LiFePO4-akku

Teslan vuoden 2021 kolmannen neljänneksen raportit ilmoittivat siirtyvänsä LiFePO4-akkuihin uudeksi standardiksi ajoneuvoissaan.Mutta mitä LiFePO4-akut oikein ovat?

NEW YORK, NEW YORK, USA, 26. toukokuuta 2022 /EINPresswire.com / — Ovatko ne parempi vaihtoehto Li-Ion-akuille?Miten nämä akut eroavat muista akuista?

LiFePO4-akkujen esittely

Litium-rautafosfaattiakku (LFP) on litiumioniakku, jonka lataus- ja purkunopeus on nopeampi.Se on ladattava akku, jossa on LiFePO4 katodina ja grafiittihiilielektrodi, jossa on metallinen tausta anodina.

LiFePO4-akuilla on pienempi energiatiheys kuin litiumioniakuilla ja alhaisemmat käyttöjännitteet.Niillä on alhainen purkausnopeus vaakasuorilla käyrillä ja ne ovat turvallisempia kuin Li-ion.Nämä akut tunnetaan myös nimellä litiumferrofosfaattiakut.

LiFePO4-akkujen keksintö

LiFePO4-akut keksivät John B. Goodenough ja Arumugam Manthiram.He olivat ensimmäisten joukossa määrittäneet litiumioniakuissa käytetyt materiaalit.Anodimateriaalit eivät ole ihanteellisia litiumioniakuille, koska niillä on taipumusta välittömään oikosulkuun.

Tutkijat havaitsivat, että katodimateriaalit ovat parempia litiumioniakkuihin verrattuna.Tämä on erityisen havaittavissa LiFePO4-akkuversioissa.Ne parantavat vakautta ja johtavuutta ja parantavat monia muita näkökohtia.

Nykyään LiFePO4-akkuja löytyy kaikkialta, ja niillä on useita sovelluksia, mukaan lukien käyttö veneissä, aurinkosähköjärjestelmissä ja ajoneuvoissa.LiFePO4-akut ovat kobolttittomia ja halvempia kuin useimmat vaihtoehdot.Se on myrkytön ja sen säilyvyysaika on pidempi.

LFP-akun tekniset tiedot -

Akunhallintajärjestelmien toiminta LFP-akuissa

LFP-akut koostuvat muustakin kuin vain yhdistetyistä kennoista;niissä on järjestelmä, joka varmistaa, että akku pysyy turvarajoissa.Akunhallintajärjestelmä (BMS) suojaa, ohjaa ja valvoo akkua käyttöolosuhteissa turvallisuuden varmistamiseksi ja akun käyttöiän pidentämiseksi.

Akunhallintajärjestelmien toiminta LFP-akuissa -

Huolimatta siitä, että litiumrautafosfaattikennot ovat siedettävämpiä, ne ovat kuitenkin alttiita ylijännitteelle latauksen aikana, mikä heikentää suorituskykyä.Katodissa käytetty materiaali saattaa mahdollisesti huonontua ja menettää stabiilisuutensa.BMS säätelee jokaisen kennon tehoa ja varmistaa, että akun maksimijännite säilyy.

Kun elektrodimateriaalit hajoavat, alijännitteestä tulee vakava huolenaihe.Jos jonkin kennon jännite putoaa tietyn kynnyksen alle, BMS irrottaa akun virtapiiristä.Se toimii myös takaiskun estäjänä ylivirtatilassa ja sammuttaa toimintansa oikosulun aikana.

LiFePO4-akut vs. litiumioniakut

LiFePO4-akut eivät sovellu puetettaviin laitteisiin, kuten kelloihin.Niiden energiatiheys on pienempi kuin muiden litiumakkujen.Ne ovat kuitenkin parasta aurinkoenergiajärjestelmille, matkailuautoille, golfkärryille, bassoveneille ja sähkömoottoripyörille.

