LiFePO4 bateria

Teslaren 2021eko 3. hiruhilekoko txostenek LiFePO4 bateriak erabiltzea iragarri zuten bere ibilgailuen estandar berri gisa. Baina zer dira zehazki LiFePO4 bateriak?

NEW YORK, NEW YORK, AEB, 2022ko maiatzaren 26a /EINPresswire.com / — Li-ioizko baterien alternatiba hobea al dira? Nola bereizten dira bateria hauek beste baterietatik?

LiFePO4 baterien sarrera

Litio burdin fosfato (LFP) bateria kargatzeko eta deskargatzeko abiadura azkarragoak dituen litio-ioi bateria bat da. LiFePO4 katodo gisa eta anodo gisa euskarri metalikoa duen karbono grafitiko elektrodo bat dituen bateria kargagarria da.

LiFePO4 bateriek litio-ioizko bateriek baino energia-dentsitate txikiagoa eta funtzionamendu-tentsio txikiagoak dituzte. Deskarga-tasa baxua dute, kurba horizontalekin, eta Li-ioiak baino seguruagoak dira. Bateria hauei litio ferrofosfatozko bateriak ere deitzen zaie.

LiFePO4 baterien asmakuntza

John B. Goodenough eta Arumugam Manthiramek asmatu zituzten LiFePO4 bateriak. Litio-ioizko baterietan erabiltzen diren materialak zehaztu zituzten lehenengoen artean egon ziren. Anodoen materialak ez dira aproposak litio-ioizko baterientzat, zirkuitulabur azkar bat izateko joera dutelako.

Zientzialariek aurkitu dute katodoen materialak litio-ioizko baterien katodoekin alderatuta hobeak direla. Hori bereziki nabarmena da LiFePO4 baterien aldaeretan. Egonkortasuna eta eroankortasuna hobetzen dituzte eta beste hainbat alderdi hobetzen dituzte.

Gaur egun, LiFePO4 bateriak nonahi aurkitzen dira eta hainbat aplikazio dituzte, besteak beste, itsasontzietan, eguzki-sistemetan eta ibilgailuetan erabiltzea. LiFePO4 bateriak kobaltorik gabekoak dira eta alternatiba gehienak baino merkeagoak dira. Ez dira toxikoak eta iraupen luzeagoa dute.

LFP Bateriaren Zehaztapenak -

Baterien Kudeaketa Sistemen Funtzioa LFP Baterien

LFP bateriak zelula konektatuez gain, sistema bat dute bateria muga seguruen barruan mantentzen dela ziurtatzen duena. Bateria kudeatzeko sistema batek (BMS) bateria babesten, kontrolatzen eta monitorizatzen du funtzionamendu-baldintzetan, segurtasuna bermatzeko eta bateriaren iraupena luzatzeko.

Baterien Kudeaketa Sistemen funtzioa LFP Baterien -

Litio burdin fosfatozko zelulak tolerantzia handiagoa duten arren, gehiegizko tentsioa jasateko joera dute kargatzean, eta horrek errendimendua murrizten du. Katodoan erabiltzen den materiala hondatu eta egonkortasuna gal dezake. BMSak zelula bakoitzaren irteera erregulatzen du eta bateriaren gehienezko tentsioa mantentzen dela ziurtatzen du.

Elektrodoen materialak degradatzen diren heinean, tentsio baxua kezka larria bihurtzen da. Zelula baten tentsioa atalase jakin baten azpitik jaisten bada, BMS-ak bateria zirkuitutik deskonektatzen du. Gainera, gehiegizko korronte egoeran babes-mekanismo gisa balio du eta zirkuitulabur batean funtzionamendua geldituko du.

LiFePO4 bateriak vs. litio-ioizko bateriak

LiFePO4 bateriak ez dira egokiak erlojuak bezalako gailu eramangarrietarako. Beste litiozko bateria batzuek baino energia-dentsitate txikiagoa dute. Hala ere, eguzki-energia sistemetarako, autokarabanetarako, golf-gurdietarako, baxu-ontzietarako eta motozikleta elektrikoetarako dira egokienak.

