È un malinteso comune che le batterie al litio ferro fosfato siano diverse dalle batterie agli ioni di litio.In realtà esistono molti tipi di batterie agli ioni di litio e il litio ferro fosfato è solo uno di questi.
Diamo un'occhiata a cos'è esattamente il litio ferro fosfato, perché è un'ottima scelta per alcuni tipi di batterie e come si confronta con altre opzioni di batterie agli ioni di litio.
Che cos'è il fosfato di ferro e litio?
Il litio ferro fosfato è un composto chimico LiFePO4 o "LFP" in breve.LFP offre buone prestazioni elettrochimiche, bassa resistenza ed è uno dei materiali catodici più sicuri e stabili disponibili per le batterie agli ioni di litio.
Che cos'è una batteria al litio ferro fosfato?
Le batterie al litio ferro fosfato sono un tipo di batteria agli ioni di litio che utilizza il litio ferro fosfato come materiale catodico per immagazzinare gli ioni di litio.Le batterie LFP utilizzano in genere la grafite come materiale dell'anodo.La composizione chimica delle batterie LFP conferisce loro un'elevata corrente nominale, una buona stabilità termica e un lungo ciclo di vita.
La maggior parte delle batterie al litio ferro fosfato ha quattro celle cablate in serie.La tensione nominale di una cella della batteria LFP è di 3,2 volt.Collegando quattro celle della batteria LFP in serie si ottiene una batteria da 12 volt che è un'eccellente opzione di sostituzione per molte batterie piombo-acido da 12 volt.
Litio ferro fosfato vs.Tipi alternativi agli ioni di litio
Il litio ferro fosfato è solo uno dei tanti tipi di batterie agli ioni di litio.La modifica del composto chimico per il catodo crea diversi tipi di batterie agli ioni di litio.Alcune delle opzioni più comuni sono ossido di litio cobalto (LCO), ossido di litio manganese (LMO), ossido di litio e cobalto di alluminio e nichel (NCA), ossido di cobalto di litio e nichel manganese (NMC) e titanato di litio (LTO).
Ciascuno di questi tipi di batteria ha diversi punti di forza e di debolezza che li rendono adatti a diverse applicazioni.Osservando le proprietà principali di questi tipi di batterie, possiamo vedere dove si trovano le batterie al litio ferro fosfato e per quali applicazioni sono le migliori.
Densita 'energia
Le batterie LFP hanno una delle potenze nominali specifiche più elevate tra gli altri tipi di ioni di litio.In altre parole, un'elevata potenza specifica significa che le batterie LFP possono fornire elevate quantità di corrente e potenza senza surriscaldarsi.
D'altra parte, è importante tenere a mente che le batterie LFP hanno una delle classi di energia specifica più basse.Bassa energia specifica significa che le batterie LFP hanno una capacità di accumulo di energia inferiore per peso rispetto ad altre opzioni agli ioni di litio.Questo in genere non è un grosso problema perché è possibile aumentare la capacità del banco batterie collegando più batterie in parallelo.Questo potrebbe non essere l'ideale per un'applicazione in cui è richiesta un'estrema densità di energia in uno spazio molto leggero, come i veicoli elettrici a batteria.
Cicli di vita della batteria
Le batterie al litio ferro fosfato hanno una durata che inizia a circa 2.000 cicli di scarica completa e aumenta a seconda della profondità di scarica.Le celle e il sistema di gestione della batteria interna (BMS) utilizzati da Dragonfly Energy sono stati testati per oltre 5.000 cicli di scarica completa pur mantenendo l'80% della capacità della batteria originale.
LFP è secondo solo al titanato di litio per durata.Tuttavia, le batterie LTO sono state tradizionalmente l'opzione di batteria agli ioni di litio più costosa, il che le rende proibitive in termini di costi per la maggior parte delle applicazioni.
Tasso di scarico
La velocità di scarica è misurata in un multiplo della capacità della batteria, il che significa che una velocità di scarica di 1C per una batteria da 100 Ah è di 100 A continui.Le batterie LFP disponibili in commercio hanno tradizionalmente un valore di scarica continua di 1C, ma possono superarlo per brevi periodi a seconda del sistema di gestione della batteria.
Le stesse cellule LFP in genere possono fornire una scarica di 25°C per brevi periodi in sicurezza.La capacità di superare 1°C consente di utilizzare le batterie LFP in applicazioni ad alta potenza che potrebbero avere picchi di avvio nell'assorbimento di corrente.
Temperature di esercizio
Le batterie LFP non entrano in condizioni di instabilità termica fino a circa 270 gradi Celsius.Rispetto alle altre comuni batterie agli ioni di litio, le batterie LFP hanno il secondo limite di temperatura di esercizio più alto.
