LiFePO4 ბატარეა

Tesla-ს 2021 წლის მესამე კვარტლის ანგარიშებში გამოცხადდა LiFePO4 აკუმულატორებზე გადასვლა, როგორც მისი ავტომობილების ახალი სტანდარტი. მაგრამ რა არის ზუსტად LiFePO4 აკუმულატორები?

ნიუ-იორკი, ნიუ-იორკი, აშშ, 2022 წლის 26 მაისი /EINPresswire.com / — ლითიუმ-იონური აკუმულატორების უკეთესი ალტერნატივაა? რით განსხვავდება ეს აკუმულატორები სხვა აკუმულატორებისგან?

LiFePO4 ბატარეების შესავალი

ლითიუმ-რკინის ფოსფატის (LFP) აკუმულატორი არის ლითიუმ-იონური აკუმულატორი, რომელსაც უფრო სწრაფი დატენვისა და განმუხტვის სიჩქარე აქვს. ეს არის დატენვადი აკუმულატორი, რომლის კათოდია LiFePO4, ხოლო ანოდი - მეტალის საყრდენი გრაფიტის ნახშირბადის ელექტროდი.

LiFePO4 აკუმულატორებს ლითიუმ-იონურ აკუმულატორებთან შედარებით უფრო დაბალი ენერგიის სიმკვრივე და უფრო დაბალი სამუშაო ძაბვა აქვთ. მათ აქვთ დაბალი განმუხტვის სიჩქარე ჰორიზონტალური მრუდებით და უფრო უსაფრთხოა, ვიდრე ლითიუმ-იონური. ეს აკუმულატორები ასევე ცნობილია, როგორც ლითიუმის ფეროფოსფატის აკუმულატორები.

LiFePO4 ელემენტების გამოგონება

LiFePO4 აკუმულატორები გამოიგონეს ჯონ ბ. გუდინაფმა და არუმუგამ მანტირამმა. ისინი იყვნენ პირველები, ვინც ლითიუმ-იონურ აკუმულატორებში გამოყენებული მასალები განსაზღვრეს. ანოდური მასალები არ არის იდეალური ლითიუმ-იონური აკუმულატორებისთვის, მათი მყისიერი მოკლე ჩართვის ტენდენციის გამო.

მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ კათოდური მასალები უკეთესია ლითიუმ-იონური ბატარეის კათოდებთან შედარებით. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია LiFePO4 ბატარეის ვარიანტებში. ისინი აძლიერებენ სტაბილურობას და გამტარობას და აუმჯობესებენ სხვა მრავალ ასპექტს.

დღესდღეობით, LiFePO4 აკუმულატორები ყველგან გვხვდება და მათი გამოყენება სხვადასხვა მიმართულებით შეიძლება, მათ შორის ნავებში, მზის სისტემებსა და სატრანსპორტო საშუალებებში. LiFePO4 აკუმულატორები არ შეიცავს კობალტს და ნაკლებად ძვირია, ვიდრე ალტერნატივების უმეტესობა. ისინი არატოქსიკურია და უფრო ხანგრძლივი შენახვის ვადა აქვთ.

LFP ბატარეის სპეციფიკაციები -

ბატარეის მართვის სისტემების ფუნქცია LFP აკუმულატორებში

LFP აკუმულატორები შედგება არა მხოლოდ დაკავშირებული ელემენტებისგან; მათ აქვთ სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს აკუმულატორის უსაფრთხოებას. აკუმულატორის მართვის სისტემა (BMS) იცავს, აკონტროლებს და აკონტროლებს აკუმულატორს მუშაობის პირობებში, რათა უზრუნველყოს უსაფრთხოება და გაახანგრძლივოს აკუმულატორის მუშაობის ხანგრძლივობა.

ბატარეის მართვის სისტემების ფუნქცია LFP ბატარეებში -

მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმის რკინის ფოსფატის ელემენტები უფრო ტოლერანტულია, ისინი მაინც მიდრეკილნი არიან დატენვის დროს გადაჭარბებული ძაბვისკენ, რაც ამცირებს მუშაობის ეფექტურობას. კათოდის დასამზადებლად გამოყენებული მასალა შესაძლოა გაუარესდეს და დაკარგოს სტაბილურობა. BMS არეგულირებს თითოეული უჯრედის გამომავალ სიმძლავრეს და უზრუნველყოფს აკუმულატორის მაქსიმალური ძაბვის შენარჩუნებას.

