Τι είναι ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου;

Είναι μια κοινή παρανόηση ότι οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι διαφορετικές από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλοί τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου και ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι μόνο ένας από αυτούς.

Ας ρίξουμε μια ματιά στο τι ακριβώς είναι ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου, γιατί είναι μια εξαιρετική επιλογή για ορισμένους τύπους μπαταριών και πώς συγκρίνεται με άλλες επιλογές μπαταριών ιόντων λιθίου.

Τι είναι ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου;

Ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι μια χημική ένωση LiFePO4 ή "LFP" για συντομία.Το LFP προσφέρει καλή ηλεκτροχημική απόδοση, χαμηλή αντίσταση και είναι ένα από τα ασφαλέστερα και πιο σταθερά υλικά καθόδου που διατίθενται για μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Τι είναι μια μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου;

Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι ένας τύπος μπαταρίας ιόντων λιθίου που χρησιμοποιεί φωσφορικό σίδηρο λιθίου ως υλικό καθόδου για την αποθήκευση ιόντων λιθίου.Οι μπαταρίες LFP χρησιμοποιούν συνήθως γραφίτη ως υλικό ανόδου.Η χημική σύνθεση των μπαταριών LFP τους δίνει υψηλή βαθμολογία ρεύματος, καλή θερμική σταθερότητα και μεγάλο κύκλο ζωής.

Οι περισσότερες μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν τέσσερις μπαταρίες συνδεδεμένες σε σειρά.Η ονομαστική τάση μιας μπαταρίας LFP είναι 3,2 βολτ.Η σύνδεση τεσσάρων στοιχείων μπαταρίας LFP σε σειρά έχει ως αποτέλεσμα μια μπαταρία 12 volt που αποτελεί εξαιρετική επιλογή αντικατάστασης για πολλές μπαταρίες μολύβδου-οξέος 12 volt.

Φωσφορικό Σίδηρο Λιθίου Vs.Εναλλακτικοί τύποι ιόντων λιθίου

Ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι μόνο ένας από τους πολλούς τύπους μπαταριών ιόντων λιθίου.Η αλλαγή της χημικής ένωσης για την κάθοδο δημιουργεί διάφορα είδη μπαταριών ιόντων λιθίου.Μερικές από τις πιο κοινές επιλογές είναι το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου (LCO), το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου (LMO), το οξείδιο του νικελίου κοβαλτίου λιθίου αλουμινίου (NCA), το οξείδιο κοβαλτίου νικελίου λιθίου (NMC) και το τιτανικό λίθιο (LTO).

Καθένας από αυτούς τους τύπους μπαταριών έχει διαφορετικά πλεονεκτήματα και αδυναμίες που τους καθιστούν κατάλληλους για διαφορετικές εφαρμογές.Εξετάζοντας τις κύριες ιδιότητες αυτών των τύπων μπαταριών, μπορούμε να δούμε πού βρίσκονται οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου και για ποιες εφαρμογές είναι οι καλύτερες.

Ενεργειακή Πυκνότητα

Οι μπαταρίες LFP έχουν έναν από τους υψηλότερους ειδικούς χαρακτηρισμούς ισχύος μεταξύ άλλων τύπων ιόντων λιθίου.Με άλλα λόγια, η υψηλή ειδική ισχύς σημαίνει ότι οι μπαταρίες LFP μπορούν να αποδίδουν μεγάλες ποσότητες ρεύματος και ισχύος χωρίς υπερθέρμανση.

Από την άλλη πλευρά, είναι σημαντικό να έχετε κατά νου ότι οι μπαταρίες LFP έχουν μία από τις χαμηλότερες ειδικές βαθμίδες ενέργειας.Η χαμηλή ειδική ενέργεια σημαίνει ότι οι μπαταρίες LFP έχουν μικρότερη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας ανά βάρος από άλλες επιλογές ιόντων λιθίου.Αυτό συνήθως δεν είναι μεγάλη υπόθεση, επειδή η αύξηση της χωρητικότητας της τράπεζας μπαταριών μπορεί να γίνει συνδέοντας πολλές μπαταρίες παράλληλα.Αυτό μπορεί να μην είναι ιδανικό για μια εφαρμογή όπου απαιτείται ακραία ενεργειακή πυκνότητα σε πολύ ελαφρύ χώρο, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία.

