Що таке фосфат літію заліза?

Поширена помилкова думка, що літій-залізо-фосфатні акумулятори відрізняються від літій-іонних акумуляторів.Насправді існує багато типів літій-іонних акумуляторів, і літій-залізо-фосфат лише один із них.

Давайте подивимося, що саме таке літій-залізофосфат, чому він є чудовим вибором для певних типів акумуляторів і як він порівнюється з іншими варіантами літій-іонних акумуляторів.

Що таке літій-залізофосфат?

Літій-залізофосфат — це хімічна сполука LiFePO4 або скорочено «LFP».LFP забезпечує хороші електрохімічні характеристики, низький опір і є одним із найбезпечніших і найстабільніших матеріалів катода для літій-іонних батарей.

Що таке літій-залізо-фосфатний акумулятор?

Літій-залізо-фосфатні батареї — це різновид літій-іонних акумуляторів, у яких використовується фосфат літію-заліза як матеріал катода для зберігання іонів літію.Батареї LFP зазвичай використовують графіт як матеріал анода.Хімічний склад батарей LFP забезпечує їм високий номінальний струм, хорошу термічну стабільність і тривалий термін служби.

Більшість літій-залізо-фосфатних акумуляторів мають чотири послідовно підключених елемента.Номінальна напруга елемента батареї LFP становить 3,2 вольта.Послідовне з’єднання чотирьох акумуляторних елементів LFP призводить до отримання 12-вольтової батареї, яка є чудовою заміною для багатьох 12-вольтових свинцево-кислотних батарей.

Літій-залізофосфат проти.Альтернативні літій-іонні типи

Літій-залізофосфат – це лише один із багатьох типів літій-іонних акумуляторів.Зміна хімічного складу катода створює різні типи літій-іонних батарей.Деякі з найпоширеніших варіантів: оксид літію-кобальту (LCO), оксид літію-марганцю (LMO), оксид літію-нікелю-кобальту-алюмінію (NCA), оксид літію-нікелю-марганцю-кобальту (NMC) і титанат літію (LTO).

Кожен із цих типів акумуляторів має різні сильні та слабкі сторони, що робить їх придатними для різних застосувань.Розглянувши основні властивості цих типів акумуляторів, ми можемо побачити, де стоять літій-залізо-фосфатні акумулятори та для яких застосувань вони найкращі.

Щільність енергії

Акумулятори LFP мають один із найвищих показників питомої потужності серед інших типів літій-іонних батарей.Іншими словами, висока питома потужність означає, що батареї LFP можуть забезпечувати велику кількість струму та потужності без перегріву.

З іншого боку, важливо мати на увазі, що батареї LFP мають один із найнижчих показників питомої енергії.Низька питома енергія означає, що батареї LFP мають меншу ємність накопичення енергії на вагу, ніж інші літій-іонні варіанти.Зазвичай це не є великою проблемою, оскільки збільшити ємність акумуляторного блоку можна шляхом паралельного з’єднання кількох батарей.Це може бути не ідеальним для застосування, де необхідна надзвичайна щільність енергії в дуже освітленому просторі, як-от акумуляторні електромобілі.

Цикли життя батареї

Літій-залізо-фосфатні батареї мають термін служби, який починається приблизно з 2000 циклів повного розряду та збільшується залежно від глибини розряду.Елементи та внутрішня система керування батареями (BMS), що використовуються в Dragonfly Energy, були протестовані на понад 5000 циклів повного розряду, зберігаючи 80% вихідної ємності батареї.

За тривалістю життя LFP поступається лише титанату літію.Проте батареї LTO традиційно були найдорожчими варіантами літій-іонних батарей, що робить їх недорогими для більшості застосувань.

Швидкість розряду

Швидкість розряду вимірюється кратністю ємності батареї, тобто швидкість розряду 1C для батареї ємністю 100 А·год становить 100 А безперервно.Комерційно доступні батареї LFP традиційно мають рейтинг безперервного розряду 1C, але можуть перевищувати цей показник протягом коротких періодів залежно від системи керування акумулятором.

Самі комірки LFP зазвичай можуть безпечно забезпечувати розряд 25C протягом коротких періодів часу.Можливість перевищувати 1C дозволяє використовувати батареї LFP у потужних програмах, які можуть мати стрибки під час запуску під час поточного споживання.

Робочі температури

Батареї LFP не входять до умов термічного розгону до температури близько 270 градусів за Цельсієм.Порівняно з іншими поширеними варіантами літій-іонних батарей, батареї LFP мають другу за величиною межу робочої температури.