ელექტროდის მასალების დაშლისას, დაბალი ძაბვა სერიოზულ პრობლემად იქცევა. თუ რომელიმე უჯრედის ძაბვა მითითებულ ზღურბლზე დაბლა დაეცემა, BMS წყვეტს აკუმულატორის ჩართვას. ის ასევე ასრულებს სარეზერვო რგოლის ფუნქციას ჭარბი დენის პირობებში და გამორთავს მის მუშაობას მოკლე ჩართვის დროს.

LiFePO4 ელემენტები ლითიუმ-იონური ელემენტების წინააღმდეგ

LiFePO4 ტიპის აკუმულატორები არ არის შესაფერისი ტარებადი მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა საათები. მათ უფრო დაბალი ენერგიის სიმკვრივე აქვთ, ვიდრე სხვა ლითიუმის აკუმულატორებს. თუმცა, ისინი საუკეთესოა მზის ენერგიის სისტემებისთვის, ავტოფურგონებისთვის, გოლფის ეტლებისთვის, ნავებისა და ელექტრო მოტოციკლებისთვის.

★ამ ელემენტების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა მათი სიცოცხლის ციკლია.

ამ ტიპის ბატარეებს სხვებთან შედარებით ოთხჯერ მეტი ხნის განმავლობაში შეუძლიათ მუშაობა. ისინი უფრო უსაფრთხოა და შეუძლიათ 100%-მდე განმუხტვის სიღრმის მიღწევა, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათი გამოყენება უფრო ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაშია შესაძლებელი.

ქვემოთ მოცემულია დამატებითი მიზეზები, თუ რატომ არის ეს ბატარეები ლითიუმ-იონური ბატარეების უკეთესი ალტერნატივა.

★დაბალი ფასი

LFP აკუმულატორები შედგება რკინისა და ფოსფორისგან, მოიპოვება უზარმაზარი მასშტაბით და იაფია. LFP აკუმულატორების ღირებულება, სავარაუდოდ, კილოგრამზე 70 პროცენტით ნაკლებია, ვიდრე ნიკელით მდიდარი NMC აკუმულატორების. მისი ქიმიური შემადგენლობა ფასის მხრივ უპირატესობას უზრუნველყოფს. LFP აკუმულატორების ყველაზე დაბალი ფასები 2020 წელს პირველად დაეცა 100 დოლარზე/კვტ/სთ-ზე ქვემოთ.

★ მცირე გარემოზე ზემოქმედება
LFP აკუმულატორები არ შეიცავს ნიკელს ან კობალტს, რომლებიც ძვირია და დიდ ზემოქმედებას ახდენს გარემოზე. ეს აკუმულატორები დატენვადია, რაც მათ ეკოლოგიურობაზე მეტყველებს.

★გაუმჯობესებული ეფექტურობა და შესრულება
LFP აკუმულატორები ცნობილია მათი ხანგრძლივი სასიცოცხლო ციკლით, რაც მათ პოპულარულ არჩევნად აქცევს იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ საიმედო და თანმიმდევრულ სიმძლავრის გამომუშავებას დროთა განმავლობაში. ამ აკუმულატორებს აქვთ სიმძლავრის უფრო დაბალი დაკარგვის ტემპი, ვიდრე სხვა ლითიუმ-იონური აკუმულატორები, რაც ხელს უწყობს მათი მუშაობის შენარჩუნებას გრძელვადიან პერსპექტივაში. გარდა ამისა, მათ აქვთ უფრო დაბალი სამუშაო ძაბვა, რაც იწვევს ნაკლებ შიდა წინააღმდეგობას და უფრო სწრაფ დატენვის/განმუხტვის სიჩქარეს.

