Baterii litiu-fier-fosfat

Bateriile litiu-fier-fosfat sunt alegerea ideală pentru aplicațiile de agrement, având cicluri de viață lungi, o construcție sigură și performanțe durabile. În plus, densitatea mare de energie, rata scăzută de autodescărcare și respectarea mediului înconjurător fac din ele soluția perfectă.

Aceste materiale pot rezista la temperaturi extreme fără a emite oxigen, ceea ce le face o alegere excelentă pentru aplicațiile marine.

Ciclu de viață lung

Bateriile litiu-fier-fosfat (LiFePO4) oferă multe avantaje față de bateriile lor plumb-acid și alte baterii litiu similare, inclusiv faptul că sunt mai sigure, au o durată de viață mai lungă, nu necesită întreținere, au o eficiență ridicată de descărcare/încărcare și sunt ideale pentru stocarea energiei în afara rețelei și pentru aplicațiile de energie solară regenerabilă. Deși nu sunt cele mai ieftine baterii disponibile pe piață în prezent, bateriile LiFePO4 oferă economii semnificative pe termen lung.

Bateriile LiFePO4 oferă cicluri de viață lungi, de până la 5000 de cicluri la o adâncime de descărcare de 80% - mult mai mult decât bateriile lor tradiționale plumb-acid și aproape dublu față de alte tipuri de baterii litiu-ion. În plus, durabilitatea lor le permite să reziste la temperaturi extreme fără să se descompună sau să elibereze oxigen în mediu.

Bateriile litiu-fier-fosfat oferă numeroase avantaje față de bateriile similare, în special protecția termică împotriva scăpării de sub control, ceea ce le face cea mai sigură formă de baterie litiu disponibilă. În plus, costurile reduse ale acestora le transformă într-o alternativă economică, cu o densitate energetică mai mare decât cea a bateriilor plumb-acid.

Bateriile litiu-fier-fosfat oferă mai mult decât cicluri de viață lungi; ele sunt, de asemenea, ecologice. Nu prezintă scurgeri, nu sunt toxice și sunt reciclabile; ating încărcarea completă mai repede decât alte tipuri de baterii litiu-ion, cu o autodescărcare de numai 2-2% pe lună, în comparație cu ratele mult mai mari ale bateriilor plumb-acid decât cele înregistrate vreodată!

Aceste baterii pot avea o tensiune de ieșire mai mică, dar acest lucru este compensat de durata lor lungă de viață și de performanțele superioare. Atunci când sunt utilizate pentru stocarea energiei în afara rețelei, acestea oferă, de asemenea, mai multe avantaje, inclusiv capacitatea lor de a face față unor sarcini mai mari, funcționând în același timp la temperaturi mai scăzute.

Bateriile LiFePO4 sunt extrem de flexibile, ceea ce le face potrivite pentru o gamă largă de utilizări. Scuterele de mobilitate și mopedele beneficiază foarte mult de utilizarea bateriilor LiFePO4 datorită duratei lungi de funcționare și a timpului rapid de încărcare; instalațiile solare beneficiază, de asemenea, foarte mult, deoarece construcția lor ușoară facilitează transportul; în plus, aplicațiile comerciale pot utiliza aceste baterii versatile pentru a alimenta mașini de podea, porți de ridicare, lanterne, echipamente radio și iluminat de urgență!

Densitate energetică ridicată

Bateriile litiu-fier-fosfat (LiFePO4) au devenit o opțiune de stocare a energiei din ce în ce mai populară, datorită densității ridicate de putere și duratei lungi de viață - ideale pentru aplicațiile dispozitivelor mobile. În plus, spre deosebire de bateriile litiu-ion, acestea sunt mult mai puțin predispuse la incendii sau scăpări termice. În plus, LiFePO4 nu conțin cobalt și nichel din surse neetice; în plus, acestea ating adâncimea de descărcare (DOD) de 100%, oferind soluții de alimentare pe termen lung pentru vehicule de agrement sau echipamente.

Aceste baterii prezintă electrozi pozitivi și negativi acoperiți cu folii poroase de separare pentru separare. Electrodul negativ este prevăzut cu folii colectoare de curent din cupru sau aluminiu, în timp ce electrodul pozitiv este format din cristal de fosfat de fier și litiu în stare solidă cu conductivitate electrică scăzută - adesea dopat cu cationi de aluminiu, zirconiu sau niobiu pentru a crește conductivitatea; acest lucru permite particulelor active să rămână în imediata apropiere a carbonului, reducând în același timp distanța pe care ionii de litiu trebuie să se deplaseze în materialele solide.

În timpul încărcării, ionii de litiu se intercalează în rețeaua de grafit a electrodului negativ; în timpul descărcării, ei se dezintercalonează de aceasta. Ca parte a acestui proces, se aplică un câmp electric care creează un curent de reacție maxim la interfața dintre electrod și separator; odată ce acest curent a atins punctul de saturație, concentrația și profilurile SOC devin mai uniforme.

Proiectarea unei baterii necesită luarea în considerare a capacității sale, a ratei de încărcare-descărcare și a siguranței. Bateriile litiu-fier-fosfat au capacități mai mari decât cele litiu-ion și sunt mai potrivite pentru a face față mai multor aplicații - de asemenea, acestea tind să dureze mai mult și să se încarce la tensiuni mai mari decât bateriile lor din litiu.

O baterie LiFePO4 eficientă trebuie să fie capabilă să reziste la condiții extreme, de la temperaturi și umidități extreme, prin cicluri de cel puțin 500 de cicluri și temperaturi de până la 100C, precum și la vibrații, căldură și șocuri.

