LiFePO4 батареясы

Tesla компаниясынын 2021-жылдын 3-чейрегиндеги отчетторунда унааларында жаңы стандарт катары LiFePO4 батареяларына өтүү жарыяланган. Бирок LiFePO4 батареялары деген эмне?

НЬЮ-ЙОРК, НЬЮ-ЙОРК, АКШ, 2022-жылдын 26-майы /EINPresswire.com / — Алар Li-Ion батареяларына жакшыраак альтернативабы? Бул батареялар башка батареялардан эмнеси менен айырмаланат?

LiFePO4 батареяларына киришүү

Литий темир фосфаты (LFP) батареясы – бул тезирээк заряддоо жана разряддоо ылдамдыгына ээ литий-иондук батарея. Ал катод катары LiFePO4 жана анод катары металл негизи бар графит көмүртек электроду бар кайра заряддалуучу батарея.

LiFePO4 батареяларынын энергия тыгыздыгы литий-иондук батареяларга караганда төмөн жана иштөө чыңалуулары төмөн. Алардын разряд ылдамдыгы горизонталдуу ийри сызыктары менен төмөн жана литий-иондук батареяларга караганда коопсуз. Бул батареялар литий-феррофосфаттык батареялар катары да белгилүү.

LiFePO4 батареяларынын ойлоп табылышы

LiFePO4 батареяларын Джон Б. Гуденаф жана Арумугам Мантирам ойлоп табышкан. Алар литий-иондук батареяларда колдонулган материалдарды биринчилерден болуп аныкташкан. Аноддук материалдар литий-иондук батареялар үчүн идеалдуу эмес, анткени алар дароо кыска туташууга жакын.

Окумуштуулар катод материалдары литий-иондук батарея катоддоруна салыштырмалуу жакшыраак экенин аныкташкан. Бул өзгөчө LiFePO4 батареяларынын варианттарында байкалат. Алар туруктуулукту жана өткөрүмдүүлүктү жогорулатат жана башка бир катар аспектилерди жакшыртат.

Бүгүнкү күндө LiFePO4 батареялары бардык жерде кездешет жана алар ар кандай колдонмолорго ээ, анын ичинде кайыктарда, күн энергиясы системаларында жана унааларда колдонулат. LiFePO4 батареялары кобальтсыз жана башка альтернативаларга караганда арзаныраак. Ал уулуу эмес жана сактоо мөөнөтү узагыраак.

LFP батареясынын мүнөздөмөлөрү -

LFP батареяларындагы батареяны башкаруу системаларынын функциясы

LFP батарейкалары жөн гана туташкан клеткалардан эмес, батареянын коопсуз чегинде болушун камсыз кылган системага ээ. Батареяны башкаруу системасы (BMS) коопсуздукту камсыз кылуу жана батареянын иштөө мөөнөтүн узартуу үчүн батареяны иштөө шарттарында коргойт, башкарат жана көзөмөлдөйт.

LFP батареяларындагы батареяны башкаруу системаларынын функциясы -

Литий темир фосфатынын элементтери чыдамкайыраак болгонуна карабастан, алар заряддоо учурунда ашыкча чыңалууга дуушар болушат, бул өндүрүмдүүлүктү төмөндөтөт. Катодго колдонулган материал начарлап, туруктуулугун жоготушу мүмкүн. BMS ар бир элементтин кубаттуулугун жөнгө салат жана батареянын максималдуу чыңалуусу сакталып турушун камсыздайт.

Электрод материалдары начарлаган сайын, чыңалуунун төмөндүгү олуттуу көйгөйгө айланат. Эгерде кандайдыр бир элементтин чыңалуусу белгиленген чектен төмөн түшсө, BMS батареяны чынжырдан ажыратат. Ал ошондой эле ашыкча ток учурунда арткы тосмо катары кызмат кылат жана кыска туташуу учурунда анын иштешин токтотот.

LiFePO4 батареялары жана литий-иондук батареялар

LiFePO4 батарейкалары сааттар сыяктуу кийилүүчү түзмөктөргө ылайыктуу эмес. Алардын энергия тыгыздыгы башка литий батареяларына караганда төмөн. Бирок, алар күн энергиясы системалары, автофургондор, гольф арабалар, басс-катерлер жана электр мотоциклдери үчүн эң жакшы нерсе.

★Бул батареялардын негизги артыкчылыктарынын бири - алардын иштөө мөөнөтү.

