Tesla-ի 2021 թվականի 3-րդ եռամսյակի հաշվետվություններում հայտարարվել է LiFePO4 մարտկոցներին անցնելու մասին՝ որպես իր մեքենաների նոր ստանդարտ: Բայց ի՞նչ են իրականում LiFePO4 մարտկոցները:
ՆՅՈՒ ՅՈՐՔ, ՆՅՈՒ ՅՈՐՔ, ԱՄՆ, 26 մայիսի, 2022 թ. /EINPresswire.com / — Արդյո՞ք դրանք լիթիում-իոնային մարտկոցների ավելի լավ այլընտրանք են։ Ինչո՞վ են այս մարտկոցները տարբերվում մյուս մարտկոցներից։
Ներածություն LiFePO4 մարտկոցներին
Լիթիում-երկաթի ֆոսֆատային (LFP) մարտկոցը լիթիում-իոնային մարտկոց է՝ ավելի արագ լիցքավորման և լիցքաթափման արագությամբ: Այն լիցքավորվող մարտկոց է՝ LiFePO4-ով որպես կաթոդ և գրաֆիտային ածխածնային էլեկտրոդով՝ որպես անոդ:
LiFePO4 մարտկոցներն ունեն ավելի ցածր էներգիայի խտություն, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները, և ավելի ցածր աշխատանքային լարումներ։ Դրանք ունեն ցածր լիցքաթափման արագություն՝ հորիզոնական կորերով և ավելի անվտանգ են, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները։ Այս մարտկոցները հայտնի են նաև որպես լիթիում-ֆերոֆոսֆատային մարտկոցներ։
LiFePO4 մարտկոցների գյուտը
LiFePO4 մարտկոցները հորինել են Ջոն Բ. Գուդենաֆը և Արումուգամ Մանթիրամը: Նրանք առաջիններից էին, ովքեր որոշեցին լիթիում-իոնային մարտկոցներում օգտագործվող նյութերը: Անոդային նյութերը իդեալական չեն լիթիում-իոնային մարտկոցների համար՝ անմիջապես կարճ միացման հակվածության պատճառով:
Գիտնականները պարզել են, որ կաթոդային նյութերը ավելի լավն են լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդների համեմատ: Սա հատկապես նկատելի է LiFePO4 մարտկոցների տարբերակներում: Դրանք բարելավում են կայունությունը և հաղորդականությունը, ինչպես նաև մի շարք այլ ասպեկտներ:
Այսօր LiFePO4 մարտկոցները կարելի է գտնել ամենուրեք և ունեն տարբեր կիրառություններ, այդ թվում՝ նավակներում, արևային համակարգերում և տրանսպորտային միջոցներում: LiFePO4 մարտկոցները չեն պարունակում կոբալտ և ավելի էժան են, քան այլընտրանքային տարբերակների մեծ մասը: Դրանք ոչ թունավոր են և ունեն ավելի երկար պահպանման ժամկետ:
LFP մարտկոցի տեխնիկական բնութագրերը -
Մարտկոցի կառավարման համակարգերի գործառույթը LFP մարտկոցներում
LFP մարտկոցները կազմված են ոչ միայն միացված բջիջներից. դրանք ունեն համակարգ, որը ապահովում է, որ մարտկոցը մնա անվտանգ սահմաններում: Մարտկոցի կառավարման համակարգը (BMS) պաշտպանում, վերահսկում և վերահսկում է մարտկոցը աշխատանքային պայմաններում՝ անվտանգությունն ապահովելու և մարտկոցի կյանքը երկարացնելու համար:
Մարտկոցի կառավարման համակարգերի գործառույթը LFP մարտկոցներում -
Չնայած այն հանգամանքին, որ լիթիում-երկաթի ֆոսֆատային մարտկոցներն ավելի դիմացկուն են, դրանք, այնուամենայնիվ, լիցքավորման ժամանակ հակված են գերլարման, ինչը նվազեցնում է աշխատանքի արդյունավետությունը: Կաթոդի համար օգտագործվող նյութը կարող է վատթարանալ և կորցնել իր կայունությունը: BMS-ը կարգավորում է յուրաքանչյուր մարտկոցի ելքը և ապահովում է մարտկոցի առավելագույն լարման պահպանումը:
