Il rapporto del terzo trimestre 2021 di Tesla ha annunciato il passaggio alle batterie LiFePO4 come nuovo standard nei suoi veicoli.Ma cosa sono esattamente le batterie LiFePO4?
NEW YORK, NEW YORK, USA, 26 maggio 2022 /EINPresswire.com/ — Sono un'alternativa migliore alle batterie agli ioni di litio?In cosa differiscono queste batterie dalle altre batterie?
Introduzione alle batterie LiFePO4
Una batteria al litio ferro fosfato (LFP) è una batteria agli ioni di litio con velocità di carica e scarica più rapide.È una batteria ricaricabile con LiFePO4 come catodo e un elettrodo di carbonio grafitico con supporto metallico come anodo.
Le batterie LiFePO4 hanno una densità di energia inferiore rispetto alle batterie agli ioni di litio e tensioni operative inferiori.Hanno una bassa velocità di scarica con curve piatte e sono più sicuri degli ioni di litio.Queste batterie sono anche conosciute come batterie al litio ferrofosfato.
L'invenzione delle batterie LiFePO4
Batterie LiFePO4furono inventati da John B. Goodenough e Arumugam Manthiram.Sono stati tra i primi a identificare i materiali utilizzati nelle batterie agli ioni di litio.I materiali degli anodi non sono ideali per le batterie agli ioni di litio a causa della loro tendenza al cortocircuito precoce.
Gli scienziati hanno scoperto che i materiali catodici sono migliori rispetto ai catodi delle batterie agli ioni di litio.Ciò è particolarmente evidente nelle varianti di batterie LiFePO4.Migliorano la stabilità e la conduttività e migliorano una varietà di altri aspetti.
Al giorno d'oggi, le batterie LiFePO4 si trovano ovunque e hanno varie applicazioni, incluso l'uso in barche, sistemi solari e veicoli.Le batterie LiFePO4 sono prive di cobalto e meno costose della maggior parte delle alternative.Non è tossico e ha una durata di conservazione più lunga.
Specifiche della batteria LFP
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La funzione dei sistemi di gestione della batteria nelle batterie LFP
Le batterie LFP sono costituite da più di semplici celle collegate;hanno un sistema che assicura che la batteria rimanga entro limiti di sicurezza.Un sistema di gestione della batteria (BMS) protegge, controlla e monitora la batteria in condizioni operative per garantire la sicurezza e prolungarne la durata.
La funzione dei sistemi di gestione delle batterie nelle batterie LFP
Nonostante il fatto che le celle al litio ferro fosfato siano più tolleranti, sono comunque soggette a sovratensione durante la carica, il che riduce le prestazioni.Il materiale utilizzato per il catodo potrebbe potenzialmente deteriorarsi e perdere stabilità.Il BMS regola l'uscita di ciascuna cella e garantisce il mantenimento della massima tensione della batteria.
Quando i materiali degli elettrodi si degradano, la sottotensione diventa una grave preoccupazione.Se la tensione di una cella scende al di sotto di una certa soglia, il BMS scollega la batteria dal circuito.Serve anche come antiritorno in una condizione di sovracorrente e interrompe il suo funzionamento durante il cortocircuito.
Batterie LiFePO4 e batterie agli ioni di litio
Le batterie LiFePO4 non sono adatte per dispositivi indossabili come orologi.Hanno una densità di energia inferiore rispetto a qualsiasi altra batteria al litio.Tuttavia, sono i migliori per sistemi di energia solare, camper, golf cart, bass boat e motociclette elettriche.
Uno dei principali vantaggi di queste batterie è la loro durata.
Queste batterie possono durare oltre 4 volte più a lungo di altre.Sono più sicuri e possono raggiungere una profondità di scarico fino al 100%, il che significa che possono essere utilizzati per un periodo più lungo.
Di seguito sono riportati altri motivi per cui queste batterie sono un'alternativa migliore alle batterie agli ioni di litio.
A basso costo
Le batterie LFP sono fatte di ferro e fosforo, estratte su larga scala e sono economiche.Si stima che il costo delle batterie LFP sia inferiore del 70% per kg rispetto alle batterie NMC ricche di nichel.La sua composizione chimica offre un vantaggio in termini di costi.I prezzi delle celle più bassi riportati per le batterie LFP sono scesi al di sotto di $ 100/kWh per la prima volta nel 2020.
Piccolo impatto ambientale
Le batterie LFP non contengono nichel o cobalto, che sono costose e hanno un grande impatto ambientale.Queste batterie sono ricaricabili che mostra la loro eco-compatibilità.
Efficienza e prestazioni migliorate
Le batterie LFP sono note per il loro lungo ciclo di vita, che le rende una scelta popolare per le applicazioni che richiedono una potenza di uscita affidabile e costante nel tempo.Queste batterie hanno tassi di perdita di capacità più lenti rispetto ad altre batterie agli ioni di litio, il che aiuta a preservarne le prestazioni a lungo termine.Inoltre, hanno una tensione operativa inferiore, con conseguente minore resistenza interna e velocità di carica/scarica più elevate.
