Tesla-ს 2021 წლის მესამე კვარტალში გამოქვეყნდა LiFePO4 ბატარეებზე გადასვლა, როგორც ახალი სტანდარტი მის მანქანებში.მაგრამ კონკრეტულად რა არის LiFePO4 ბატარეები?
ნიუ იორკი, ნიუ იორკი, აშშ, 2022 წლის 26 მაისი /EINPresswire.com/ — არის თუ არა ისინი უკეთესი ალტერნატივა Li-Ion ბატარეებისთვის?რით განსხვავდება ეს ბატარეები სხვა ბატარეებისგან?
LiFePO4 ბატარეების შესავალი
ლითიუმის რკინის ფოსფატის (LFP) ბატარეა არის ლითიუმ-იონური ბატარეა, უფრო სწრაფი დატენვისა და განმუხტვის სიჩქარით.ეს არის მრავალჯერადი დატენვის ბატარეა LiFePO4-ით, როგორც კათოდი და გრაფიკული ნახშირბადის ელექტროდი მეტალის საყრდენით, როგორც ანოდი.
LiFePO4 ბატარეებს აქვთ უფრო დაბალი ენერგიის სიმკვრივე, ვიდრე ლითიუმ-იონური ბატარეები და დაბალი სამუშაო ძაბვა.მათ აქვთ დაბალი გამონადენი ბრტყელი მოსახვევებით და უფრო უსაფრთხოა ვიდრე Li-ion.ეს ბატარეები ასევე ცნობილია როგორც ლითიუმის ფეროფოსფატის ბატარეები.
LiFePO4 ბატარეების გამოგონება
LiFePO4 ბატარეებიგამოიგონეს John B. Goodenough და Arumugam Manthiram.ისინი პირველებმა დაადგინეს ლითიუმ-იონურ ბატარეებში გამოყენებული მასალები.ანოდური მასალები არ არის იდეალური ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის ადრეული მოკლე ჩართვის ტენდენციის გამო.
მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ კათოდური მასალები უკეთესია ლითიუმ-იონური ბატარეის კათოდებთან შედარებით.ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია LiFePO4 ბატარეის ვარიანტებში.ისინი აძლიერებენ სტაბილურობას და გამტარობას და აუმჯობესებენ სხვა ასპექტებს.
ამ დღეებში, LiFePO4 ბატარეები გვხვდება ყველგან და აქვთ სხვადასხვა აპლიკაციები, მათ შორის გამოყენება ნავებში, მზის სისტემებში და მანქანებში.LiFePO4 ბატარეები არ შეიცავს კობალტს და ნაკლებად ძვირია, ვიდრე ალტერნატივების უმეტესობა.ის არატოქსიკურია და აქვს უფრო ხანგრძლივი შენახვის ვადა.
LFP ბატარეის სპეციფიკაციები
წყარო
ბატარეის მართვის სისტემების ფუნქცია LFP ბატარეებში
LFP ბატარეები შედგება არა მხოლოდ დაკავშირებული უჯრედებისგან;მათ აქვთ სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს ბატარეის უსაფრთხო საზღვრებში ყოფნას.ბატარეის მართვის სისტემა (BMS) იცავს, აკონტროლებს და აკონტროლებს ბატარეას მუშაობის პირობებში, რათა უზრუნველყოს უსაფრთხოება და გაახანგრძლივოს ბატარეის ხანგრძლივობა.
ბატარეის მართვის სისტემების ფუნქცია LFP ბატარეებში
იმისდა მიუხედავად, რომ ლითიუმის რკინის ფოსფატის უჯრედები უფრო ტოლერანტულია, ისინი მაინც მიდრეკილნი არიან გადატვირთვის დროს ძაბვისკენ, რაც ამცირებს შესრულებას.კათოდისთვის გამოყენებული მასალა შესაძლოა გაუარესდეს და დაკარგოს სტაბილურობა.BMS არეგულირებს თითოეული უჯრედის გამომავალს და უზრუნველყოფს ბატარეის მაქსიმალური ძაბვის შენარჩუნებას.