Бул батареялар башкаларга караганда 4 эседен ашык убакытка чейин иштей алат. Алар коопсуз жана 100% тереңдикке чейин разряддала алат, бул аларды узак убакытка колдонсо болот дегенди билдирет.

Төмөндө бул батарейкалардын литий-иондук батарейкаларга жакшыраак альтернатива болушунун кошумча себептери келтирилген.

★Арзан баа

LFP батареялары темир жана фосфордон турат, алар абдан чоң масштабда казылып алынат жана арзан. LFP батареяларынын баасы никельге бай NMC батареяларына караганда кг үчүн 70 пайызга чейин арзан деп болжолдонууда. Анын химиялык курамы баа жагынан артыкчылык берет. LFP батареяларынын эң төмөнкү баалары 2020-жылы биринчи жолу 100 доллар/кВт/сааттан төмөн түштү.

★Айлана-чөйрөгө тийгизген кичинекей таасири
LFP батареяларында никель же кобальт жок, алар кымбат жана айлана-чөйрөгө чоң таасирин тийгизет. Бул батареялар кайра заряддалуучу, бул алардын экологиялык жактан таза экенин көрсөтүп турат.

★Натыйжалуулуктун жана иштин натыйжалуулугунун жогорулашы
LFP батареялары узак иштөө цикли менен белгилүү, бул аларды убакыттын өтүшү менен ишенимдүү жана туруктуу кубаттуулукту талап кылган колдонмолор үчүн популярдуу тандоого айлантат. Бул батареялардын кубаттуулукту жоготуу ылдамдыгы башка литий-иондук батареяларга караганда жайыраак, бул алардын узак мөөнөттүү иштешин сактоого жардам берет. Мындан тышкары, алардын иштөө чыңалуусунун төмөндүгү бар, бул ички каршылыктын азайышына жана заряддоо/разряддоо ылдамдыгынын жогорулашына алып келет.

★Коопсуздук жана туруктуулук жогорулатылган
LFP батареялары термикалык жана химиялык жактан туруктуу, ошондуктан алардын жарылып же өрттөнүп кетиши ыктымалдыгы азыраак. LFP никельге бай NMCге караганда алтыдан бир жылуулук бөлүп чыгарат. LFP батареяларында Co-O байланышы күчтүү болгондуктан, кычкылтек атомдору кыска туташуу же ашыкча ысып кетүү учурунда жайыраак бөлүнүп чыгат. Андан тышкары, толук заряддалган батареяларда литий калбайт, бул аларды башка литий батареяларында байкалган экзотермикалык реакцияларга салыштырмалуу кычкылтектин жоголушуна абдан туруктуу кылат.

★Кичинекей жана жеңил
LFP батарейкалары литий-марганец кычкылынын батарейкаларына караганда дээрлик 50% жеңил. Алар коргошун-кислоталуу батарейкаларга караганда 70% га чейин жеңил. LiFePO4 батарейкасын унаада колдонгондо, сиз азыраак бензин сарптайсыз жана маневр жасоо мүмкүнчүлүгүңүз жогору болот. Алар ошондой эле кичинекей жана компакттуу, бул сизге скутериңизде, кайыгыңызда, автофургонуңузда же өнөр жайлык колдонмоңузда орун үнөмдөөгө мүмкүндүк берет.

LiFePO4 батареялары жана литий эмес батареялар
Литий эмес батареялардын бир катар артыкчылыктары бар, бирок эски технология кымбат жана натыйжалуу эмес болгондуктан, жаңы LiFePo4 батареяларынын потенциалын эске алганда, орто мөөнөттүү келечекте алмаштырылышы мүмкүн.

☆Коргошун кислотасы бар батареялар
Коргошун-кислоталуу аккумуляторлор башында үнөмдүү көрүнүшү мүмкүн, бирок узак мөөнөттүү келечекте алар кымбатыраак болуп калат. Бул аларды тез-тез тейлөөнү жана алмаштырууну талап кылгандыгы менен байланыштуу. LiFePO4 аккумулятору эч кандай тейлөөнү талап кылбастан 2-4 эсе узакка жетет.

☆Гель батареялары
Гель батареялары, LiFePO4 батареялары сыяктуу эле, тез-тез кайра заряддоону талап кылбайт жана сакталып турганда зарядын жоготпойт. Бирок гель батареялары жайыраак заряддалат. Алар толугу менен заряддалгандан кийин бузулуп калбашы үчүн ажыратылышы керек.