Mitra Chem a utilizat învățarea automată pentru a-și accelera cercetarea și proiectarea bateriilor pentru noile vehicule ale General Motor (GM), folosind seturi de date din lumea reală drept ghid și exploatând seturi mari de date ale vehiculelor din lumea reală pentru a găsi combinații optime de materiale care oferă atât performanță, cât și durabilitate.

Rata scăzută de autodescărcare

Bateriile litiu-fier-fosfat ies în evidență ca fiind una dintre cele mai bune opțiuni datorită ratei lor mai scăzute de autodescărcare, pierzând doar aproximativ 3-4% pe lună în timpul stocării, în comparație cu alte opțiuni de litiu. Acest lucru le face potrivite pentru aplicații pe termen lung, cum ar fi sistemele de energie solară sau aplicațiile off-grid, deoarece pot rămâne stocate fără a afecta negativ performanța pe o perioadă extinsă.

Densitatea mare de putere a bateriilor litiu-fier-fosfat le face considerabil mai mici și mai ușoare decât bateriile plumb-acid, ceea ce le face perfecte pentru aplicații portabile precum campingul sau caravana. În plus, bateriile litiu-fier-fosfat nu au nevoie de întreținere specială precum bateriile plumb-acid și pot rezista în condiții extreme; cu toate acestea, densitatea puterii lor scade la temperaturi mai scăzute; pentru a evita acest scenariu, puteți implementa un sistem de gestionare a bateriei care încălzește automat bateria atunci când temperaturile scad.

Bateriile litiu-fier-fosfat ies în evidență datorită adâncimii impresionante de descărcare (DoD). Bateriile LiFePO4 pot alimenta dispozitive electrice până la o rată de descărcare a capacității de 10% - mult mai bine decât bateriile plumb-acid care ating doar 50% capacitate DoD! În plus, bateriile LiFePO4 pot fi încărcate de 5.000 de ori înainte de a-și atinge capacitatea nominală și de a deveni din nou inutile.

Bateriile litiu-fier-fosfat sunt mai fiabile decât bateriile lor similare cu litiu, deoarece nu se oxidează la fel de repede și, prin urmare, nu se confruntă cu o fugă termică, ceea ce se întâmplă adesea cu alte baterii cu litiu și poate duce la explozii sau incendii în acestea.

Bateriile LiFePO4 nu necesită un încărcător special, ca alte baterii cu litiu, ceea ce le face mai ușor de utilizat și mai sigure de manevrat. Cu toate acestea, trebuie utilizate întotdeauna încărcătoare de calitate pentru bateriile cu litiu, pentru a se asigura că acestea nu se deteriorează în timpul transportului.

Atunci când alegeți o baterie cu litiu, este esențial să luați în considerare impactul fabricării acesteia asupra mediului. Fabricarea trebuie să respecte toate standardele naționale și internaționale pentru a reduce daunele aduse mediului și pentru a asigura siguranța utilizatorului. În plus, ar trebui să aibă loc testarea bateriilor cu ajutorul unui dispozitiv automat precum Ufine Battery Tester, care poate testa eficient loturi mari, înregistrând în același timp datele în mod eficient.

Ecologic

Bateriile litiu-fier-fosfat sunt o alegere ecologică pentru sistemele de stocare a energiei. Nu se eliberează emisii în timpul încărcării și descărcării; în plus, temperaturile extreme nu prezintă niciun risc pentru siguranță; mai mult, bateriile litiu-fier-fosfat nu explodează dacă sunt supraîncălzite; acestea reprezintă o alternativă excelentă, ecologică, la bateriile plumb-acid care conțin elemente metalice grele care poluează mediul înconjurător.

Bateriile litiu-fier-fosfat utilizează electrozi pozitivi compuși din LiFePO4, un fosfat litiu-fier de tip olivină cu structuri cristaline tridimensionale care permit litiului să se deplaseze cu ușurință între jumătățile bateriei pentru a crește densitatea puterii și dopajul cu metale de tranziție pentru a spori activitatea. LiFePO4 este, de asemenea, un mineral natural cu proprietăți excelente de stabilitate termică, asigurând că nu se va degrada niciodată odată cu utilizarea.

Bateriile litiu-fier-fosfat au capacitatea de a rezista la până la 1000 de cicluri de încărcare/descărcare fără a-și pierde capacitatea, încărcându-se în același timp la jumătate din timpul necesar bateriilor plumb-acid. De asemenea, acestea sunt ideale pentru energiile regenerabile, cum ar fi energia eoliană și solară, deoarece energia lor stocată rămâne intactă pe perioade lungi.

Bateriile litiu-fier-fosfat sunt opțiuni mai ecologice decât bateriile plumb-acid, care conțin materiale toxice precum mercur, arsenic, cadmiu și crom care poluează mediul. Acestea pot fi chiar reciclate fără a emite substanțe nocive în mediu.

Producătorii de baterii trebuie să ia în considerare impactul proceselor lor de producție și reciclare asupra mediului atunci când aleg baterii pentru achiziționare sau reciclare. O baterie litiu-fier-fosfat are cea mai mică amprentă asupra mediului datorită materialelor reciclate utilizate în construcția sa; în plus, durata sa de viață depășește alte opțiuni, iar natura sa nepoluantă face acest tip de baterie deosebit de atractiv.

Acest studiu prezintă o evaluare aprofundată a impactului asupra mediului al bateriilor litiu-fier-fosfat utilizate pentru stocarea energiei utilizând cadrul LCA Brightway2. Analiza ia în considerare cantitățile de cupru, grafit, aluminiu, fosfat de fier și litiu și consumul de energie electrică, precum și analizele de incertitudine și de sensibilitate pentru a evalua efectele pe care modificările oricărei variabile le au asupra rezultatelor.