LiFePO4 батерей

Теслагийн 2021 оны 3-р улирлын тайланд тээврийн хэрэгслийнхээ шинэ стандарт болох LiFePO4 батерей руу шилжих тухай зарласан. Гэхдээ LiFePO4 батерей гэж яг юу вэ?

НЬЮ-ЙОРК, НЬЮ-ЙОРК, АНУ, 2022 оны 5-р сарын 26 /EINPresswire.com / — Эдгээр нь Li-Ion батерейны илүү сайн хувилбар мөн үү? Эдгээр батерейнууд бусад батерейгаас юугаараа ялгаатай вэ?

LiFePO4 батерейны танилцуулга

Лити төмрийн фосфат (LFP) батерей нь илүү хурдан цэнэглэх болон цэнэггүйжүүлэх хурдтай лити-ион батерей юм. Энэ нь катод болгон LiFePO4, анод болгон металл суурьтай графит нүүрстөрөгчийн электродтой цэнэглэдэг батерей юм.

LiFePO4 батерейнууд нь лити-ион батерейгаас бага энергийн нягтралтай бөгөөд ажиллах хүчдэл багатай байдаг. Эдгээр нь хэвтээ муруйтай, цэнэг алдалтын хурд багатай бөгөөд лити-ионоос илүү аюулгүй байдаг. Эдгээр батерейг лити-феррофосфатын батерей гэж нэрлэдэг.

LiFePO4 батерейны зохион бүтээл

LiFePO4 батерейг Жон Б. Гуденоу, Арумугам Мантирам нар зохион бүтээжээ. Тэд лити-ион батерейнд ашигласан материалыг анх тодорхойлсон хүмүүсийн нэг юм. Анод материал нь лити-ион батерейнд богино холболт үүсэх хандлагатай тул тохиромжтой биш юм.

Эрдэмтэд катодын материалууд нь лити-ион батерейны катодтой харьцуулахад илүү сайн болохыг тогтоожээ. Энэ нь ялангуяа LiFePO4 батерейны хувилбаруудад мэдэгдэхүйц юм. Эдгээр нь тогтвортой байдал, цахилгаан дамжуулах чадварыг сайжруулж, бусад олон талыг сайжруулдаг.

Өнөө үед LiFePO4 батерейг хаа сайгүй олж болох бөгөөд завь, нарны эрчим хүчний систем, тээврийн хэрэгсэлд ашиглах зэрэг янз бүрийн хэрэглээтэй. LiFePO4 батерей нь кобальт агуулаагүй бөгөөд бусад ихэнх хувилбаруудаас хямд байдаг. Энэ нь хоргүй бөгөөд хадгалах хугацаа нь удаан байдаг.

LFP батерейны үзүүлэлтүүд -

LFP батерейнууд дахь батерейны удирдлагын системийн үүрэг

LFP батерейнууд нь зөвхөн холбогдсон эсүүдээс гадна батерейг аюулгүй хязгаарт байлгах системтэй. Батерейны удирдлагын систем (BMS) нь аюулгүй байдлыг хангаж, батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд ашиглалтын нөхцөлд батерейг хамгаалж, хянаж, хянадаг.

LFP батерейнууд дахь батерейны удирдлагын системийн үүрэг -

Лити төмрийн фосфатын эсүүд илүү тэсвэртэй байдаг ч цэнэглэх явцад хэт хүчдэлд өртөмтгий байдаг бөгөөд энэ нь гүйцэтгэлийг бууруулдаг. Катодод ашигласан материал нь муудаж, тогтвортой байдлаа алдаж болзошгүй. BMS нь эс бүрийн гаралтыг зохицуулж, батерейны хамгийн их хүчдэлийг хадгалахыг баталгаажуулдаг.

Электродын материал муудах тусам хүчдэлийн дутагдал нь ноцтой асуудал болж хувирдаг. Хэрэв аль нэг элементийн хүчдэл тодорхой босго хэмжээнээс доош унавал BMS нь батерейг хэлхээнээс салгадаг. Энэ нь хэт гүйдлийн нөхцөлд арын хаалт болж, богино холболтын үед ажиллагааг нь зогсоодог.

LiFePO4 батерей ба литийн-ион батерейнууд

LiFePO4 батерей нь цаг гэх мэт зүүдэг төхөөрөмжүүдэд тохиромжгүй. Эдгээр нь бусад литийн батерейгаас бага эрчим хүчний нягтралтай байдаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь нарны эрчим хүчний систем, RV, гольфын тэрэг, басс завь, цахилгаан мотоциклд хамгийн тохиромжтой.

★Эдгээр батерейны гол давуу талуудын нэг нь тэдгээрийн ашиглалтын хугацаа юм.