★ Yksi näiden akkujen tärkeimmistä eduista on niiden käyttöikä.

Nämä akut voivat kestää yli 4 kertaa pidempään kuin muut.Ne ovat turvallisempia ja voivat saavuttaa jopa 100 % purkaussyvyyden, mikä tarkoittaa, että niitä voidaan käyttää pidempään.

Alla on lisäsyitä, miksi nämä akut ovat parempi vaihtoehto Li-ion-akuille.

★Alhaiset kustannukset

LFP-akut koostuvat raudasta ja fosforista, louhitaan valtavassa mittakaavassa ja ovat edullisia.LFP-akkujen hinnan on arvioitu olevan jopa 70 prosenttia alhaisempi kilolta kuin nikkelirikkaiden NMC-akkujen.Sen kemiallinen koostumus tarjoaa kustannusedun.LFP-akkujen alhaisimmat raportoidut kennojen hinnat putosivat alle 100 dollaria/kWh ensimmäistä kertaa vuonna 2020.

★ Pieni ympäristövaikutus
LFP-akut eivät sisällä nikkeliä tai kobolttia, jotka ovat kalliita ja joilla on suuri ympäristövaikutus.Nämä akut ovat ladattavia, mikä osoittaa niiden ympäristöystävällisyyden.

★ Parempi tehokkuus ja suorituskyky
LFP-akut tunnetaan pitkästä elinkaarestaan, joten ne ovat suosittu valinta sovelluksiin, jotka vaativat luotettavaa ja tasaista tehoa ajan mittaan.Nämä akut menettävät kapasiteettia hitaammin kuin muut litiumioniakut, mikä auttaa säilyttämään niiden suorituskyvyn pitkällä aikavälillä.Lisäksi niillä on pienempi käyttöjännite, mikä vähentää sisäistä vastusta ja nopeampia lataus-/purkausnopeuksia.

★ Parannettu turvallisuus ja vakaus
LFP-akut ovat lämpö- ja kemiallisesti vakaita, joten ne räjähtävät tai syttyvät vähemmän.LFP tuottaa kuudesosan nikkelirikkaan NMC:n lämmöstä.Koska Co-O-sidos on vahvempi LFP-akuissa, happiatomit vapautuvat hitaammin, jos ne oikosuljetaan tai ylikuumenevat.Lisäksi litiumia ei jää täyteen varautuneisiin kennoihin, mikä tekee niistä erittäin vastustuskykyisiä happihäviölle verrattuna muissa litiumkennoissa havaittuihin eksotermisiin reaktioihin.

★ Pieni ja kevyt
LFP-akut ovat lähes 50 % kevyempiä kuin litiummangaanioksidiakut.Ne ovat jopa 70 % kevyempiä kuin lyijyakut.Kun käytät LiFePO4-akkua ajoneuvossa, käytät vähemmän kaasua ja sinulla on enemmän ohjattavuutta.Ne ovat myös pieniä ja kompakteja, joten voit säästää tilaa skootterissa, veneessä, matkailuautossa tai teollisuussovelluksessa.

LiFePO4-akut vs. ei-litiumparistot
Muilla kuin litiumakuilla on useita etuja, mutta ne todennäköisesti vaihdetaan keskipitkällä aikavälillä, kun otetaan huomioon uusien LiFePo4-akkujen potentiaali, koska vanha tekniikka on kallista ja vähemmän tehokasta.

☆ Lyijyhappoakut
Lyijyakut voivat aluksi vaikuttaa kustannustehokkailta, mutta ne ovat lopulta kalliimpia pitkällä aikavälillä.Tämä johtuu siitä, että ne vaativat useammin huoltoa ja vaihtoa.LiFePO4-akku kestää 2-4 kertaa pidempään ilman huoltoa.

