Ce este bateria cu litiu fosfat de fier?

Bateriile cu litiu fier fosfat sunt diferite de bateriile cu litiu-ion, ceea ce este o neînțelegere comună. În realitate, există multe tipuri de baterii litiu-ion, şi baterie cu fosfat de litiu este doar unul dintre ei.

Să aruncăm o privire la ce este fosfatul de litiu și fier, de ce este ideal pentru anumite tipuri de baterii, și cum se compară cu alte opțiuni de baterie litiu-ion.

Fosfatul de fier de litiu este un compus LiFePO4 sau “LFP” pe scurt. LFP are performanțe electrochimice bune și rezistență scăzută și este unul dintre cele mai sigure și mai stabile materiale catodice care pot fi utilizate în bateriile litiu-ion.

Baterie de fosfat de fier de litiu este un fel de baterie litiu-ion care folosește fosfat de fier litiu ca material catod pentru a stoca ionii de litiu. Bateriile LFP folosesc de obicei grafitul ca material pentru electrodul negativ. Compoziția chimică a bateriilor LFP le oferă un curent nominal ridicat, buna stabilitate termica, și un ciclu lung de viață.

Majoritatea bateriilor cu fosfat de litiu-fier au patru celule conectate în serie. Tensiunea nominală a bateriei LFP este 3.2 volți. Conectarea a patru baterii LFP în serie produce o baterie de 12 volți, care este o alternativă excelentă la multe baterii plumb-acid de 12 volți.

Fosfat de fier litiu VS. Tip alternativ de ioni de litiu

Fosfatul de fier litiu este doar una dintre multele baterii litiu-ion. Schimbarea compusului catodului poate produce diferite tipuri de baterii litiu-ion. Unele dintre cele mai comune alegeri sunt oxidul de litiu cobalt (Noroc), oxid de litiu mangan (OVM), litiu nichel cobalt oxid de aluminiu (NCA), litiu nichel mangan cobalt oxid (NMC), și titanat de litiu (LTO).

Fiecare dintre aceste tipuri de baterii are avantaje și dezavantaje diferite, făcându-le foarte potrivite pentru diferite aplicații. Privind principalele caracteristici ale acestor tipuri de baterii, putem vedea locația bateriilor cu fosfat de litiu și pentru ce aplicații sunt cele mai potrivite.

Densitatea energetică

Printre alte tipuri de litiu-ion, Bateriile LFP au una dintre cele mai mari puteri specifice. Cu alte cuvinte, puterea specifică mare înseamnă că bateria LFP poate furniza mult curent și putere fără supraîncălzire.

Pe de altă parte, este important să ne amintim că bateriile LFP au cel mai mic grad de energie specifică. Energia specifică scăzută înseamnă că capacitatea de stocare a energiei pe unitate de greutate a bateriilor LFP este mai mică decât a altor baterii litiu-ion. Aceasta nu este de obicei o mare problemă, deoarece capacitatea acumulatorului poate fi mărită prin conectarea mai multor baterii în paralel. Aplicațiile necesită o densitate de energie extrem de mare într-un spațiu foarte luminos (cum ar fi vehiculele pur electrice), iar acest lucru poate să nu fie ideal.

Ciclul de viață al bateriei

Viața lui a baterie litiu fier fosfat incepe de la aproximativ 2,000 cicluri complete de descărcare și crește în funcție de adâncimea de descărcare. Celulele bateriei și sistemul intern de gestionare a bateriei (BMS) folosite de Dragonfly Energy au fost testate 5,000 cicluri complete de descărcare în timp ce se păstrează 80% din capacitatea originală a bateriei.

Durata de viață a LFP este a doua după titanatul de litiu. Cu toate acestea, Bateriile LTO au fost din istorie cea mai scumpă opțiune de baterie litiu-ion, ceea ce le face prea scumpe pentru majoritatea aplicațiilor.

Rata de descărcare

Rata de descărcare este măsurată prin multiplu al capacității bateriei, ceea ce înseamnă că rata de descărcare 1C a unei baterii de 100Ah este de 100A continuu. Bateriile LFP disponibile în comerț au în mod tradițional un grad de descărcare continuă de 1C, dar in functie de sistemul de management al bateriei, acest rating poate fi depășit într-un timp scurt.

Bateria LFP în sine poate oferi de obicei în siguranță o descărcare scurtă de 25C. Capacitatea de a depăși 1C vă permite să utilizați baterii LFP în aplicații de mare putere, care pot avea vârfuri de pornire în consumul de curent.