Maggiore sicurezza e stabilità
Le batterie LFP sono termicamente e chimicamente stabili, quindi è meno probabile che esplodano o prendano fuoco.LFP produce un sesto del calore di NMC ricco di nichel.Poiché il legame Co-O è più forte nelle batterie LFP, gli atomi di ossigeno vengono rilasciati più lentamente se cortocircuitati o surriscaldati.Inoltre, nessun litio rimane nelle celle completamente cariche, il che le rende altamente resistenti alla perdita di ossigeno rispetto alle reazioni esotermiche osservate in altre celle al litio.
Piccolo e leggero
Le batterie LFP sono quasi il 50% più leggere delle batterie all'ossido di manganese al litio.Sono fino al 70% più leggere delle batterie al piombo.Quando si utilizza una batteria LiFePO4 in un veicolo, si consuma meno gas e si ha maggiore manovrabilità.Sono anche piccoli e compatti, consentendoti di risparmiare spazio su scooter, barche, camper o applicazioni industriali.
Batterie LiFePO4 e batterie non al litio
Le batterie non al litio presentano una serie di vantaggi, ma è probabile che vengano sostituite a medio termine, dato il potenziale delle nuove batterie LiFePo4 poiché la tecnologia precedente è costosa e meno efficiente.
Batterie al piombo
Le batterie al piombo possono sembrare economiche all'inizio, ma finiscono per essere più costose a lungo termine.Ciò è dovuto al fatto che richiedono una manutenzione e una sostituzione più frequenti.Una batteria LiFePO4 durerà 2-4 volte di più senza necessità di manutenzione.
Batterie al gel
Le batterie al gel, come le batterie LiFePO4, non richiedono ricariche frequenti e non perdono la carica durante la conservazione.Ma le batterie al gel si caricano più lentamente.Devono essere disconnessi non appena completamente carichi per evitare la distruzione.
Batterie AGM
Mentre le batterie AGM sono ad alto rischio di danneggiamento al di sotto del 50% della capacità, le batterie LiFePO4 possono essere scaricate completamente senza alcun rischio di danneggiamento.Inoltre, è difficile mantenerli su.
Applicazioni per batterie LiFePO4
Le batterie LiFePO4 hanno molte applicazioni preziose, tra cui
Barche da pesca e kayak: puoi trascorrere più tempo in acqua con meno tempo di ricarica e autonomia più lunga.Il minor peso offre una maneggevolezza più facile e un aumento della velocità durante le gare di pesca ad alto rischio.
Scooter e ciclomotori: non c'è nessun peso morto a rallentarti.Carica la batteria a una capacità inferiore alla piena capacità per viaggi spontanei senza danneggiarla.
Configurazioni solari: trasporta batterie LiFePO4 leggere ovunque ti porti la vita (anche su una montagna o fuori dalla rete) per sfruttare la potenza del sole.
Uso commerciale: queste sono le batterie al litio più sicure e resistenti, il che le rende ideali per applicazioni industriali come macchine da pavimento, portelloni e altro.
Inoltre, le batterie al litio ferro fosfato alimentano molti altri dispositivi come torce elettriche, sigarette elettroniche, apparecchiature radio, illuminazione di emergenza e altri oggetti.
Possibilità di implementazione LFP su larga scala
Sebbene le batterie LFP siano meno costose e più stabili delle alternative, la densità di energia è stata un ostacolo significativo all'adozione diffusa.Le batterie LFP hanno una densità di energia molto più bassa, compresa tra il 15 e il 25%.Tuttavia, questo sta cambiando utilizzando elettrodi più spessi come quelli utilizzati nel Model 3 prodotto a Shanghai, che ha una densità di energia di 359 Wh/litro.
A causa del lungo ciclo di vita delle batterie LFP, hanno una capacità maggiore rispetto alle batterie agli ioni di litio di peso comparabile.Ciò significa che la densità di energia di queste batterie diventerà più simile nel tempo.
Un altro ostacolo all'adozione di massa è che la Cina ha dominato il mercato a causa della sfilza di brevetti LFP.Alla scadenza di questi brevetti, si ipotizza che la produzione di LFP, come la produzione di veicoli, sarà localizzata.
Le principali case automobilistiche come Ford, Volkswagen e Tesla utilizzano sempre più la tecnologia sostituendo le formulazioni di nichel o cobalto.Il recente annuncio di Tesla nel suo aggiornamento trimestrale è solo l'inizio.Tesla ha anche fornito un breve aggiornamento sul suo pacco batteria 4680, che avrà una maggiore densità di energia e autonomia.È anche possibile che Tesla utilizzi la costruzione "cell-to-pack" per condensare più celle e adattarsi a una densità di energia inferiore.
Nonostante la sua età, LFP e la riduzione dei costi della batteria possono essere fondamentali per accelerare l'adozione di massa dei veicoli elettrici.Entro il 2023, i prezzi degli ioni di litio dovrebbero essere vicini a $ 100/kWh.Gli LFP possono consentire alle case automobilistiche di enfatizzare fattori come la comodità o il tempo di ricarica piuttosto che il solo prezzo.
Tempo di pubblicazione: 10-agosto-2022