Перевищення граничної температури літій-іонної батареї спричиняє пошкодження та може призвести дотеплова втеча, що може призвести до пожежі.Високий робочий ліміт LFP значно зменшує ймовірність термічного виходу.У поєднанні з високоякісним BMS, що вимикає клітини задовго до виникнення таких умов (близько 57 градусів за Цельсієм), LFP забезпечує значні переваги безпеки.

Переваги безпеки

Батареї LFP є одним із стабільних хімічних елементів усіх літій-іонних варіантів.Така стабільність робить їх одними з найбезпечніших варіантів як для споживачів, так і для промислових застосувань.

Єдиним іншим відносно безпечним варіантом є титанат літію, який, як правило, є надзвичайно дорогим і не працює при правильній напрузі в більшості ситуацій для заміни 12 В.

Літій-залізофосфат проти.Свинцево-кислотні акумулятори

Літій-залізо-фосфатні батареї пропонують багатопереваги перед традиційними свинцево-кислотними акумуляторами.Найпомітнішим є те, що акумулятори LFP мають приблизно в чотири рази більшу щільність енергії, ніж свинцево-кислотні акумулятори.Батареї LFP можна багаторазово заряджати, не пошкоджуючи їх.Вони також заряджаються в 5 разів швидше, ніж свинцево-кислотні акумулятори.

Така висока щільність енергії забезпечує довший час роботи, одночасно зменшуючи вагу акумуляторної системи.

Хімічна реакція всередині свинцево-кислотних акумуляторів викликає виділення газів, що вимагає вентиляції акумуляторів і періодичного наповнення їх водою.Якщо батареї не зберігати у вертикальному положенні, розчин кислоти може витекти, пошкодивши батарею та спричинивши безлад.Крім того, батареї LFP не виділяють газів і не потребують вентиляції чи повторного заповнення.Навіть краще, ви можете встановити їх у будь-якій орієнтації.

Акумулятори LFP спочатку дорожчі за свинцево-кислотні.Однак тривалий термін служби батарей LFP компенсує їх високу початкову вартість.У більшості випадків батареї LFP прослужать у 5-10 разів довше, ніж свинцево-кислотні, що призведе до значної загальної економії.

Найкращі літій-залізо-фосфатні батареї для заміни свинцево-кислотних батарей

Доступно багато різних літій-іонних акумуляторів, а деякі навіть перевищують літій-залізо-фосфатні в певних категоріях продуктивності.Однак, коли справа доходить до заміни 12-вольтових свинцево-кислотних батарей, LFP є найкращим доступним варіантом.

Основною причиною цього є те, що номінальна напруга елемента для літій-залізофосфату становить 3,2 вольта.Номінальна напруга 12-вольтової свинцево-кислотної батареї становить близько 12,7 вольт.Таким чином, послідовне з’єднання чотирьох елементів всередині батареї дає 12,8 вольт (4 x 3,2 = 12,8) – майже ідеальне збіг!Це неможливо з будь-яким іншим типом літій-іонної батареї.

Крім майже ідеальної відповідності напруги, LFP пропонує інші переваги як свинцево-кислотна заміна.Як обговорювалося вище, батареї LFP довговічні, стабільні, безпечні, довговічні, легкі та мають високу щільність енергії.Це робить їх чудовими для багатьох застосувань!Такі речі, яктролінгові мотори,фургони,візки для гольфу, а також інші програми, які традиційно покладаються на свинцево-кислотні батареї.

Dragonfly Energy і Battle Born Batteries створюють одні з найкращих доступних літій-залізо-фосфатних батарей.Вони з гордістю розроблені та зібрані в Сполучених Штатах з використанням матеріалів найвищої якості.Крім того, кожна батарея проходить ретельні випробування та внесена до списку UL.

Кожен акумулятор також містить інтегрованийсистема управління акумуляторомщоб забезпечити безпечну роботу акумулятора за будь-яких умов.Dragonfly Energy і Battle Born Batteries мають тисячі встановлених батарей, які безпечно працюють у багатьох різних сферах застосування по всьому світу.

Тепер ти знаєш

Підсумовуючи, літій-залізо-фосфатний є лише одним із багатьох доступних типів літій-іонних акумуляторів.Однак унікальний набір характеристик LFP-батареї робить їх фантастичною альтернативою 12-вольтовим свинцево-кислотним батареям минулого.