Il superamento del limite di temperatura su una batteria agli ioni di litio provoca danni e può causarefuga termica, che potrebbe provocare un incendio.L'alto limite operativo di LFP riduce significativamente la possibilità di un evento di fuga termica.Combinato con un BMS di alta qualità per spegnere le celle ben prima di queste condizioni (a circa 57 gradi Celsius), LFP offre vantaggi significativi in termini di sicurezza.
Vantaggi di sicurezza
Le batterie LFP sono una delle sostanze chimiche stabili di tutte le opzioni agli ioni di litio.Questa stabilità li rende una delle opzioni più sicure sia per le applicazioni rivolte ai consumatori che per quelle industriali.
L'unica altra opzione relativamente sicura è il titanato di litio, che di nuovo è in genere proibitivo in termini di costi e non funziona alla tensione corretta nella maggior parte delle situazioni per una sostituzione a 12 V.
Litio ferro fosfato vs.Batterie al piombo
Le batterie al litio ferro fosfato ne offrono moltevantaggi rispetto alle tradizionali batterie al piombo.Il più notevole è che le batterie LFP hanno circa quattro volte la densità di energia delle batterie al piombo.È possibile eseguire il ciclo profondo delle batterie LFP ripetutamente senza danneggiarle.Si ricaricano anche 5 più velocemente delle batterie al piombo.
Questa elevata densità di energia porta a un tempo di funzionamento più lungo riducendo allo stesso tempo il peso del sistema di batterie.
La reazione chimica all'interno delle batterie al piombo provoca la fuoriuscita di gas, che richiede che le batterie siano sfiatate e periodicamente riempite con acqua da parte dell'utente.Se le batterie non vengono conservate in posizione verticale, la soluzione acida può fuoriuscire, danneggiando la batteria e causando confusione.In alternativa, le batterie LFP non rilasciano gas e non devono essere scaricate o ricaricate.Ancora meglio, puoi montarli con qualsiasi orientamento.
Le batterie LFP sono inizialmente più costose delle batterie al piombo.Tuttavia, la lunga durata delle batterie LFP bilancia il loro alto costo iniziale.Nella maggior parte dei casi, le batterie LFP dureranno da 5 a 10 volte più a lungo delle batterie al piombo, con conseguente notevole risparmio sui costi complessivi.
Le migliori batterie al litio ferro fosfato per la sostituzione di applicazioni di batterie al piombo
Sono disponibili molte diverse batterie agli ioni di litio e alcune addirittura superano il litio ferro fosfato in determinate categorie di prestazioni.Tuttavia, quando si tratta di sostituire le batterie al piombo-acido da 12 volt, l'LFP è la migliore opzione disponibile.
La ragione principale di ciò è che la tensione nominale della cella per il litio ferro fosfato è di 3,2 volt.La tensione nominale di una batteria al piombo da 12 volt è di circa 12,7 volt.Pertanto, il cablaggio di quattro celle in serie all'interno di una batteria produce 12,8 volt (4 x 3,2 = 12,8) – quasi una combinazione perfetta!Questo non è possibile con nessun altro tipo di batteria agli ioni di litio.
Oltre a una corrispondenza di tensione quasi perfetta, LFP offre altri vantaggi come sostituto del piombo-acido.Come discusso in precedenza, le batterie LFP sono durevoli, stabili, sicure, durevoli, leggere e hanno un'elevata densità di energia.Questo li rende ideali per molte applicazioni!Cose comemotori per pesca alla traina,camper,carrelli da golfe altre applicazioni che tradizionalmente si basavano sulle batterie al piombo.
Le batterie Dragonfly Energy e Battle Born creano alcune delle migliori batterie al litio ferro fosfato disponibili.Sono orgogliosamente progettati e assemblati negli Stati Uniti con materiali di altissima qualità disponibili.Inoltre, ogni batteria è rigorosamente testata e certificata UL.
Ogni batteria include anche un integratosistema di gestione della batteriaper garantire che la batteria funzioni in sicurezza in tutte le condizioni.Le batterie Dragonfly Energy e Battle Born hanno migliaia di batterie installate e funzionano in sicurezza in molte applicazioni diverse in tutto il mondo.
Ora sai
In conclusione, il litio ferro fosfato è solo uno dei tanti diversi tipi di batterie agli ioni di litio disponibili.Tuttavia, l'insieme unico di caratteristiche che compongono le batterie LFP le rendono una fantastica alternativa alle batterie piombo-acido da 12 volt del passato.
Tempo di pubblicazione: 30 settembre 2022