Эдгээр батерейнууд нь бусдаасаа 4 дахин удаан ажиллах боломжтой. Эдгээр нь илүү аюулгүй бөгөөд 100% хүртэл гүн цэнэг алдалттай тул илүү удаан хугацаанд ашиглах боломжтой гэсэн үг юм.

Эдгээр батерейнууд нь Li-ion батерейны илүү сайн хувилбар болох нэмэлт шалтгаануудыг доор харуулав.

★Хямд өртөгтэй

LFP батерейнууд нь төмөр, фосфороос бүрддэг бөгөөд асар их хэмжээгээр олборлодог бөгөөд хямдхан байдаг. LFP батерейны өртөг нь никельээр баялаг NMC батерейнаас кг тутамд 70 хувиар бага гэж тооцоолж байна. Химийн найрлага нь өртгийн давуу талыг олгодог. LFP батерейны хамгийн бага мэдээлсэн эсийн үнэ 2020 онд анх удаа 100 ам.доллар/кВт.ц-аас доош унасан.

★Байгаль орчинд бага зэргийн нөлөөлөл
LFP батерейнууд нь үнэтэй бөгөөд байгаль орчинд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг никель эсвэл кобальт агуулдаггүй. Эдгээр батерейнууд нь цэнэглэдэг тул байгаль орчинд ээлтэй гэдгийг нь харуулж байна.

★Сайжруулсан үр ашиг болон гүйцэтгэл
LFP батерейнууд нь урт хугацааны ашиглалтын мөчлөгөөрөө алдартай бөгөөд цаг хугацааны явцад найдвартай, тогтвортой цахилгаан гаралт шаарддаг хэрэглээнд түгээмэл сонголт болдог. Эдгээр батерейнууд нь бусад лити-ион батерейгаас удаан хүчин чадал алдагддаг тул урт хугацаанд гүйцэтгэлийг нь хадгалахад тусалдаг. Нэмж дурдахад тэдгээр нь ажиллах хүчдэл багатай тул дотоод эсэргүүцэл багатай, цэнэглэх/цэнэггүйжүүлэх хурд өндөр байдаг.

★Аюулгүй байдал болон тогтвортой байдлыг сайжруулсан
LFP батерей нь дулааны болон химийн хувьд тогтвортой тул дэлбэрэх эсвэл галд автах магадлал бага байдаг. LFP нь никель агуулсан NMC-ийн дулааны зургаа дахин ихийг ялгаруулдаг. LFP батерейд Co-O холбоо илүү хүчтэй байдаг тул богино холболт үүссэн эсвэл хэт халсан тохиолдолд хүчилтөрөгчийн атомууд илүү удаан ялгардаг. Цаашилбал, бүрэн цэнэглэгдсэн эсүүдэд лити үлддэггүй тул бусад литийн эсүүдэд ажиглагддаг экзотермик урвалтай харьцуулахад хүчилтөрөгчийн алдагдалд маш тэсвэртэй болгодог.

★Жижиг ба хөнгөн
LFP батерей нь литийн манганы исэл батерейгаас бараг 50% хөнгөн. Эдгээр нь хар тугалганы хүчлийн батерейгаас 70% хүртэл хөнгөн. Тээврийн хэрэгсэлд LiFePO4 батерей ашиглахад та бага хий зарцуулж, илүү их маневрлах чадвартай болно. Эдгээр нь мөн жижиг бөгөөд авсаархан тул скутер, завь, RV эсвэл үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд зай хэмнэх боломжийг танд олгоно.

LiFePO4 батерей ба литийн бус батерейнууд
Лити бус батерейнууд нь хэд хэдэн давуу талтай боловч хуучин технологи нь үнэтэй бөгөөд үр ашиг багатай тул шинэ LiFePo4 батерейны боломжит байдлыг харгалзан үзвэл дунд хугацаанд солигдох магадлалтай.

☆ Хар тугалганы хүчлийн батерей
Хар тугалганы хүчлийн батерей нь эхэндээ зардал багатай мэт санагдаж болох ч урт хугацаандаа илүү үнэтэй болдог. Энэ нь тэдгээрийг илүү олон удаа засвар үйлчилгээ, солих шаардлагатай байдагтай холбоотой юм. LiFePO4 батерей нь засвар үйлчилгээ шаардлагагүйгээр 2-4 дахин удаан ажиллах болно.

☆Гель батерей
LiFePO4 батерей шиг гель батерейг байнга цэнэглэх шаардлагагүй бөгөөд хадгалах явцад цэнэг нь алдагддаггүй. Гэхдээ гель батерей нь удаан цэнэглэгддэг. Эвдрэлээс зайлсхийхийн тулд бүрэн цэнэглэгдсэн даруйд нь салгах хэрэгтэй.