★Bateria hauen abantaila nagusietako bat haien ziklo-iraupena da.

Bateria hauek besteek baino 4 aldiz gehiago iraun dezakete. Seguruagoak dira eta % 100eko deskarga-sakonera irits daitezke, hau da, denbora luzeagoan erabil daitezke.

Jarraian, bateria hauek Li-ioizko baterien alternatiba hobea izatearen arrazoi gehigarriak daude.

★Kostu Baxua

LFP bateriak burdin eta fosforoz osatuta daude, eskala izugarrian erauzten dira, eta merkeak dira. LFP baterien kostua kg bakoitzeko % 70 txikiagoa dela kalkulatzen da nikel aberatseko NMC baterien aldean. Beren konposizio kimikoak kostu abantaila eskaintzen du. LFP baterien zelula prezio baxuenak 100 $/kWh-tik behera jaitsi ziren lehen aldiz 2020an.

★Ingurumen-inpaktu txikia
LFP bateriek ez dute nikelik edo kobaltorik, eta hauek garestiak dira eta ingurumenean eragin handia dute. Bateria hauek kargagarriak dira, eta horrek erakusten du ingurumena errespetatzen dutela.

★Eraginkortasun eta errendimendu hobetua
LFP bateriak iraupen luzeko bizitzagatik dira ezagunak, eta horrek aukera ezaguna bihurtzen ditu denboran zehar potentzia-irteera fidagarria eta koherentea behar duten aplikazioetarako. Bateria hauek beste litio-ioizko bateriek baino edukiera-galera-tasa motelagoak izaten dituzte, eta horrek epe luzera haien errendimendua mantentzen laguntzen du. Gainera, funtzionamendu-tentsio txikiagoa dute, eta horrek barne-erresistentzia txikiagoa eta karga/deskargatzeko abiadura azkarragoak eragiten ditu.

★Segurtasun eta egonkortasun hobetua
LFP bateriak termikoki eta kimikoki egonkorrak dira, beraz, lehertzeko edo su hartzeko aukera gutxiago dute. LFP-k nikel aberatsa den NMC-k baino beroaren seiren bat sortzen du. Co-O lotura indartsuagoa denez LFP baterietan, oxigeno atomoak askatzen dira zirkuitulabur edo gehiegi berotzen badira. Gainera, ez da litiorik geratzen guztiz kargatutako zeluletan, eta horrek oso erresistenteak bihurtzen ditu oxigeno galerarekiko, beste litio zeluletan ikusten diren erreakzio exotermikoekin alderatuta.

★Txikia eta arina
LFP bateriak litio manganeso oxidozko bateriak baino ia % 50 arinagoak dira. Berun-azidozko bateriak baino % 70 arte arinagoak dira. LiFePO4 bateria bat ibilgailu batean erabiltzen duzunean, gasolina gutxiago erabiltzen duzu eta maniobragarritasun handiagoa duzu. Txikiak eta trinkoak dira, zure scooterrean, itsasontzian, autokarabanan edo industria-aplikazioan lekua aurrezteko aukera emanez.

LiFePO4 bateriak vs. litiozkoak ez diren bateriak
Litiozkoak ez diren bateriek abantaila ugari dituzte, baina epe ertainean ordezkatuko direla dirudi, LiFePo4 bateria berrien potentziala ikusita, teknologia zaharragoa garestia eta eraginkorragoa baita.

☆Berun-azidozko bateriak
Berun-azidozko bateriak kostu-eraginkorrak dirudite hasieran, baina epe luzera garestiagoak izaten dira azkenean. Hori mantentze-lan eta ordezkapen maizago behar dituztelako gertatzen da. LiFePO4 bateria batek 2-4 aldiz gehiago iraungo du mantentze-lanik behar izan gabe.