ელექტროდის მასალების დეგრადაციასთან ერთად, ძაბვა სერიოზულ პრობლემად იქცევა.თუ რომელიმე უჯრედის ძაბვა დაეცემა გარკვეულ ზღურბლს ქვემოთ, BMS გამორთავს ბატარეას წრედიდან.ის ასევე ემსახურება როგორც საზურგე ჭარბი დენის პირობებში და გამორთავს მის მუშაობას მოკლე ჩართვის დროს.
LiFePO4 ბატარეები ლითიუმ-იონური ბატარეების წინააღმდეგ
LiFePO4 ბატარეები არ არის შესაფერისი ტარებადი მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა საათები.მათ აქვთ უფრო დაბალი ენერგიის სიმკვრივე, ვიდრე ნებისმიერი სხვა ლითიუმის ბატარეა.თუმცა, ისინი საუკეთესოა მზის ენერგიის სისტემებისთვის, RV-ებისთვის, გოლფის ურიკებისთვის, ბასის კატარებისთვის და ელექტრო მოტოციკლებისთვის.
ამ ბატარეების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა მათი ციკლის ხანგრძლივობაა.
ამ ბატარეებს შეუძლიათ სხვებთან შედარებით 4-ჯერ მეტ ხანს გაძლება.ისინი უფრო უსაფრთხოა და შეუძლიათ მიაღწიონ გამონადენის 100%-მდე სიღრმეს, რაც ნიშნავს, რომ მათი გამოყენება შეიძლება უფრო დიდი ხნის განმავლობაში.
ქვემოთ მოცემულია სხვა მიზეზები, თუ რატომ არის ეს ბატარეები Li-ion ბატარეების უკეთესი ალტერნატივა.
Დაბალი ფასი
LFP ბატარეები დამზადებულია რკინისა და ფოსფორისგან, მოპოვებული უზარმაზარი მასშტაბით და იაფია.LFP ბატარეების ღირებულება დაახლოებით 70 პროცენტით დაბალია კგ-ზე, ვიდრე ნიკელით მდიდარი NMC ბატარეები.მისი ქიმიური შემადგენლობა იძლევა ხარჯების უპირატესობას.LFP ბატარეების ყველაზე დაბალი მოხსენებული მობილური ფასი 2020 წელს პირველად დაეცა $100/კვტ/სთ-ზე ქვემოთ.
მცირე ზემოქმედება გარემოზე
LFP ბატარეები არ შეიცავს ნიკელს ან კობალტს, რომლებიც ძვირია და დიდ გავლენას ახდენს გარემოზე.ეს ბატარეები დატენვადია, რაც აჩვენებს მათ ეკოლოგიურობას.
გაუმჯობესებული ეფექტურობა და შესრულება
LFP ბატარეები ცნობილია მათი ხანგრძლივი სიცოცხლის ციკლით, რაც მათ პოპულარულ არჩევანს აქცევს აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ საიმედო და თანმიმდევრულ სიმძლავრეს დროთა განმავლობაში.ეს ბატარეები განიცდიან სიმძლავრის დაკარგვის ნელ სიჩქარეს, ვიდრე სხვა ლითიუმ-იონური ბატარეები, რაც ხელს უწყობს მათი მუშაობის შენარჩუნებას გრძელვადიან პერსპექტივაში.გარდა ამისა, მათ აქვთ დაბალი ოპერაციული ძაბვა, რის შედეგადაც ნაკლები შიდა წინააღმდეგობა და უფრო სწრაფი დატენვის/გამონადენის სიჩქარე.