★გაუმჯობესებული უსაფრთხოება და სტაბილურობა
LFP აკუმულატორები თერმულად და ქიმიურად სტაბილურია, შესაბამისად, მათი აფეთქების ან აალების ალბათობა ნაკლებია. LFP ნიკელით მდიდარი NMC-ის სითბოს ერთ მეექვსედს გამოიმუშავებს. რადგან Co-O ბმა LFP აკუმულატორებში უფრო ძლიერია, ჟანგბადის ატომები უფრო ნელა გამოიყოფა მოკლე ჩართვის ან გადახურების შემთხვევაში. გარდა ამისა, სრულად დამუხტულ უჯრედებში ლითიუმი არ რჩება, რაც მათ სხვა ლითიუმის უჯრედებში დაფიქსირებულ ეგზოთერმულ რეაქციებთან შედარებით ჟანგბადის დაკარგვის მიმართ მაღალ მდგრადს ხდის.

★პატარა და მსუბუქი
LFP აკუმულატორები თითქმის 50%-ით მსუბუქია, ვიდრე ლითიუმ-მანგანუმის ოქსიდის აკუმულატორები. ისინი 70%-მდე მსუბუქია, ვიდრე ტყვიის მჟავას აკუმულატორები. როდესაც თქვენ იყენებთ LiFePO4 აკუმულატორს სატრანსპორტო საშუალებაში, თქვენ მოიხმართ ნაკლებ საწვავს და გაქვთ მეტი მანევრირება. ისინი ასევე პატარა და კომპაქტურია, რაც საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ ადგილი თქვენს სკუტერზე, ნავზე, RV-ზე ან სამრეწველო დანიშნულების ობიექტზე.

LiFePO4 ელემენტები vs. არალითიუმის ელემენტები
არალითიუმის აკუმულატორებს არაერთი უპირატესობა აქვთ, თუმცა, სავარაუდოდ, ისინი საშუალოვადიან პერსპექტივაში შეიცვლება ახალი LiFePo4 აკუმულატორების პოტენციალის გათვალისწინებით, რადგან ძველი ტექნოლოგია ძვირი და ნაკლებად ეფექტურია.

☆ტყვიის მჟავას ბატარეები
ტყვიმჟავა აკუმულატორები თავიდან შეიძლება ეკონომიურად მომგებიანად მოგეჩვენოთ, მაგრამ საბოლოოდ ისინი უფრო ძვირი ჯდება. ეს იმით არის განპირობებული, რომ მათ უფრო ხშირი მოვლა და ჩანაცვლება სჭირდებათ. LiFePO4 აკუმულატორი 2-4-ჯერ მეტხანს გაძლებს მოვლა-პატრონობის გარეშე.

☆გელის ელემენტები
გელის ტიპის აკუმულატორები, LiFePO4 ტიპის აკუმულატორების მსგავსად, არ საჭიროებენ ხშირ დატენვას და შენახვის დროს არ კარგავენ მუხტს. თუმცა, გელის ტიპის აკუმულატორები უფრო ნელა იტენება. მათი სრულად დატენვისთანავე გათიშვაა საჭირო დაზიანების თავიდან ასაცილებლად.

☆AGM ბატარეები
მიუხედავად იმისა, რომ AGM აკუმულატორების დატვირთვის 50%-ზე ნაკლების შემთხვევაში დაზიანების მაღალი რისკი არსებობს, LiFePO4 აკუმულატორების სრულად დაცლა დაზიანების რისკის გარეშეა შესაძლებელი. ასევე, მათი დატენვის შენარჩუნება რთულია.

LiFePO4 ბატარეების გამოყენება
LiFePO4 ბატარეებს მრავალი ღირებული გამოყენება აქვთ, მათ შორის

● სათევზაო ნავები და კაიაკები: თქვენ შეგიძლიათ მეტი დრო გაატაროთ წყალზე ნაკლები დატენვის დროით და უფრო ხანგრძლივი მუშაობის დროით. ნაკლები წონა უზრუნველყოფს მარტივ მართვას და სიჩქარის შემცირებას მაღალი ფსონების მქონე სათევზაო შეჯიბრებების დროს.

● მობილურობის სკუტერები და მოპედები: არ არსებობს წონა, რომელიც შეანელებს თქვენს ტემპს. სპონტანური მგზავრობისთვის, დატენეთ თქვენი აკუმულატორი სრულ დატვირთვაზე ნაკლები სიმძლავრით მისი დაზიანების გარეშე.

