko kerosakan. Selain itu, sukar untuk mengekalkannya.

Aplikasi untuk Bateri LiFePO4
Bateri LiFePO4 mempunyai banyak aplikasi berharga, termasuk

●Bot Memancing dan Kayak: Anda boleh meluangkan lebih banyak masa di atas air dengan masa pengecasan yang lebih singkat dan masa operasi yang lebih lama. Berat yang lebih rendah memudahkan pengendalian dan mengurangkan kelajuan semasa pertandingan memancing yang berisiko tinggi.

●Skuter dan moped mobiliti: Tiada beban mati yang akan memperlahankan anda. Cas bateri anda kepada kapasiti kurang daripada penuh untuk perjalanan spontan tanpa merosakkannya.

●Konfigurasi solar: Bawalah bateri LiFePO4 yang ringan ke mana sahaja anda membawa kehidupan (walaupun mendaki gunung atau di luar grid) untuk memanfaatkan kuasa matahari.

●Kegunaan komersial: Ini adalah bateri litium yang paling selamat dan paling kuat yang menjadikannya sesuai untuk aplikasi perindustrian seperti mesin lantai, pintu lif dan banyak lagi.

Tambahan pula, bateri litium besi fosfat memberi kuasa kepada banyak peranti lain seperti lampu suluh, rokok elektronik, peralatan radio, lampu kecemasan dan barangan lain.

Kemungkinan untuk Pelaksanaan LFP Skala Lebar
Walaupun bateri LFP lebih murah dan lebih stabil berbanding alternatif lain, ketumpatan tenaga telah menjadi penghalang yang ketara kepada penggunaan yang meluas. Bateri LFP mempunyai ketumpatan tenaga yang jauh lebih rendah, antara 15 dan 25%. Walau bagaimanapun, ini berubah menggunakan elektrod yang lebih tebal seperti yang digunakan dalam Model 3 buatan Shanghai, yang mempunyai ketumpatan tenaga 359Wh/liter.

Disebabkan kitaran hayat bateri LFP yang panjang, ia mempunyai kapasiti yang lebih besar daripada bateri Li-ion yang mempunyai berat yang setanding. Ini bermakna ketumpatan tenaga bateri ini akan menjadi lebih serupa dari semasa ke semasa.

Satu lagi halangan kepada penerimaan besar-besaran ialah China telah menguasai pasaran kerana banyaknya paten LFP. Apabila paten ini tamat tempoh, terdapat spekulasi bahawa pengeluaran LFP, seperti pembuatan kenderaan, akan dilokalisasikan.

Pembuat kereta utama seperti Ford, Volkswagen dan Tesla semakin banyak menggunakan teknologi ini dengan menggantikan formulasi nikel atau kobalt. Pengumuman baru-baru ini oleh Tesla dalam kemas kini suku tahunannya hanyalah permulaan. Tesla juga menyediakan kemas kini ringkas mengenai pek bateri 4680nya, yang akan mempunyai ketumpatan dan julat tenaga yang lebih tinggi. Tesla juga mungkin akan menggunakan pembinaan "sel-ke-pek" untuk memekatkan lebih banyak sel dan menampung ketumpatan tenaga yang lebih rendah.

Walaupun usianya sudah lanjut,LFPdan pengurangan kos bateri mungkin penting dalam mempercepatkan penggunaan EV secara besar-besaran. Menjelang 2023, harga litium-ion dijangka hampir mencecah $100/kWh. LFP mungkin membolehkan pengeluar kereta menekankan faktor seperti kemudahan atau masa cas semula dan bukan sekadar harga.