Քանի որ էլեկտրոդների նյութերը քայքայվում են, լարման թերարժեքությունը դառնում է լուրջ խնդիր։ Եթե որևէ բջջի լարումը իջնում է սահմանված շեմից ցածր, BMS-ը անջատում է մարտկոցը շղթայից։ Այն նաև ծառայում է որպես հետադարձ կապ գերհոսանքի դեպքում և կանջատի դրա աշխատանքը կարճ միացման ժամանակ։
LiFePO4 մարտկոցներն ընդդեմ լիթիում-իոնային մարտկոցների
LiFePO4 մարտկոցները հարմար չեն կրելի սարքերի, ինչպիսիք են ժամացույցները, համար։ Դրանք ունեն ավելի ցածր էներգիայի խտություն, քան մյուս լիթիումային մարտկոցները։ Այնուամենայնիվ, դրանք լավագույնն են արևային էներգիայի համակարգերի, ավտոտնակների, գոլֆի մեքենաների, նավակների և էլեկտրական մոտոցիկլետների համար։
★Այս մարտկոցների հիմնական առավելություններից մեկը դրանց կյանքի ցիկլն է։
Այս մարտկոցները կարող են ծառայել ավելի քան 4 անգամ ավելի երկար, քան մյուսները։ Դրանք ավելի անվտանգ են և կարող են հասնել մինչև 100% լիցքաթափման խորության, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են օգտագործվել ավելի երկար ժամանակահատվածում։
Ստորև բերված են լրացուցիչ պատճառներ, թե ինչու են այս մարտկոցները լիթիում-իոնային մարտկոցների ավելի լավ այլընտրանք։
★Ցածր գին
LFP մարտկոցները կազմված են երկաթից և ֆոսֆորից, արդյունահանվում են հսկայական մասշտաբներով և էժան են: LFP մարտկոցների արժեքը գնահատվում է մինչև 70 տոկոսով ցածր մեկ կիլոգրամի համար, քան նիկելով հարուստ NMC մարտկոցները: Դրա քիմիական կազմը ապահովում է գնային առավելություն: LFP մարտկոցների ամենացածր գրանցված բջջային գները 2020 թվականին առաջին անգամ իջել են 100 դոլար/կՎտժ-ից ցածր:
★Փոքր ազդեցություն շրջակա միջավայրի վրա
LFP մարտկոցները չեն պարունակում նիկել կամ կոբալտ, որոնք թանկ են և մեծ ազդեցություն ունեն շրջակա միջավայրի վրա։ Այս մարտկոցները լիցքավորվող են, ինչը ցույց է տալիս դրանց էկոլոգիապես մաքուր լինելը։
★Բարելավված արդյունավետություն և կատարողականություն
LFP մարտկոցները հայտնի են իրենց երկար կյանքի ցիկլով, ինչը դրանք դարձնում է հանրաճանաչ ընտրություն այն կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են հուսալի և կայուն հզորության արտադրություն ժամանակի ընթացքում: Այս մարտկոցները ունեն ավելի դանդաղ հզորության կորստի տեմպեր, քան մյուս լիթիում-իոնային մարտկոցները, ինչը օգնում է պահպանել դրանց աշխատանքը երկար ժամանակահատվածում: Բացի այդ, դրանք ունեն ավելի ցածր աշխատանքային լարում, ինչը հանգեցնում է ավելի քիչ ներքին դիմադրության և ավելի արագ լիցքավորման/լիցքաթափման արագության:
★Բարելավված անվտանգություն և կայունություն