გაძლიერებული უსაფრთხოება და სტაბილურობა
LFP ბატარეები თერმულად და ქიმიურად სტაბილურია, ამიტომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ აფეთქდეს ან დაიჭიროს ცეცხლი.LFP აწარმოებს ნიკელით მდიდარი NMC სითბოს მეექვსედს.იმის გამო, რომ Co-O კავშირი უფრო ძლიერია LFP ბატარეებში, ჟანგბადის ატომები უფრო ნელა გამოიყოფა მოკლე ჩართვით ან გადახურების შემთხვევაში.გარდა ამისა, სრულად დამუხტულ უჯრედებში ლითიუმი არ რჩება, რაც მათ უაღრესად მდგრადს ხდის ჟანგბადის დაკარგვის მიმართ სხვა ლითიუმის უჯრედების ეგზოთერმულ რეაქციებთან შედარებით.
პატარა და მსუბუქი
LFP ბატარეები თითქმის 50%-ით მსუბუქია, ვიდრე ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდის ბატარეები.ისინი 70%-მდე მსუბუქია ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეები.როდესაც იყენებთ LiFePO4 ბატარეას მანქანაში, თქვენ იყენებთ ნაკლებ გაზს და გაქვთ მეტი მანევრირება.ისინი ასევე მცირე და კომპაქტურია, რაც საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ სივრცე თქვენს სკუტერზე, ნავზე, RV-ზე ან სამრეწველო აპლიკაციაზე.
LiFePO4 ბატარეები არალითიუმის ბატარეების წინააღმდეგ
არალითიუმის ბატარეებს აქვთ მრავალი უპირატესობა, მაგრამ სავარაუდოდ შეიცვლება შუავადიან პერიოდში ახალი LiFePo4 ბატარეების პოტენციალის გათვალისწინებით, რადგან ძველი ტექნოლოგია ძვირი და ნაკლებად ეფექტურია.
ტყვიის მჟავა ბატარეები
ტყვიის მჟავა ბატარეები შეიძლება თავიდან ჩანდეს ეკონომიურად, მაგრამ გრძელვადიან პერსპექტივაში ისინი უფრო ძვირი აღმოჩნდებიან.ეს გამოწვეულია იმით, რომ მათ უფრო ხშირი მოვლა და შეცვლა სჭირდებათ.LiFePO4 ბატარეა იმუშავებს 2-4-ჯერ მეტხანს, ტექნიკური საჭიროების გარეშე.
გელის ბატარეები
გელის ბატარეები, როგორიცაა LiFePO4 ბატარეები, არ საჭიროებს ხშირ დატენვას და არ კარგავს დამუხტს შენახვისას.მაგრამ გელის ბატარეები უფრო ნელი ტემპით იტენება.მათი გათიშვა საჭიროა სრულად დატენვისთანავე, განადგურების თავიდან ასაცილებლად.
AGM ბატარეები
მიუხედავად იმისა, რომ AGM ბატარეები 50%-ზე ნაკლები სიმძლავრის დაზიანების მაღალი რისკის ქვეშ არიან, LiFePO4 ბატარეები შეიძლება მთლიანად განიტვირთოს დაზიანების რისკის გარეშე.ასევე, ძნელია მათი შენარჩუნება.
აპლიკაციები LiFePO4 ბატარეებისთვის
LiFePO4 ბატარეებს აქვთ მრავალი ღირებული პროგრამა, მათ შორის
სათევზაო ნავები და კაიაკები: შეგიძლიათ მეტი დრო გაატაროთ წყალზე ნაკლები დატენვის დროით და უფრო ხანგრძლივი მუშაობის დროს.ნაკლები წონა უზრუნველყოფს ადვილ მართვას და სიჩქარის შეკუმშვას მაღალი ფსონის თევზაობის შეჯიბრების დროს.
მობილურობის სკუტერები და მოპედები: არ არსებობს მკვდარი წონა, რომელიც შეანელებს თქვენს სიჩქარეს.დატენეთ თქვენი ბატარეა სრულ ტევადობაზე ნაკლები სპონტანური მოგზაურობისთვის მისი დაზიანების გარეშე.