Κύκλοι ζωής μπαταρίας

Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν διάρκεια ζωής που ξεκινά από περίπου 2.000 πλήρεις κύκλους εκφόρτισης και αυξάνεται ανάλογα με το βάθος εκφόρτισης.Οι κυψέλες και το εσωτερικό σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) που χρησιμοποιείται στο Dragonfly Energy έχουν δοκιμαστεί σε πάνω από 5.000 πλήρεις κύκλους εκφόρτισης διατηρώντας το 80% της χωρητικότητας της αρχικής μπαταρίας.

Το LFP είναι το δεύτερο μόνο μετά το τιτανικό λίθιο σε διάρκεια ζωής.Ωστόσο, οι μπαταρίες LTO ήταν παραδοσιακά η πιο ακριβή επιλογή μπαταριών ιόντων λιθίου, γεγονός που τις καθιστά απαγορευτικές από πλευράς κόστους για τις περισσότερες εφαρμογές.

Ποσοστό εκφόρτισης

Ο ρυθμός αποφόρτισης μετριέται σε πολλαπλάσιο της χωρητικότητας της μπαταρίας, που σημαίνει ότι ο ρυθμός εκφόρτισης 1C για μια μπαταρία 100Ah είναι 100A συνεχής.Οι μπαταρίες LFP που διατίθενται στο εμπόριο έχουν παραδοσιακά βαθμολογία συνεχούς εκφόρτισης 1C, αλλά μπορεί να υπερβούν αυτήν για σύντομα χρονικά διαστήματα ανάλογα με το σύστημα διαχείρισης μπαταριών.

Τα ίδια τα κύτταρα LFP συνήθως μπορούν να παρέχουν εκκένωση 25 C για σύντομες περιόδους με ασφάλεια.Η δυνατότητα υπέρβασης του 1C σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε μπαταρίες LFP σε εφαρμογές υψηλής ισχύος που ενδέχεται να έχουν αιχμές εκκίνησης στην τρέχουσα κλήρωση.

Θερμοκρασίες λειτουργίας

Οι μπαταρίες LFP δεν εισέρχονται σε συνθήκες θερμικής φυγής μέχρι τους 270 βαθμούς Κελσίου περίπου.Σε σύγκριση με τις άλλες κοινές επιλογές μπαταριών ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες LFP έχουν το δεύτερο υψηλότερο όριο θερμοκρασίας λειτουργίας.

Η υπέρβαση του ορίου θερμοκρασίας σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου προκαλεί βλάβη και μπορεί να οδηγήσει σεθερμική φυγή, με αποτέλεσμα πιθανώς πυρκαγιά.Το υψηλό όριο λειτουργίας του LFP μειώνει σημαντικά την πιθανότητα ενός συμβάντος θερμικής διαφυγής.Σε συνδυασμό με ένα υψηλής ποιότητας BMS για την απενεργοποίηση των κυψελών πολύ πριν από αυτές τις συνθήκες (περίπου στους 57 βαθμούς Κελσίου), το LFP προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα ασφάλειας.

Πλεονεκτήματα Ασφάλειας

Οι μπαταρίες LFP είναι μια από τις σταθερές χημικές ουσίες όλων των επιλογών ιόντων λιθίου.Αυτή η σταθερότητα τα καθιστά μία από τις ασφαλέστερες επιλογές τόσο για εφαρμογές που απευθύνονται σε καταναλωτές όσο και για βιομηχανικές εφαρμογές.

Η μόνη άλλη συγκριτικά ασφαλής επιλογή είναι το τιτανικό λίθιο, το οποίο και πάλι είναι τυπικά απαγορευτικό από πλευράς κόστους και δεν λειτουργεί στη σωστή τάση στις περισσότερες περιπτώσεις για αντικατάσταση 12 V.

Φωσφορικό Σίδηρο Λιθίου Vs.Μπαταρίες μολύβδου-οξέος

Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου προσφέρουν πολλάπλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος.Το πιο αξιοσημείωτο είναι ότι οι μπαταρίες LFP έχουν περίπου τετραπλάσια ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος.Μπορείτε να κάνετε επαναλαμβανόμενους κύκλους μπαταριών LFP χωρίς να τις καταστρέψετε.Επίσης επαναφορτίζουν 5 γρηγορότερα από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος.

Αυτή η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα οδηγεί σε μεγαλύτερο χρόνο λειτουργίας ενώ ταυτόχρονα μειώνει το βάρος του συστήματος μπαταρίας.

