Bateria LiFePO4

Els informes del tercer trimestre de 2021 de Tesla van anunciar una transició a les bateries LiFePO4 com a nou estàndard dels seus vehicles.Però què són exactament les bateries LiFePO4?

NOVA YORK, NOVA YORK, EUA, 26 de maig de 2022 / EINPresswire.com / — Són una millor alternativa a les bateries d'ió de liti?Com es diferencien aquestes bateries d'altres bateries?

Introducció a les bateries LiFePO4

Una bateria de fosfat de ferro de liti (LFP) és una bateria d'ions de liti amb velocitats de càrrega i descàrrega més ràpides.És una bateria recarregable amb LiFePO4 com a càtode i un elèctrode de carboni gràfic amb suport metàl·lic com a ànode.

Les bateries LiFePO4 tenen una densitat d'energia més baixa que les bateries d'ions de liti i tensions de funcionament més baixes.Tenen una baixa taxa de descàrrega amb corbes horitzontals i són més segurs que els ions de liti.Aquestes bateries també es coneixen com a bateries de ferrofosfat de liti.

La invenció de les bateries LiFePO4

Les bateries LiFePO4 van ser inventades per John B. Goodenough i Arumugam Manthiram.Van ser dels primers a determinar els materials utilitzats en les bateries d'ions de liti.Els materials de l'ànode no són ideals per a bateries d'ions de liti a causa de la seva tendència a curtcircuits immediats.

Els científics van trobar que els materials de càtode són millors en comparació amb els càtodes de la bateria d'ions de liti.Això es nota especialment en les variants de la bateria LiFePO4.Milloren l'estabilitat i la conductivitat i milloren una varietat d'altres aspectes.

Actualment, les bateries LiFePO4 es troben a tot arreu i tenen diverses aplicacions, inclòs l'ús en vaixells, sistemes solars i vehicles.Les bateries LiFePO4 no tenen cobalt i són menys cares que la majoria de les alternatives.No és tòxic i té una vida útil més llarga.

Especificacions de la bateria LFP -

La funció dels sistemes de gestió de bateries en bateries LFP

Les bateries LFP estan compostes per més que només cèl·lules connectades;tenen un sistema que garanteix que la bateria es mantingui dins dels límits de seguretat.Un sistema de gestió de la bateria (BMS) protegeix, controla i supervisa la bateria en condicions de funcionament per garantir la seguretat i allargar la vida útil de la bateria.

La funció dels sistemes de gestió de bateries a les bateries LFP -

Tot i que les cèl·lules de fosfat de ferro de liti són més tolerants, no obstant això, són propenses a sobretensions durant la càrrega, la qual cosa redueix el rendiment.El material emprat al càtode podria deteriorar-se i perdre la seva estabilitat.El BMS regula la sortida de cada cel·la i assegura que es mantingui la tensió màxima de la bateria.

A mesura que els materials de l'elèctrode es degraden, la subtensió es converteix en una preocupació severa.Si la tensió d'alguna cel·la cau per sota d'un llindar especificat, el BMS desconnecta la bateria del circuit.També serveix com a protector de seguretat en condicions de sobreintensitat i tancarà el seu funcionament durant un curtcircuit.

Bateries LiFePO4 vs. Bateries d'ions de liti

Les bateries LiFePO4 no són adequades per a dispositius portàtils com ara rellotges.Estan sota una densitat d'energia més baixa que qualsevol altra baterie de liti.No obstant això, són el millor per a sistemes d'energia solar, vehicles recreatius, carros de golf, vaixells de baix i motocicletes elèctriques.

★Un dels principals avantatges d'aquestes bateries és el seu cicle de vida.

Aquestes bateries poden durar més de 4 vegades més que altres.Són més segurs i poden assolir fins al 100% de profunditat de descàrrega, el que significa que es poden utilitzar durant un període més llarg.

A continuació es mostren motius addicionals pels quals aquestes bateries són una millor alternativa a les bateries d'ió de liti.

★ Baix cost

Les bateries LFP estan compostes de ferro i fòsfor, extretes a gran escala i són econòmiques.S'estima que el cost de les bateries LFP és fins a un 70 per cent més baix per kg que les bateries NMC riques en níquel.La seva composició química ofereix un avantatge de cost.Els preus de les cèl·lules més baixos reportats per a les bateries LFP van caure per sota dels 100 dòlars/kWh per primera vegada el 2020.

★ Petit impacte ambiental
Les bateries LFP no contenen níquel ni cobalt, que són cares i tenen un gran impacte ambiental.Aquestes bateries són recarregables, cosa que demostra la seva ecològica.

★ Millora de l'eficiència i el rendiment
Les bateries LFP són conegudes pel seu llarg cicle de vida, cosa que les converteix en una opció popular per a aplicacions que requereixen una sortida d'energia fiable i constant al llarg del temps.Aquestes bateries experimenten taxes de pèrdua de capacitat més lentes que altres bateries d'ions de liti, cosa que ajuda a preservar el seu rendiment a llarg termini.A més, tenen una tensió de funcionament més baixa, el que resulta en menys resistència interna i velocitats de càrrega/descàrrega més ràpides.

