• beslag-001

LiFePO4-batterijen (LFP) De toekomst van voertuigen

Tesla's 2021 Q3-rapport kondigde een overgang aan naar LiFePO4-batterijen als de nieuwe standaard in zijn voertuigen.Maar wat zijn LiFePO4-batterijen precies?
NEW YORK, NEW YORK, VS, 26 mei 2022 /EINPresswire.com/ — Zijn ze een beter alternatief voor Li-Ion-batterijen?Waarin verschillen deze batterijen van andere batterijen?

Inleiding tot LiFePO4-batterijen
Een lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterij is een lithium-ionbatterij met snellere laad- en ontlaadsnelheden.Het is een oplaadbare batterij met LiFePO4 als kathode en een grafiet-koolstofelektrode met metalen achterkant als anode.

LiFePO4-batterijen hebben een lagere energiedichtheid dan lithium-ionbatterijen en een lagere bedrijfsspanning.Ze hebben een lage ontladingssnelheid met vlakke bochten en zijn veiliger dan Li-ion.Deze batterijen worden ook wel lithium-ferrofosfaatbatterijen genoemd.

De uitvinding van LiFePO4-batterijen
LiFePO4-batterijenwerden uitgevonden door John B. Goodenough en Arumugam Manthiram.Ze waren een van de eersten die de materialen identificeerden die in lithium-ionbatterijen worden gebruikt.Anodematerialen zijn niet ideaal voor lithium-ionbatterijen vanwege hun neiging tot vroege kortsluiting.

Wetenschappers hebben ontdekt dat kathodematerialen beter zijn in vergelijking met kathodes met lithium-ionbatterijen.Dit is vooral merkbaar bij de LiFePO4-batterijvarianten.Ze verbeteren de stabiliteit en geleidbaarheid en verbeteren een aantal andere aspecten.

Tegenwoordig zijn LiFePO4-batterijen overal te vinden en hebben ze verschillende toepassingen, waaronder gebruik in boten, zonnesystemen en voertuigen.LiFePO4-batterijen zijn kobaltvrij en goedkoper dan de meeste alternatieven.Het is niet giftig en heeft een langere houdbaarheid.

Specificaties LFP-batterij
Bron

De functie van batterijbeheersystemen in LFP-batterijen

LFP-batterijen bestaan ​​uit meer dan alleen aangesloten cellen;ze hebben een systeem dat ervoor zorgt dat de batterij binnen veilige grenzen blijft.Een batterijbeheersysteem (BMS) beschermt, bestuurt en bewaakt de batterij onder bedrijfsomstandigheden om de veiligheid te garanderen en de levensduur van de batterij te verlengen.

De functie van batterijbeheersystemen in LFP-batterijen 

Ondanks het feit dat lithium-ijzerfosfaatcellen toleranter zijn, zijn ze toch gevoelig voor overspanning tijdens het opladen, wat de prestaties vermindert.Het materiaal dat voor de kathode wordt gebruikt, kan mogelijk verslechteren en zijn stabiliteit verliezen.Het BMS regelt de output van elke cel en zorgt ervoor dat de maximale spanning van de batterij behouden blijft.

Naarmate de elektrodematerialen degraderen, wordt onderspanning een ernstig probleem.Als de spanning van een cel onder een bepaalde drempel daalt, koppelt het BMS de batterij los van het circuit.Het dient ook als een backstop in een overstroomtoestand en zal de werking ervan uitschakelen tijdens kortsluiting.

LiFePO4-batterijen versus lithium-ionbatterijen
De LiFePO4-batterijen zijn niet geschikt voor draagbare apparaten zoals horloges.Ze hebben een lagere energiedichtheid dan alle andere lithiumbatterijen.Ze zijn echter het beste voor zonne-energiesystemen, campers, golfkarretjes, basboten en elektrische motorfietsen.

Een van de belangrijkste voordelen van deze batterijen is hun levensduur.

Deze batterijen gaan meer dan 4x langer mee dan andere.Ze zijn veiliger en kunnen een ontladingsdiepte van 100% bereiken, wat betekent dat ze voor een langere periode kunnen worden gebruikt.

Hieronder staan ​​andere redenen waarom deze batterijen een beter alternatief zijn voor Li-ion batterijen.

Goedkoop
LFP-batterijen zijn gemaakt van ijzer en fosfor, worden op enorme schaal gewonnen en zijn niet duur.De kosten van LFP-batterijen zijn naar schatting maar liefst 70 procent lager per kg dan nikkelrijke NMC-batterijen.De chemische samenstelling zorgt voor een kostenvoordeel.De laagste gerapporteerde celprijzen voor LFP-batterijen daalden voor het eerst in 2020 onder $ 100/kWh.

Kleine milieu-impact
LFP-batterijen bevatten geen nikkel of kobalt, die duur zijn en een grote impact hebben op het milieu.Deze batterijen zijn oplaadbaar, wat hun milieuvriendelijkheid aantoont.

Verbeterde efficiëntie en prestaties
LFP-batterijen staan ​​bekend om hun lange levensduur, waardoor ze een populaire keuze zijn voor toepassingen die in de loop van de tijd een betrouwbaar en consistent vermogen vereisen.Deze batterijen ervaren een langzamer capaciteitsverlies dan andere lithium-ionbatterijen, wat helpt om hun prestaties op de lange termijn te behouden.Bovendien hebben ze een lagere bedrijfsspanning, wat resulteert in minder interne weerstand en snellere laad-/ontlaadsnelheden.