☆AGM батарейкалары
AGM батареялары кубаттуулугу 50% дан төмөн болгондо бузулуу коркунучу жогору болсо, LiFePO4 батареялары эч кандай бузулуу коркунучусуз толугу менен зарядсыздандырылышы мүмкүн. Ошондой эле, аларды заряддуу абалда кармап туруу кыйын.

LiFePO4 батареялары үчүн колдонулуштар
LiFePO4 батарейкаларынын көптөгөн баалуу колдонмолору бар, анын ичинде

●Балык уулоочу кайыктар жана байдаркалар: Сиз сууда көбүрөөк убакыт өткөрө аласыз, кубаттоо убактысы азыраак жана узак убакытка созулат. Аз салмак башкарууну жеңилдетип, балык уулоо боюнча мелдештерде ылдамдыкты азайтат.

●Кыймылдуу скутерлер жана мопеддер: Сизди жайлата турган эч кандай кошумча күч жок. Батареяңызды бузбай, өзүнөн-өзү жүрүү үчүн толук кубаттуулуктан төмөн кубаттаңыз.

●Күн энергиясы менен иштеген конфигурациялар: Күндүн энергиясын пайдалануу үчүн жеңил LiFePO4 батареяларын жашоо сизди кайда алып барбасын (тоого же электр тармагынан тышкары болсоңуз да) алып жүрүңүз.

●Коммерциялык колдонуу: Булар эң коопсуз жана эң бышык литий батареялары, бул аларды пол төшөөчү машиналар, көтөргүчтөр жана башкалар сыяктуу өнөр жай колдонмолору үчүн идеалдуу кылат.

Мындан тышкары, литий темир фосфат батареялары фонарь, электрондук тамекилер, радио жабдуулар, авариялык жарыктандыруу жана башка көптөгөн башка түзмөктөрдү кубаттайт.

Кең масштабдуу LFP ишке ашыруу мүмкүнчүлүктөрү
LFP батареялары альтернативалуу батареяларга караганда арзаныраак жана туруктуураак болгону менен, энергия тыгыздыгы кеңири жайылтууга олуттуу тоскоолдук болуп келген. LFP батареяларынын энергия тыгыздыгы бир топ төмөн, 15тен 25%га чейин. Бирок, бул Шанхайда жасалган Model 3 батареясында колдонулган сыяктуу калың электроддорду колдонууда өзгөрүп жатат, анын энергия тыгыздыгы литрине 359 Вт/саат.

LFP батареяларынын узак иштөө циклинен улам, алардын кубаттуулугу салыштырмалуу салмактагы литий-иондук батареяларга караганда көбүрөөк. Бул бул батареялардын энергия тыгыздыгы убакыттын өтүшү менен окшош болуп калаарын билдирет.

Массалык түрдө кабыл алууга дагы бир тоскоолдук - Кытайдын LFP патенттеринин көптүгүнөн улам рынокто үстөмдүк кылып келгени. Бул патенттердин мөөнөтү бүткөн сайын, автоунаа өндүрүшү сыяктуу эле LFP өндүрүшү да жергиликтүү деңгээлде болот деген божомолдор бар.

Ford, Volkswagen жана Tesla сыяктуу ири автоунаа өндүрүүчүлөр никель же кобальт формулаларын алмаштыруу менен бул технологияны барган сайын көбүрөөк колдонуп жатышат. Tesla компаниясынын кварталдык жаңыртуусунда жакында жарыяланганы башталышы гана. Tesla ошондой эле энергия тыгыздыгы жана диапазону жогору боло турган 4680 батарея блогу жөнүндө кыскача жаңыртуу берди. Ошондой эле, Tesla көбүрөөк батареяларды конденсациялоо жана энергия тыгыздыгынын төмөндүгүн камсыз кылуу үчүн "клеткадан пакетке" конструкциясын колдонушу мүмкүн.

Жашына карабастан,LFPжана батареялардын баасын төмөндөтүү электромобилдерди массалык түрдө колдонууну тездетүү үчүн абдан маанилүү болушу мүмкүн. 2023-жылга чейин литий-иондук баалардын кВт/саатына 100 долларга жакын болушу күтүлүүдө. LFPлер автоунаа өндүрүүчүлөргө жөн гана баа эмес, ыңгайлуулук же кайра заряддоо убактысы сыяктуу факторлорго басым жасоого мүмкүндүк берет.