☆Gel bateriak
Gel bateriek, LiFePO4 bateriek bezala, ez dute maiz kargatu beharrik eta ez dute karga galtzen gordeta daudenean. Baina gel bateriek abiadura motelagoan kargatzen dute. Guztiz kargatuta daudenean deskonektatu behar dira suntsitzea saihesteko.

☆AGM bateriak
AGM bateriek % 50eko edukiera baino txikiagoa dutenean kaltetzeko arrisku handia duten arren, LiFePO4 bateriek erabat deskargatu daitezke kalterik gabe. Gainera, zaila da mantentzea.

LiFePO4 baterien aplikazioak
LiFePO4 bateriek aplikazio baliotsu asko dituzte, besteak beste

●Arrantza-ontziak eta kayakak: Denbora gehiago eman dezakezu uretan kargatzeko denbora gutxiagorekin eta funtzionamendu-denbora luzeagoarekin. Pisu gutxiagok errazagoa da maneiatzea eta abiadura-murriztaileak apustu handiko arrantza-lehiaketetan.

●Mugikortasun-scooterrak eta ziklomotorrak: Ez dago pisurik motelduko zaituenik. Kargatu bateria guztizko edukiera baino gutxiagora, bat-bateko bidaiak egiteko, kaltetu gabe.

●Eguzki-konfigurazioak: Eraman LiFePO4 bateria arinak bizitzak eramaten zaituen lekura (mendira igo edo sare elektrikotik kanpo ere) eguzkiaren energia aprobetxatzeko.

●Erabilera komertziala: Litiozko bateria seguruenak eta erresistenteenak dira, eta horrek aproposak bihurtzen ditu industria-aplikazioetarako, hala nola zoruko makinetarako, ate eramangarrietarako eta gehiagorako.

Gainera, litio burdin fosfato bateriek beste hainbat gailu elikatzen dituzte, hala nola linternak, zigarro elektronikoak, irrati-ekipoak, larrialdiko argiztapena eta beste elementu batzuk.

Eskala Zabaleko LFP Inplementaziorako Aukerak
LFP bateriak alternatibak baino merkeagoak eta egonkorragoak diren arren, energia-dentsitatea oztopo handia izan da erabilera zabala lortzeko. LFP bateriek energia-dentsitate askoz txikiagoa dute, % 15 eta % 25 artean. Hala ere, hori aldatzen ari da Shanghain egindako Model 3an erabiltzen diren elektrodo lodiagoekin, 359 Wh/litroko energia-dentsitatea duena.

LFP baterien bizi-ziklo luzea dela eta, pisu bereko Li-ioi bateriek baino ahalmen handiagoa dute. Horrek esan nahi du bateria hauen energia-dentsitatea antzekoagoa izango dela denborarekin.

Beste oztopo bat da Txinak merkatua menderatu duela LFP patente ugari direla eta. Patente horiek iraungitzen diren heinean, espekulazioak daude LFP ekoizpena, ibilgailuen fabrikazioa bezala, lokalizatuko dela.

Ford, Volkswagen eta Tesla bezalako automobilgile handiek gero eta gehiago erabiltzen dute teknologia, nikel edo kobalto formulazioak ordezkatuz. Teslak bere hiruhileko eguneratzean egindako iragarpena hasiera besterik ez da. Teslak bere 4680 bateria-paketeari buruzko eguneratze labur bat ere eman zuen, energia-dentsitate eta autonomia handiagoa izango duena. Baliteke, halaber, Teslak "zelulatik paketera" eraikuntza erabiltzea zelula gehiago kondentsatzeko eta energia-dentsitate txikiagoa hartzeko.

Bere adina izan arren,LFPeta baterien kostuen murrizketa funtsezkoa izan daiteke ibilgailu elektrikoen adopzio masiboa bizkortzeko. 2023rako, litio-ioizko prezioak 100 $/kWh-tik gertu egotea espero da. LFP-ek automobilgileei erosotasuna edo kargatzeko denbora bezalako faktoreak azpimarratzeko aukera eman diezaiekete, prezioa soilik baino.