მზის კონფიგურაციები: ატარეთ მსუბუქი LiFePO4 ბატარეები ყველგან, სადაც სიცოცხლე მიგიყვანთ (თუნდაც მთაზე ან ქსელის გარეთ) მზის ენერგიის გამოსაყენებლად.
კომერციული გამოყენება: ეს არის ყველაზე უსაფრთხო, გამძლე ლითიუმის ბატარეები, რაც მათ იდეალურს ხდის სამრეწველო აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა იატაკის მანქანები, ამწევი კარიბჭე და სხვა.
გარდა ამისა, ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები კვებავს ბევრ სხვა მოწყობილობას, როგორიცაა ფანრები, ელექტრონული სიგარეტები, რადიო აღჭურვილობა, გადაუდებელი განათება და სხვა ნივთები.
Wid-Scale LFP განხორციელების შესაძლებლობები
მიუხედავად იმისა, რომ LFP ბატარეები ნაკლებად ძვირი და უფრო სტაბილურია, ვიდრე ალტერნატივები, ენერგიის სიმკვრივე მნიშვნელოვანი ბარიერი იყო ფართო გამოყენებისთვის.LFP ბატარეებს აქვთ გაცილებით დაბალი ენერგიის სიმკვრივე, 15-დან 25%-მდე.თუმცა, ეს იცვლება უფრო სქელი ელექტროდების გამოყენებით, როგორიცაა შანხაიში წარმოებული Model 3-ში გამოყენებული, რომელსაც აქვს ენერგიის სიმკვრივე 359 Wh/l.
LFP ბატარეების ხანგრძლივი სასიცოცხლო ციკლის გამო, მათ აქვთ მეტი ტევადობა, ვიდრე შედარებითი წონის Li-ion ბატარეები.ეს ნიშნავს, რომ ამ ბატარეების ენერგიის სიმკვრივე დროთა განმავლობაში უფრო მსგავსი გახდება.
კიდევ ერთი ბარიერი მასობრივი მიღებისთვის არის ის, რომ ჩინეთი დომინირებს ბაზარზე LFP პატენტების დიდი რაოდენობის გამო.ამ პატენტების ვადის გასვლის შემდეგ, არსებობს ვარაუდი, რომ LFP წარმოება, ისევე როგორც მანქანების წარმოება, ლოკალიზდება.
ძირითადი ავტომწარმოებლები, როგორიცაა Ford, Volkswagen და Tesla, სულ უფრო ხშირად იყენებენ ტექნოლოგიას ნიკელის ან კობალტის ფორმულირებების ჩანაცვლებით.Tesla-ს ბოლო განცხადება კვარტალურ განახლებაში მხოლოდ დასაწყისია.Tesla-მ ასევე მიაწოდა მოკლე განახლება 4680 ბატარეის პაკეტზე, რომელსაც ექნება ენერგიის მაღალი სიმკვრივე და დიაპაზონი.ასევე შესაძლებელია, რომ Tesla გამოიყენებს კონსტრუქციას „უჯრედიდან შეფუთვამდე“ მეტი უჯრედის კონდენსაციისთვის და ენერგიის დაბალი სიმკვრივის დასაკმაყოფილებლად.
მიუხედავად მისი ასაკისა, LFP და ბატარეის ხარჯების შემცირება შეიძლება გადამწყვეტი იყოს EV-ის მასობრივი მიღების დაჩქარებისას.2023 წლისთვის ლითიუმ-იონის ფასები სავარაუდოდ იქნება $100/კვტ/სთ.LFP-ებმა შეიძლება ავტომწარმოებლებს საშუალება მისცენ ხაზი გაუსვან ფაქტორებს, როგორიცაა მოხერხებულობა ან დატენვის დრო და არა მხოლოდ ფასი.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-10-2022