☆ Geeliakut
Geeliakut, kuten LiFePO4-akut, eivät vaadi säännöllistä uudelleenlatausta, eivätkä ne menetä latausta säilytyksen aikana.Mutta geeliakut latautuvat hitaammin.Ne on irrotettava heti, kun ne on ladattu täyteen, jotta ne eivät tuhoudu.

☆AGM-akut
Vaikka AGM-akuilla on suuri riski vaurioitua alle 50 %:n kapasiteetilla, LiFePO4-akut voidaan purkaa kokonaan ilman vaurioitumisriskiä.Lisäksi niitä on vaikea pitää yllä.

LiFePO4-akkujen sovellukset
LiFePO4-akuilla on monia arvokkaita sovelluksia, mukaan lukien

●Kalastusveneet ja kajakit: Voit viettää enemmän aikaa vedessä lyhyemmällä latausajalla ja pidemmällä käyttöajalla.Pienempi paino helpottaa käsittelyä ja nopeuttaa korkean panoksen kalastuskilpailuissa.

●Mobility-skootterit ja mopot: Ei ole omapainoa, joka hidastaisi sinua.Lataa akkusi alle täyteen spontaanimatkoja varten vahingoittamatta sitä.

●Aurinkoenergiakokoonpanot: Kuljeta kevyitä LiFePO4-akkuja minne tahansa elämä vie sinut (jopa vuorelle tai verkon ulkopuolelle) valjastaaksesi auringon voimaa.

●Kaupallinen käyttö: Nämä ovat turvallisimpia ja lujimpia litiumakkuja, joten ne sopivat ihanteellisesti teollisuussovelluksiin, kuten lattiakoneisiin, nostooviin ja muihin.

Lisäksi litiumrautafosfaattiakut antavat virtaa monille muille laitteille, kuten taskulampuille, sähkösavukkeille, radiolaitteille, hätävalaisimille ja muille tarvikkeille.

Mahdollisuudet laajamittaiseen LFP-toteutukseen
Vaikka LFP-akut ovat halvempia ja vakaampia kuin vaihtoehdot, energiatiheys on ollut merkittävä este laajalle leviämiselle.LFP-akkujen energiatiheys on paljon pienempi, 15-25 %.Tämä on kuitenkin muuttumassa käyttämällä paksumpia elektrodeja, kuten niitä, joita käytettiin Shanghaissa tehdyssä Model 3:ssa, jonka energiatiheys on 359 Wh/litra.

LFP-akkujen pitkän käyttöiän ansiosta niiden kapasiteetti on suurempi kuin vastaavan painoisilla Li-ion-akuilla.Tämä tarkoittaa, että näiden akkujen energiatiheys tulee samanlaisemmaksi ajan myötä.

Toinen massakäyttöönoton este on se, että Kiina on hallinnut markkinoita lukuisten LFP-patenttien vuoksi.Näiden patenttien umpeutuessa spekuloidaan, että LFP-tuotanto, kuten ajoneuvojen valmistus, lokalisoidaan.

Suuret autonvalmistajat, kuten Ford, Volkswagen ja Tesla, käyttävät yhä enemmän tekniikkaa korvaamalla nikkeli- tai kobolttikoostumuksia.Teslan äskettäinen ilmoitus neljännesvuosittaisessa päivityksessään on vasta alkua.Tesla toimitti myös lyhyen päivityksen 4680-akkuun, jonka energiatiheys ja kantama on suurempi.On myös mahdollista, että Tesla käyttää "cell-to-pack" -rakennetta tiivistääkseen enemmän soluja ja mukautuakseen pienempään energiatiheyteen.

Iästään huolimatta,LFPja akkukustannusten aleneminen voi olla kriittinen tekijä sähköautojen massakäyttöönoton nopeuttamisessa.Vuoteen 2023 mennessä litiumionien hintojen odotetaan olevan lähellä 100 dollaria/kWh.LFP:t voivat antaa autonvalmistajille mahdollisuuden korostaa tekijöitä, kuten mukavuutta tai latausaikaa pelkän hinnan sijaan.