LFP մարտկոցները ջերմային և քիմիապես կայուն են, հետևաբար, դրանց պայթելու կամ բռնկվելու հավանականությունը ցածր է: LFP-ն արտադրում է նիկելով հարուստ NMC-ի մեկ վեցերորդ ջերմությունը: Քանի որ LFP մարտկոցներում Co-O կապն ավելի ուժեղ է, թթվածնի ատոմները ավելի դանդաղ են անջատվում կարճ միացման կամ գերտաքացման դեպքում: Ավելին, լիովին լիցքավորված բջիջներում լիթիում չի մնում, ինչը դրանք դարձնում է թթվածնի կորստի նկատմամբ բարձր դիմացկուն՝ համեմատած այլ լիթիումային բջիջներում հանդիպող էկզոթերմիկ ռեակցիաների հետ:
★Փոքր և թեթև
LFP մարտկոցները գրեթե 50%-ով ավելի թեթև են, քան լիթիում-մանգանի օքսիդի մարտկոցները: Դրանք մինչև 70%-ով ավելի թեթև են, քան կապար-թթվային մարտկոցները: Երբ դուք օգտագործում եք LiFePO4 մարտկոց տրանսպորտային միջոցում, դուք օգտագործում եք ավելի քիչ բենզին և ունեք ավելի մեծ մանևրելու հնարավորություն: Դրանք նաև փոքր և կոմպակտ են, ինչը թույլ է տալիս խնայել տարածք ձեր սկուտերի, նավակի, ավտոտնակի կամ արդյունաբերական կիրառման վրա:
LiFePO4 մարտկոցներ ընդդեմ ոչ լիթիումային մարտկոցների
Ոչ լիթիումային մարտկոցներն ունեն մի շարք առավելություններ, սակայն, հավանաբար, կփոխարինվեն միջնաժամկետ հեռանկարում՝ հաշվի առնելով նոր LiFePo4 մարտկոցների ներուժը, քանի որ հին տեխնոլոգիան թանկ է և պակաս արդյունավետ։
☆Կապարաթթվային մարտկոցներ
Սկզբում կապարաթթվային մարտկոցները կարող են թվալ մատչելի, բայց երկարաժամկետ հեռանկարում դրանք ավելի թանկ են դառնում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ դրանք պահանջում են ավելի հաճախակի սպասարկում և փոխարինում։ LiFePO4 մարտկոցը կտևի 2-4 անգամ ավելի երկար՝ առանց սպասարկման անհրաժեշտության։
☆Գելային մարտկոցներ
Գելային մարտկոցները, ինչպես LiFePO4 մարտկոցները, հաճախակի լիցքավորման կարիք չունեն և չեն կորցնում լիցքը պահեստավորման ընթացքում։ Սակայն գելային մարտկոցները լիցքավորվում են ավելի դանդաղ տեմպերով։ Դրանք պետք է անջատվեն լրիվ լիցքավորվելուց անմիջապես հետո՝ վնասվելուց խուսափելու համար։
☆AGM մարտկոցներ
Մինչդեռ AGM մարտկոցները 50%-ից ցածր հզորությամբ վնասվելու բարձր ռիսկի տակ են, LiFePO4 մարտկոցները կարող են ամբողջությամբ լիցքաթափվել առանց վնասվելու որևէ ռիսկի։ Բացի այդ, դժվար է դրանք միացված պահել։
LiFePO4 մարտկոցների կիրառությունները
LiFePO4 մարտկոցները ունեն բազմաթիվ արժեքավոր կիրառություններ, այդ թվում՝
● Ձկնորսական նավակներ և կայակներ. Դուք կարող եք ավելի շատ ժամանակ անցկացնել ջրի վրա՝ ավելի կարճ լիցքավորման և ավելի երկար աշխատանքային ժամանակի շնորհիվ: Ավելի քիչ քաշը ապահովում է ավելի հեշտ կառավարում և արագության բարձրացում բարձր ռիսկային ձկնորսական մրցումների ժամանակ:
● Շարժունակության համար նախատեսված սկուտերներ և մոպեդներ. չկա որևէ ծանրություն, որը կդանդաղեցնի ձեզ։ Լիցքավորեք ձեր մարտկոցը մինչև լրիվ հզորություն՝ ինքնաբուխ ճանապարհորդությունների համար՝ առանց այն վնասելու։
