Батареяи LiFePO4

Ҳисоботи семоҳаи сеюми соли 2021-и Tesla гузариш ба батареяҳои LiFePO4-ро ҳамчун стандарти нав дар мошинҳои худ эълон кард. Аммо батареяҳои LiFePO4 дар асл чистанд?

Ню-Йорк, Ню-Йорк, ИМА, 26 майи соли 2022 /EINPresswire.com / — Оё онҳо алтернативаи беҳтаре ба батареяҳои Li-Ion мебошанд? Ин батареяҳо аз дигар батареяҳо чӣ фарқ мекунанд?

Муқаддима ба батареяҳои LiFePO4

Батареяи литий-ионӣ-фосфат (LFP) як батареяи литий-ионӣ бо суръати тезтар пуркунӣ ва холӣшавӣ мебошад. Он батареяи пуршаванда бо LiFePO4 ҳамчун катод ва электроди карбонии графитӣ бо пушти металлӣ ҳамчун анод мебошад.

Батареяҳои LiFePO4 нисбат ба батареяҳои литий-ион зичии энергияи камтар ва шиддатҳои кори пасттар доранд. Онҳо суръати холӣшавии паст бо каҷҳои уфуқӣ доранд ва нисбат ба литий-ион бехатартаранд. Ин батареяҳо инчунин бо номи батареяҳои литий-феррофосфат маълуманд.

Ихтирои батареяҳои LiFePO4

Батареяҳои LiFePO4 аз ҷониби Ҷон Б. Гуденаф ва Арумугам Мантирам ихтироъ шудаанд. Онҳо яке аз аввалинҳо буданд, ки маводҳои истифодашударо дар батареяҳои литий-ион муайян карданд. Маводҳои анодӣ барои батареяҳои литий-ионӣ мувофиқ нестанд, зеро онҳо майли кӯтоҳмуддати фаврӣ доранд.

Олимон муайян карданд, ки маводҳои катодӣ нисбат ба катодҳои батареяҳои литий-ионӣ беҳтаранд. Ин махсусан дар вариантҳои батареяҳои LiFePO4 ба назар мерасад. Онҳо устуворӣ ва гузаронандагии барқро беҳтар мекунанд ва як қатор ҷанбаҳои дигарро беҳтар мекунанд.

Имрӯзҳо, батареяҳои LiFePO4 дар ҳама ҷо мавҷуданд ва дорои замимаҳои гуногун, аз ҷумла истифода дар қаиқҳо, системаҳои офтобӣ ва воситаҳои нақлиёт мебошанд. Батареяҳои LiFePO4 аз кобалт холӣ буда, нисбат ба аксари алтернативаҳо арзонтаранд. Онҳо заҳролуд нестанд ва мӯҳлати нигоҳдории онҳо дарозтар аст.

Хусусиятҳои батареяи LFP -

Вазифаи системаҳои идоракунии батарея дар батареяҳои LFP

Батареяҳои LFP аз бештар аз ҳуҷайраҳои пайвастшуда иборатанд; онҳо системае доранд, ки таъмини дар ҳудуди бехатар мондани батареяро таъмин мекунад. Системаи идоракунии батарея (BMS) батареяро дар шароити корӣ муҳофизат, назорат ва назорат мекунад, то амниятро таъмин кунад ва мӯҳлати кори батареяро дароз кунад.

Вазифаи системаҳои идоракунии батарея дар батареяҳои LFP -

Сарфи назар аз он, ки ҳуҷайраҳои литий-оҳан-фосфат тобовартаранд, онҳо ҳангоми пуркунӣ ба шиддати аз ҳад зиёд майл доранд, ки ин самаранокиро коҳиш медиҳад. Маводи истифодашуда барои катод метавонад эҳтимолан бад шавад ва устувории худро гум кунад. BMS баромади ҳар як ҳуҷайраро танзим мекунад ва таъмин менамояд, ки шиддати ҳадди аксари батарея нигоҳ дошта шавад.

Ҳангоми вайрон шудани маводҳои электрод, пастшиддат боиси нигаронии ҷиддӣ мегардад. Агар шиддати ягон элемент аз ҳадди муайяншуда паст шавад, BMS батареяро аз занҷир ҷудо мекунад. Он инчунин ҳамчун монеаи пуштибон дар ҳолати ҷараёни аз ҳад зиёд хизмат мекунад ва ҳангоми кӯтоҳмуддат кори онро қатъ мекунад.

Батареяҳои LiFePO4 ва батареяҳои литий-ионӣ

Батареяҳои LiFePO4 барои дастгоҳҳои пӯшидашаванда, ба монанди соатҳо, мувофиқ нестанд. Онҳо нисбат ба ҳама гуна батареяҳои дигари литий зичии энергияи камтар доранд. Аммо, онҳо беҳтарин чиз барои системаҳои энергияи офтобӣ, RV, аробаҳои голф, қаиқҳои басс ва мотосиклҳои барқӣ мебошанд.