Η χημική αντίδραση μέσα στις μπαταρίες μολύβδου-οξέος προκαλεί απελευθέρωση αερίων, η οποία απαιτεί να αερίζονται οι μπαταρίες και να ξαναγεμίζονται περιοδικά με νερό από τον χρήστη.Εάν οι μπαταρίες δεν αποθηκεύονται σε όρθια θέση, το διάλυμα οξέος μπορεί να διαρρεύσει, καταστρέφοντας την μπαταρία και προκαλώντας ακαταστασία.Εναλλακτικά, οι μπαταρίες LFP δεν εκπέμπουν αέριο και δεν χρειάζεται να αερίζονται ή να ξαναγεμίζονται.Ακόμα καλύτερα, μπορείτε να τα τοποθετήσετε σε οποιονδήποτε προσανατολισμό.

Οι μπαταρίες LFP είναι αρχικά πιο ακριβές από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος.Ωστόσο, η μεγάλη διάρκεια ζωής των μπαταριών LFP εξισορροπεί το υψηλό αρχικό τους κόστος.Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι μπαταρίες LFP θα διαρκέσουν 5-10 φορές περισσότερο από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, με αποτέλεσμα σημαντική εξοικονόμηση συνολικού κόστους.

Οι καλύτερες μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου για την αντικατάσταση εφαρμογών μπαταριών μολύβδου-οξέος

Πολλές διαφορετικές μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι διαθέσιμες, και μερικές μάλιστα υπερβαίνουν το φωσφορικό σίδηρο λιθίου σε ορισμένες κατηγορίες απόδοσης.Ωστόσο, όταν πρόκειται για την αντικατάσταση μπαταριών μολύβδου-οξέος 12 volt, το LFP είναι η καλύτερη διαθέσιμη επιλογή.

Ο κύριος λόγος για αυτό είναι ότι η ονομαστική τάση κυψέλης για το φωσφορικό σίδηρο λιθίου είναι 3,2 βολτ.Η ονομαστική τάση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος 12 βολτ είναι περίπου 12,7 βολτ.Έτσι, η καλωδίωση τεσσάρων κυψελών σε σειρά στο εσωτερικό μιας μπαταρίας αποδίδει 12,8 βολτ (4 x 3,2 = 12,8) – σχεδόν τέλειο ταίρι!Αυτό δεν είναι δυνατό με κανένα άλλο τύπο μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Πέρα από μια σχεδόν τέλεια αντιστοιχία τάσης, το LFP προσφέρει άλλα πλεονεκτήματα ως αντικατάσταση μολύβδου-οξέος.Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι μπαταρίες LFP είναι μακράς διάρκειας, σταθερές, ασφαλείς, ανθεκτικές, ελαφριές και έχουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα.Αυτό τα καθιστά ιδανικά για πολλές εφαρμογές!Πράγματα όπωςκινητήρες συρτής,RVs,καρότσια γκολφ, και περισσότερες εφαρμογές που παραδοσιακά βασίζονται σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος.

Η Dragonfly Energy and Battle Born Batteries κατασκευάζει μερικές από τις καλύτερες μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου που είναι διαθέσιμες.Είναι περήφανα σχεδιασμένα και συναρμολογημένα στις Ηνωμένες Πολιτείες με τα υλικά υψηλότερης ποιότητας που διατίθενται.Επιπλέον, κάθε μπαταρία ελέγχεται αυστηρά και αναφέρεται UL.

Κάθε μπαταρία περιλαμβάνει επίσης μια ενσωματωμένησύστημα διαχείρισης μπαταρίαςγια να διασφαλίσετε ότι η μπαταρία λειτουργεί με ασφάλεια κάτω από όλες τις συνθήκες.Τα Dragonfly Energy and Battle Born Batteries έχουν χιλιάδες μπαταρίες εγκατεστημένες και λειτουργούν με ασφάλεια σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές παγκοσμίως.

Τώρα ξέρεις

Συμπερασματικά, ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι μόνο ένας από τους πολλούς διαφορετικούς τύπους μπαταριών ιόντων λιθίου που διατίθενται.Ωστόσο, το μοναδικό σύνολο χαρακτηριστικών που συνθέτουν τις μπαταρίες LFP τις καθιστούν μια φανταστική εναλλακτική λύση σε σχέση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος 12 volt του παρελθόντος.