● მზის ენერგიის კონფიგურაციები: სადაც არ უნდა მიხვიდეთ (მთაში ასვლისას ან ქსელიდან გამორთვის შემთხვევაშიც კი), თან იქონიეთ მსუბუქი LiFePO4 ბატარეები, რათა მზის ენერგია მაქსიმალურად გამოიყენოთ.

●კომერციული გამოყენება: ეს არის ყველაზე უსაფრთხო და გამძლე ლითიუმის აკუმულატორები, რაც მათ იდეალურს ხდის სამრეწველო გამოყენებისთვის, როგორიცაა იატაკის მანქანები, ლიფტის კარიბჭეები და სხვა.

გარდა ამისა, ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები კვებავს სხვა მრავალ მოწყობილობას, როგორიცაა ფანრები, ელექტრონული სიგარეტები, რადიოაპარატურა, საგანგებო განათება და სხვა ნივთები.

ფართომასშტაბიანი LFP-ის დანერგვის შესაძლებლობები
მიუხედავად იმისა, რომ LFP აკუმულატორები უფრო იაფი და სტაბილურია ალტერნატივებთან შედარებით, ენერგიის სიმკვრივე ფართოდ გავრცელების მნიშვნელოვან დაბრკოლებას წარმოადგენდა. LFP აკუმულატორებს გაცილებით დაბალი ენერგიის სიმკვრივე აქვთ, 15-დან 25%-მდე მერყეობს. თუმცა, ეს იცვლება შანხაიში წარმოებულ Model 3-ში გამოყენებული უფრო სქელი ელექტროდების გამოყენებით, რომელთა ენერგიის სიმკვრივე 359 ვტ/სთ/ლიტრს შეადგენს.

LFP აკუმულატორების ხანგრძლივი სასიცოცხლო ციკლის გამო, მათ უფრო მეტი ტევადობა აქვთ, ვიდრე მსგავსი წონის ლითიუმ-იონურ აკუმულატორებს. ეს ნიშნავს, რომ დროთა განმავლობაში ამ აკუმულატორების ენერგიის სიმკვრივე უფრო მსგავსი გახდება.

მასობრივი გამოყენების კიდევ ერთი დაბრკოლება ის არის, რომ ჩინეთი დომინირებს ბაზარზე LFP პატენტების სიმრავლის გამო. ამ პატენტების ვადის გასვლის შემდეგ, არსებობს ვარაუდი, რომ LFP-ის წარმოება, ისევე როგორც ავტომობილების წარმოება, ლოკალიზებული იქნება.

ისეთი მსხვილი ავტომწარმოებლები, როგორიცაა Ford, Volkswagen და Tesla, სულ უფრო ხშირად იყენებენ ტექნოლოგიას ნიკელის ან კობალტის ფორმულირებების ჩანაცვლებით. Tesla-ს მიერ კვარტალურ განახლებაში გაკეთებული ბოლო განცხადება მხოლოდ დასაწყისია. Tesla-მ ასევე გამოაქვეყნა მოკლე განახლება თავისი 4680 აკუმულატორის ბლოკის შესახებ, რომელსაც ექნება უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და დიაპაზონი. ასევე შესაძლებელია, რომ Tesla-მ გამოიყენოს „უჯრედიდან პაკეტამდე“ კონსტრუქცია მეტი ელემენტის კონდენსაციისა და დაბალი ენერგიის სიმკვრივის მოსახმარად.

თავისი ასაკის მიუხედავად,ლიგის ფინალიდა ელემენტების ხარჯების შემცირება შესაძლოა კრიტიკული იყოს ელექტრომობილების მასობრივი გამოყენების დაჩქარებისთვის. 2023 წლისთვის, ლითიუმ-იონური ფასები, სავარაუდოდ, 100 დოლარს/კვტ/სთ-ს მიაღწევს. ლითიუმ-იონური ელემენტები შესაძლოა ავტომწარმოებლებს საშუალებას მისცეს, ყურადღება გაამახვილონ ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა მოხერხებულობა ან დატენვის დრო, და არა მხოლოდ ფასზე.