★Яке аз бартариҳои асосии ин батареяҳо мӯҳлати кори онҳост.

Ин батареяҳо метавонанд нисбат ба дигарон беш аз 4 маротиба дарозтар кор кунанд. Онҳо бехатартаранд ва метавонанд то 100% чуқурии холӣшавӣ дошта бошанд, ки ин маънои онро дорад, ки онҳоро метавон барои муддати тӯлонӣ истифода бурд.

Дар зер сабабҳои иловагии он оварда шудаанд, ки чаро ин батареяҳо алтернативаи беҳтаре ба батареяҳои Li-ion мебошанд.

★Арзиши паст

Батареяҳои LFP аз оҳан ва фосфор иборатанд, ки дар миқёси бузург истихроҷ карда мешаванд ва арзон мебошанд. Арзиши батареяҳои LFP нисбат ба батареяҳои NMC, ки аз никел бой мебошанд, то 70 фоиз барои як кг камтар арзёбӣ мешавад. Таркиби кимиёвии он бартарии хароҷотро фароҳам меорад. Нархи пасттарини гузоришшудаи батареяҳои LFP бори аввал дар соли 2020 аз 100 доллар/кВт/соат поён рафт.

★Таъсири ночизи экологӣ
Батареяҳои LFP никел ё кобалт надоранд, ки гарон буда, таъсири калон ба муҳити зист доранд. Ин батареяҳо қобили барқгиранд, ки аз ҷиҳати экологӣ тоза будани онҳоро нишон медиҳад.

★Беҳтар шудани самаранокӣ ва иҷрои кор
Батареяҳои LFP бо давраи тӯлонии умри худ машҳуранд, ки онҳоро барои барномаҳое, ки дар тӯли вақт ба қувваи боэътимод ва доимӣ ниёз доранд, интихоби маъмул мегардонад. Ин батареяҳо нисбат ба дигар батареяҳои литий-ион суръати пасттари талафи иқтидорро аз сар мегузаронанд, ки ба нигоҳ доштани кори онҳо дар муддати тӯлонӣ мусоидат мекунад. Илова бар ин, онҳо шиддати кори пасттар доранд, ки боиси муқовимати дохилии камтар ва суръати тезтари пуркунӣ/холӣ мегардад.

★Бехатарӣ ва устувории беҳтаршуда
Батареяҳои LFP аз ҷиҳати гармӣ ва кимиёвӣ устуворанд, аз ин рӯ, эҳтимолияти таркиш ё оташ гирифтани онҳо камтар аст. LFP як шашуми гармии NMC-и бой аз никелро истеҳсол мекунад. Азбаски пайванди Co-O дар батареяҳои LFP қавитар аст, атомҳои оксиген дар сурати кӯтоҳмуддат ё аз ҳад зиёд гарм шудан сусттар озод мешаванд. Ғайр аз ин, дар ҳуҷайраҳои пурра заряднок литий боқӣ намемонад, ки онҳоро дар муқоиса бо аксуламалҳои экзотермикии дигар ҳуҷайраҳои литий ба талафоти оксиген хеле тобовар мегардонад.

★Хурд ва сабук
Батареяҳои LFP қариб 50% нисбат ба батареяҳои оксиди литий-марганец сабуктаранд. Онҳо то 70% нисбат ба батареяҳои сурб-кислота сабуктаранд. Вақте ки шумо батареяи LiFePO4-ро дар мошин истифода мебаред, шумо камтар бензин истифода мебаред ва қобилияти бештари маневрӣ доред. Онҳо инчунин хурд ва паймонанд, ки ба шумо имкон медиҳанд, ки дар скутер, қаиқ, RV ё барномаи саноатии худ ҷойро сарфа кунед.

Батареяҳои LiFePO4 ва батареяҳои ғайрилитий
Батареяҳои ғайрилитий як қатор бартариҳо доранд, аммо эҳтимол дорад, ки онҳо дар миёнамӯҳлат иваз карда шаванд, зеро технологияи кӯҳна гарон ва камтар самаранок аст.

☆Батареяҳои кислотаи сурб
Батареяҳои сурб-кислота дар аввал метавонанд аз ҷиҳати хароҷот самаранок ба назар расанд, аммо дар муддати тӯлонӣ онҳо гаронтар мешаванд. Ин аз он сабаб аст, ки онҳо ба нигоҳдорӣ ва ивазкунии зуд-зудтар ниёз доранд. Батареяи LiFePO4 2-4 маротиба дарозтар кор мекунад, бе ягон нигоҳдорӣ.

☆Батареяҳои гелӣ
Батареяҳои гелӣ, ба монанди батареяҳои LiFePO4, ба пуркунии зуд-зуд ниёз надоранд ва ҳангоми нигоҳдорӣ зарядашонро гум намекунанд. Аммо батареяҳои гелӣ бо суръати сусттар заряд мегиранд. Барои пешгирӣ аз вайроншавӣ, онҳоро бояд фавран аз барқ ​​ҷудо кард.