☆AGM батерей
AGM батерейнууд 50%-иас доош хүчин чадлаар эвдэрч гэмтэх эрсдэл өндөр байдаг бол LiFePO4 батерейнууд ямар ч гэмтлийн эрсдэлгүйгээр бүрэн цэнэггүй болдог. Түүнчлэн, тэдгээрийг ажиллуулахад хэцүү байдаг.

LiFePO4 батерейны хэрэглээ
LiFePO4 батерейнууд нь олон үнэ цэнэтэй хэрэглээтэй байдаг, үүнд

●Загасчлах завь болон каяк: Та усан дээр илүү их цагийг өнгөрөөж, цэнэглэх хугацаа бага, гүйх хугацаа уртсах боломжтой. Бага жин нь жолоодлогыг хялбар болгож, өндөр бооцоотой загасчлах тэмцээний үеэр хурд сааруулагчийг нэмэгдүүлдэг.

●Хөдөлгөөнт скутер болон мопед: Таны хурдыг сааруулах ямар ч жин байхгүй. Батерейгаа гэмтээхгүйгээр аяндаа явахын тулд бүрэн хүчин чадлаас нь бага цэнэглээрэй.

●Нарны эрчим хүчний тохиргоо: Амьдрал таныг хаашаа ч аваачсан (уул өөд эсвэл сүлжээнээс гадуур ч байсан) хөнгөн жинтэй LiFePO4 батерейг авч яваарай. Нарны эрчим хүчийг ашиглаарай.

●Арилжааны зориулалт: Эдгээр нь хамгийн аюулгүй, хамгийн бат бөх литийн батерей тул шалны машин, өргөгч хаалга гэх мэт үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой.

Түүнчлэн, литийн төмрийн фосфатын батерей нь гар чийдэн, электрон тамхи, радио төхөөрөмж, ослын гэрэлтүүлэг гэх мэт бусад олон төхөөрөмжийг тэжээдэг.

Өргөн хэмжээний LFP хэрэгжүүлэх боломжууд
LFP батерей нь өөр хувилбаруудаас хямд, илүү тогтвортой байдаг ч эрчим хүчний нягтрал нь өргөн хэрэглээнд томоохон саад тотгор болж байна. LFP батерейнууд нь эрчим хүчний нягтрал нь хамаагүй бага бөгөөд 15-25% хооронд хэлбэлздэг. Гэсэн хэдий ч Шанхайд үйлдвэрлэсэн Model 3-т ашигладаг шиг зузаан электродуудыг ашиглан энэ нь өөрчлөгдөж байгаа бөгөөд энэ нь 359W.h/литрийн эрчим хүчний нягтралтай.

LFP батерейны ашиглалтын хугацаа урт тул тэдгээр нь харьцуулж болох жинтэй Li-ion батерейгаас илүү багтаамжтай байдаг. Энэ нь эдгээр батерейны энергийн нягтрал цаг хугацааны явцад илүү төстэй болно гэсэн үг юм.

Олон нийтийн хэрэглээнд саад болж буй бас нэг саад бол Хятад улс LFP-ийн олон тооны патентын улмаас зах зээлд ноёрхож байгаа явдал юм. Эдгээр патентын хугацаа дуусахтай зэрэгцэн автомашины үйлдвэрлэлтэй адил LFP үйлдвэрлэлийг орон нутгийн хэмжээнд нэвтрүүлэх таамаглал гарч байна.

Форд, Фольксваген, Тесла зэрэг томоохон автомашин үйлдвэрлэгчид никель эсвэл кобальтын найрлагыг орлуулан энэхүү технологийг улам бүр ашиглаж байна. Теслагийн улирлын шинэчлэлтэд саяхан гаргасан мэдэгдэл нь зөвхөн эхлэл юм. Тесла мөн илүү өндөр эрчим хүчний нягтралтай, ажиллах хүрээтэй 4680 батерейныхаа талаар товч мэдээлэл өгсөн. Тесла мөн илүү олон элементийг нягтруулж, бага эрчим хүчний нягтралыг хангахын тулд "эсээс савлах" бүтцийг ашиглах боломжтой.

Нас ахисан ч гэсэн,LFPмөн батерейны зардлыг бууруулах нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн олноор нэвтрүүлэхийг хурдасгахад чухал үүрэг гүйцэтгэж магадгүй юм. 2023 он гэхэд лити-ионы үнэ 100 ам.доллар/кВт.цаг орчимд хүрнэ гэж тооцоолж байна. LFP нь автомашин үйлдвэрлэгчдэд зөвхөн үнэ гэхээсээ илүү тав тухтай байдал эсвэл цэнэглэх хугацаа зэрэг хүчин зүйлсийг онцлох боломжийг олгож магадгүй юм.