★ Seguretat i estabilitat millorades
Les bateries LFP són tèrmicament i químicament estables, per tant, tenen menys probabilitats d'explotar o incendiar-se.LFP produeix una sisena part de la calor del NMC ric en níquel.Com que l'enllaç Co-O és més fort a les bateries LFP, els àtoms d'oxigen s'alliberen més lentament si es fan curtcircuits o s'escalfen.A més, no queda liti a les cèl·lules completament carregades, cosa que les fa molt resistents a la pèrdua d'oxigen en comparació amb les reaccions exotèrmiques observades en altres cèl·lules de liti.

★ Petit i lleuger
Les bateries LFP són gairebé un 50% més lleugeres que les bateries d'òxid de manganès de liti.Són fins a un 70% més lleugeres que les bateries de plom-àcid.Quan utilitzeu una bateria LiFePO4 en un vehicle, feu servir menys gas i teniu més maniobrabilitat.També són petits i compactes, la qual cosa us permet estalviar espai al vostre scooter, vaixell, RV o aplicació industrial.

Bateries LiFePO4 enfront de bateries sense liti
Les bateries que no són de liti tenen una sèrie d'avantatges, però és probable que es substitueixin a mig termini donat el potencial de les noves bateries LiFePo4, ja que la tecnologia més antiga és cara i menys eficient.

☆ Bateries de plom àcid
Les bateries de plom-àcid poden semblar rendibles al principi, però acaben sent més cares a llarg termini.Això es deu al fet que requereixen un manteniment i una substitució més freqüents.Una bateria LiFePO4 durarà 2-4 vegades més sense necessitat de manteniment.

☆ Bateries de gel
Les bateries de gel, com les bateries LiFePO4, no requereixen recàrregues freqüents i no perden càrrega mentre s'emmagatzemen.Però les bateries de gel es carreguen a un ritme més lent.Cal desconnectar-los tan aviat com estiguin completament carregats per evitar la destrucció.

☆ Bateries AGM
Tot i que les bateries AGM tenen un alt risc de danyar-se per sota del 50% de la capacitat, les bateries LiFePO4 es poden descarregar completament sense cap risc de dany.A més, és difícil mantenir-los.

Aplicacions per a bateries LiFePO4
Les bateries LiFePO4 tenen moltes aplicacions valuoses, incloses

●Barques de pesca i caiacs: podeu passar més temps a l'aigua amb menys temps de càrrega i més temps de funcionament.Menys pes proporciona un maneig més fàcil i un reducció de velocitat durant les competicions de pesca d'alt nivell.

●Patinets i ciclomotors de mobilitat: no hi ha cap pes mort per frenar-vos.Carregueu la bateria a una capacitat inferior a la plena per a viatges espontanis sense danyar-la.

●Configuracions solars: porteu bateries lleugeres LiFePO4 allà on la vida us porti (fins i tot amunt d'una muntanya o fora de la xarxa) per aprofitar l'energia del sol.

●Ús comercial: aquestes són les bateries de liti més segures i resistents, la qual cosa les fa ideals per a aplicacions industrials com ara màquines de terra, portes levades i molt més.

A més, les bateries de fosfat de ferro de liti alimenten molts altres dispositius com ara llanternes, cigarrets electrònics, equips de ràdio, il·luminació d'emergència i altres articles.

Possibilitats d'implementació de LFP a gran escala
Tot i que les bateries LFP són menys cares i més estables que les alternatives, la densitat d'energia ha estat una barrera important per a l'adopció generalitzada.Les bateries LFP tenen una densitat d'energia molt menor, que oscil·la entre el 15 i el 25%.Tanmateix, això està canviant utilitzant elèctrodes més gruixuts com els que s'utilitzen al Model 3 fabricat a Xangai, que té una densitat d'energia de 359 Wh/litre.

A causa del llarg cicle de vida de les bateries LFP, tenen més capacitat que les bateries d'ions de liti de pes comparable.Això significa que la densitat d'energia d'aquestes bateries serà més similar amb el temps.

Un altre obstacle per a l'adopció massiva és que la Xina ha dominat el mercat a causa de la gran quantitat de patents LFP.A mesura que caduquen aquestes patents, s'especula que la producció de LFP, com la fabricació de vehicles, es localitzarà.

Els principals fabricants d'automòbils com Ford, Volkswagen i Tesla utilitzen cada cop més la tecnologia substituint les formulacions de níquel o cobalt.El recent anunci de Tesla en la seva actualització trimestral és només el començament.Tesla també va oferir una breu actualització del seu paquet de bateries 4680, que tindrà una densitat d'energia i un abast més elevats.També és possible que Tesla utilitzi la construcció "cell-to-pack" per condensar més cèl·lules i acomodar una menor densitat d'energia.

Malgrat la seva edat,LFPi la reducció dels costos de la bateria pot ser fonamental per accelerar l'adopció massiva de vehicles elèctrics.El 2023, s'espera que els preus dels ions de liti siguin propers als 100 dòlars/kWh.Els LFP poden permetre als fabricants d'automòbils posar èmfasi en factors com ara la comoditat o el temps de recàrrega en lloc de només el preu.