Temperatura de functionare

Bateria LFP nu va intra într-o stare de evaporare termică decât aproximativ 270 grade Celsius. În comparație cu alte opțiuni comune de baterie litiu-ion, Bateriile LFP au a doua cea mai mare limită de temperatură de funcționare.

Depășirea limitei de temperatură a bateriei litiu-ion poate provoca daune, și poate provoca fuga termică, care poate provoca un incendiu. Limita ridicată de funcționare a LFP reduce semnificativ posibilitatea unor evenimente de evadare termică. Combinația dintre LFP și BMS de înaltă calitate poate opri bateria înainte de aceste condiții (aproximativ 57 grade Celsius), care are avantaje semnificative de siguranță.

Avantaj de siguranță

Bateria LFP este una dintre componentele chimice stabile din toate opțiunile cu litiu-ion. Această stabilitate le face una dintre cele mai sigure alegeri pentru aplicații de consum și industriale.

Singura altă opțiune relativ sigură este titanatul de litiu, care este de obicei prea costisitor și nu poate funcționa la tensiunea corectă pentru a înlocui 12V în majoritatea cazurilor.

Fosfat de fier de litiu vs. Baterii cu plumb-acid

În comparație cu bateriile tradiționale cu plumb-acid, bateriile cu fosfat de litiu au multe avantaje. Cel mai notabil, densitatea de energie a bateriilor LFP este de aproximativ patru ori mai mare decât a bateriilor cu plumb-acid. Puteți recicla în profunzime bateriile LFP în mod repetat, fără a le deteriora. De asemenea, se încarcă mai repede decât bateriile cu plumb-acid 5.

Această densitate mare de energie poate prelungi timpul de funcționare reducând în același timp greutatea sistemului de baterii.

Reacția chimică din interiorul bateriei plumb-acid va provoca degajarea gazelor, ceea ce impune utilizatorului să epuizeze bateria și să adauge apă în mod regulat. Dacă bateria nu este depozitată vertical, soluția acidă se poate scurge, care poate deteriora bateria și poate provoca confuzie. Alternativ, Bateriile LFP nu se vor evacua, nici nu trebuie să fie aerisite sau reumplute. Chiar mai bine, le puteți instala în orice orientare.

Bateriile LFP au fost inițial mai scumpe decât bateriile cu plumb-acid. Cu toate acestea, durata lungă de viață a bateriei LFP compensează costul inițial ridicat. În cele mai multe cazuri, durata de viață a bateriilor LFP este 5-10 de ori mai lung decât cel al bateriilor plumb-acid, rezultând economii semnificative ale costurilor globale.

Cea mai bună baterie cu litiu fier fosfat folosită pentru a înlocui aplicațiile bateriilor plumb-acid

Există multe baterii litiu-ion din care să alegeți, iar unele chiar depășesc fosfatul de litiu-fier în anumite categorii de performanță. Cu toate acestea, atunci când înlocuiți o baterie plumb-acid de 12 volți, LFP este cea mai bună opțiune disponibilă.

Motivul principal pentru aceasta este că tensiunea nominală a bateriei fosfatului de fier litiu este 3.2 volți. Tensiunea nominală a unei baterii plumb-acid de 12 volți este de aproximativ 12.7 volți. Prin urmare, conectarea a patru baterii în serie în interiorul bateriei va produce 12.8 volți (4 x 3.2 = 12.8)-o potrivire aproape perfectă! Acest lucru nu este posibil cu niciun alt tip de baterie litiu-ion.

Pe lângă potrivirea aproape perfectă a tensiunii, LFP are și alte avantaje ca înlocuitor de plumb-acid. După cum am menționat mai sus, Bateriile LFP au caracteristicile de lungă durată, stabil, seif, durabil, ușor, și densitate mare de energie. Acest lucru le face foarte potrivite pentru multe aplicații! Aplicații precum motoarele de trolling, RVS, iar cărucioarele de golf s-au bazat în mod tradițional pe bateriile plumb-acid.

Concluzie

În scurt, o baterie litiu fier fosfat este doar unul dintre multele tipuri diferite de baterii litiu-ion. Cu toate acestea, caracteristicile unice care alcătuiesc bateria LFP o fac o alternativă excelentă la bateria plumb-acid de 12 volți din trecut.