☆Батареяҳои AGM
Дар ҳоле ки батареяҳои AGM хатари баланди вайроншавӣ дар камтар аз 50% иқтидор доранд, батареяҳои LiFePO4-ро бе ягон хатари вайроншавӣ пурра холӣ кардан мумкин аст. Ғайр аз ин, нигоҳ доштани онҳо душвор аст.

Барномаҳо барои батареяҳои LiFePO4
Батареяҳои LiFePO4 бисёр барномаҳои арзишманд доранд, аз ҷумла

●Қаиқҳо ва каякҳои моҳидорӣ: Шумо метавонед вақти бештарро дар об бо вақти камтари пуркунӣ ва вақти тӯлонитари парвоз гузаронед. Вазни камтар идоракуниро осонтар мекунад ва ҳангоми мусобиқаҳои моҳидории пуриқтидор суръати баландро кам мекунад.

●Скутерҳо ва мопедҳои мобилӣ: Ҳеҷ вазни холие барои суст кардани суръати шумо вуҷуд надорад. Барои сафарҳои худсарона бе осеб расонидан, батареяи худро то иқтидори пурраи он пур кунед.

●Конфигуратсияҳои офтобӣ: Батареяҳои сабуки LiFePO4-ро дар ҳар ҷое, ки ҳаёт шуморо мебарад (ҳатто ба кӯҳ ё берун аз шабака), барои истифода аз нерӯи офтоб бо худ бибаред.

●Истифодаи тиҷоратӣ: Инҳо батареяҳои литийии бехатартарин ва мустаҳкамтарин мебошанд, ки онҳоро барои истифода дар саноат, аз қабили мошинҳои фаршӣ, дарвозаҳои лифт ва ғайра беҳтарин мегардонад.

Ғайр аз ин, батареяҳои литий-оҳан фосфат бисёр дастгоҳҳои дигарро, аз қабили чароғҳо, сигорҳои электронӣ, таҷҳизоти радиоӣ, равшании фаврӣ ва дигар ашёро бо барқ ​​таъмин мекунанд.

Имкониятҳо барои татбиқи LFP-и васеъмиқёс
Гарчанде ки батареяҳои LFP нисбат ба батареяҳои алтернативӣ арзонтар ва устувортаранд, зичии энергия монеаи назаррасе дар истифодаи васеъ ба шумор меравад. Батареяҳои LFP зичии энергияи хеле пасттар доранд ва аз 15 то 25% -ро ташкил медиҳанд. Аммо, ин бо истифода аз электродҳои ғафстар ба монанди электродҳое, ки дар Model 3-и истеҳсоли Шанхай истифода мешаванд ва зичии энергияи онҳо 359 Вт/соат/литр аст, тағйир меёбад.

Аз сабаби давраи тӯлонии умри батареяҳои LFP, онҳо нисбат ба батареяҳои Li-ion бо вазни муқоисашаванда иқтидори бештар доранд. Ин маънои онро дорад, ки зичии энергияи ин батареяҳо бо мурури замон бештар монанд хоҳад шуд.

Монеаи дигаре дар роҳи қабули оммавӣ ин аст, ки Чин аз сабаби шумораи зиёди патентҳои LFP дар бозор ҳукмронӣ кардааст. Бо ба охир расидани мӯҳлати ин патентҳо, тахминҳо вуҷуд доранд, ки истеҳсоли LFP, мисли истеҳсоли воситаҳои нақлиёт, ба таври маҳаллӣ амалӣ карда мешавад.

Истеҳсолкунандагони бузурги автомобилӣ ба монанди Форд, Фольксваген ва Тесла бо иваз кардани формулаҳои никел ё кобалт, ин технологияро бештар истифода мебаранд. Эълони ахири Тесла дар навсозии семоҳаи худ танҳо оғоз аст. Тесла инчунин навсозии кӯтоҳеро дар бораи батареяи 4680-и худ пешниҳод кард, ки зичии энергия ва масофаи баландтари фаъолият хоҳад дошт. Инчунин имконпазир аст, ки Тесла аз сохтори "ба-ба-ба-баста" барои ғунҷоиши ҳуҷайраҳои бештар ва мутобиқ шудан ба зичии энергияи пасттар истифода барад.

Бо вуҷуди синну солаш,LFPва коҳиши хароҷоти батарея метавонад дар суръат бахшидан ба қабули оммавии мошинҳои барқӣ муҳим бошад. То соли 2023, интизор меравад, ки нархи литий-ион ба 100 доллар/кВт/соат наздик шавад. LFP-ҳо метавонанд ба истеҳсолкунандагони автомобил имкон диҳанд, ки ба ҷои нарх ба омилҳо ба монанди қулайӣ ё вақти пуркунии барқ ​​диққат диҳанд.