● Արևային էներգիայի կոնֆիգուրացիաներ. Ձեզ հետ կրեք թեթև LiFePO4 մարտկոցներ՝ ամենուրեք, որտեղ կյանքը ձեզ տանում է (նույնիսկ լեռան վրա կամ ցանցից դուրս)՝ արևի էներգիան օգտագործելու համար:
● Առևտրային օգտագործում. Սրանք ամենաապահով և դիմացկուն լիթիումային մարտկոցներն են, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում արդյունաբերական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են հատակի մեքենաները, բեռնախցիկի դարպասները և այլն:
Ավելին, լիթիում-երկաթի ֆոսֆատային մարտկոցները սնուցում են բազմաթիվ այլ սարքեր, ինչպիսիք են լապտերները, էլեկտրոնային սիգարետները, ռադիոսարքավորումները, արտակարգ լուսավորությունը և այլ իրեր:
Լայնածավալ LFP ներդրման հնարավորություններ
Թեև LFP մարտկոցները ավելի էժան են և ավելի կայուն, քան այլընտրանքները, էներգիայի խտությունը լուրջ խոչընդոտ է եղել լայն տարածման համար: LFP մարտկոցներն ունեն շատ ավելի ցածր էներգիայի խտություն՝ տատանվելով 15-ից 25% սահմաններում: Այնուամենայնիվ, սա փոխվում է Շանհայում արտադրված Model 3-ում օգտագործվող ավելի հաստ էլեկտրոդների օգտագործման դեպքում, որոնք ունեն 359 Վտ/լիտր էներգիայի խտություն:
LFP մարտկոցների երկար կյանքի ցիկլի շնորհիվ դրանք ավելի մեծ տարողություն ունեն, քան համեմատելի քաշ ունեցող լիթիում-իոնային մարտկոցները։ Սա նշանակում է, որ այս մարտկոցների էներգիայի խտությունը ժամանակի ընթացքում ավելի նման կդառնա։
Զանգվածային ներդրման մեկ այլ խոչընդոտ է այն, որ Չինաստանը գերիշխող դիրք է գրավում շուկայում՝ LFP արտոնագրերի բազմազանության պատճառով: Քանի որ այս արտոնագրերի ժամկետը լրանում է, ենթադրություններ կան, որ LFP-ի արտադրությունը, ինչպես նաև տրանսպորտային միջոցների արտադրությունը, կտեղայնացվի:
Ford-ի, Volkswagen-ի և Tesla-ի նման խոշոր ավտոարտադրողները ավելի ու ավելի հաճախ են օգտագործում այս տեխնոլոգիան՝ փոխարինելով նիկելի կամ կոբալտի բանաձևերը: Tesla-ի վերջին հայտարարությունը իր եռամսյակային թարմացման մեջ միայն սկիզբն է: Tesla-ն նաև համառոտ թարմացում է ներկայացրել իր 4680 մարտկոցային փաթեթի վերաբերյալ, որը կունենա ավելի բարձր էներգիայի խտություն և ավելի բարձր հեռահարություն: Հնարավոր է նաև, որ Tesla-ն կօգտագործի «բջիջից բջիջ» կառուցվածքը՝ ավելի շատ բջիջներ խտացնելու և ավելի ցածր էներգիայի խտություն ապահովելու համար:
Չնայած իր տարիքին,ԼՖՊև մարտկոցների արժեքի կրճատումը կարող է կարևոր դեր խաղալ էլեկտրական մեքենաների զանգվածային կիրառման արագացման գործում: Մինչև 2023 թվականը լիթիում-իոնային գները, կանխատեսումների համաձայն, կկազմեն մոտ 100 դոլար/կՎտժ: Լիթիում-իոնային մարտկոցները կարող են թույլ տալ ավտոարտադրողներին շեշտը դնել այնպիսի գործոնների վրա, ինչպիսիք են հարմարավետությունը կամ լիցքավորման ժամանակը, այլ ոչ թե միայն գինը:
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-24-2022