Verbeterde veiligheid en stabiliteit
LFP-batterijen zijn thermisch en chemisch stabiel, waardoor ze minder snel ontploffen of in brand vliegen.LFP produceert een zesde van de warmte van nikkelrijk NMC.Omdat de Co-O-binding sterker is in LFP-batterijen, komen zuurstofatomen langzamer vrij bij kortsluiting of oververhitting.Bovendien blijft er geen lithium achter in volledig geladen cellen, waardoor ze zeer goed bestand zijn tegen zuurstofverlies in vergelijking met de exotherme reacties die worden waargenomen in andere lithiumcellen.

Klein en lichtgewicht
LFP-batterijen zijn bijna 50% lichter dan lithium-mangaanoxidebatterijen.Ze zijn tot 70% lichter dan loodzuuraccu's.Wanneer u een LiFePO4-accu in een voertuig gebruikt, verbruikt u minder gas en bent u beter wendbaar.Ze zijn ook klein en compact, waardoor u ruimte kunt besparen op uw scooter, boot, camper of industriële toepassing.

LiFePO4-batterijen versus niet-lithiumbatterijen
Niet-lithiumbatterijen hebben een aantal voordelen, maar zullen waarschijnlijk op middellange termijn worden vervangen gezien het potentieel van de nieuwe LiFePo4-batterijen, aangezien oudere technologie duur en minder efficiënt is.

Loodzuur batterijen
Loodzuurbatterijen lijken in eerste instantie misschien kosteneffectief, maar worden op de lange termijn duurder.Dit komt doordat ze vaker onderhoud en vervanging nodig hebben.Een LiFePO4-batterij gaat 2-4 keer langer mee zonder onderhoud.

Gelbatterijen
Gelbatterijen, zoals LiFePO4-batterijen, hoeven niet vaak te worden opgeladen en verliezen hun lading niet tijdens opslag.Maar gelbatterijen laden langzamer op.Ze moeten worden losgekoppeld zodra ze volledig zijn opgeladen om vernietiging te voorkomen.

AGM-batterijen
Terwijl AGM-batterijen een hoog risico lopen om beschadigd te raken onder de 50% capaciteit, kunnen LiFePO4-batterijen volledig worden ontladen zonder enig risico op schade.Bovendien is het moeilijk om ze bij te houden.

Toepassingen voor LiFePO4-batterijen
LiFePO4-batterijen hebben veel waardevolle toepassingen, waaronder:

Vissersboten en kajaks: u kunt meer tijd op het water doorbrengen met minder oplaadtijd en langere looptijd.Minder gewicht zorgt voor gemakkelijker hanteren en een verkeersdrempel tijdens viswedstrijden met hoge inzetten.

Scootmobielen en bromfietsen: Er is geen eigen gewicht dat u afremt.Laad uw batterij op tot minder dan de volledige capaciteit voor spontane trips zonder deze te beschadigen.

Zonneconfiguraties: neem lichtgewicht LiFePO4-batterijen overal mee naartoe (zelfs op een berg of buiten het elektriciteitsnet) om de kracht van de zon te benutten.

Commercieel gebruik: dit zijn de veiligste, sterkste lithiumbatterijen, waardoor ze ideaal zijn voor industriële toepassingen zoals vloermachines, laadkleppen en meer.

Bovendien voeden lithium-ijzerfosfaatbatterijen veel andere apparaten, zoals zaklampen, elektronische sigaretten, radioapparatuur, noodverlichting en andere items.

Mogelijkheden voor grootschalige LFP-implementatie
Hoewel LFP-batterijen minder duur en stabieler zijn dan alternatieven, vormde de energiedichtheid een belangrijke belemmering voor brede acceptatie.LFP-batterijen hebben een veel lagere energiedichtheid, variërend tussen 15 en 25%.Dit verandert echter door het gebruik van dikkere elektroden zoals die worden gebruikt in het in Shanghai gemaakte Model 3, dat een energiedichtheid heeft van 359Wh/liter.

Door de lange levensduur van LFP-batterijen hebben ze meer capaciteit dan Li-ion-batterijen van vergelijkbaar gewicht.Dit betekent dat de energiedichtheid van deze batterijen in de loop van de tijd meer op elkaar gaat lijken.

Een andere belemmering voor massale acceptatie is dat China de markt heeft gedomineerd vanwege de vele LFP-patenten.Aangezien deze patenten aflopen, wordt er gespeculeerd dat de productie van LFP, net als de productie van voertuigen, zal worden gelokaliseerd.

Grote autofabrikanten zoals Ford, Volkswagen en Tesla gebruiken de technologie steeds vaker door nikkel- of kobaltformuleringen te vervangen.De recente aankondiging door Tesla in zijn driemaandelijkse update is nog maar het begin.Tesla heeft ook een korte update gegeven over zijn 4680-batterijpakket, dat een hogere energiedichtheid en bereik zal hebben.Het is ook mogelijk dat Tesla een 'cell-to-pack'-constructie zal gebruiken om meer cellen te condenseren en een lagere energiedichtheid mogelijk te maken.

Ondanks zijn leeftijd kunnen LFP en de verlaging van de batterijkosten van cruciaal belang zijn bij het versnellen van de massale acceptatie van EV's.Tegen 2023 zullen de lithium-ionprijzen naar verwachting in de buurt van $ 100/kWh liggen.LFP's kunnen autofabrikanten in staat stellen om factoren als gemak of oplaadtijd te benadrukken in plaats van alleen de prijs.


Posttijd: 10 aug.-2022