Батерията с литиево-желязен фосфат е създадена през 1996 г., предложена от Масачузетския технологичен институт като нов тип положителен електроден материал за литиева батерия и успешно комерсиализирана от Института по химия на Китайската академия на науките през 2004 г.
С нарастващото търсене на електрически превозни средства, литиево-железно-фосфатните батерии се превърнаха в първия избор за производители като BYD и Tesla. Той се използва широко в широкомащабни системи за съхранение на енергия, особено за съхранение на слънчева и вятърна енергия, поради високата си безопасност и ниска цена. Днес Китай е най-големият световен производител на литиево-железни фосфатни батерии.
Какво представляват LiFePO4 батериите?
LiFePO4 батериите са подвид на литиево-йонни батерии които използват литиево-железен фосфат (LiFePO4) като катоден материал. LiFePO4 е съединение, съставено от литиеви, железни, фосфорни и кислородни атоми. LiFePO4 батериите са известни също като LFP батерии, което означава литиев ферофосфат.
LiFePO4 батериите са по-безопасна, по-евтина и по-дълготрайна алтернатива на други химикали на литиеви батерии, като литиево-кобалтов оксид (LCO), литиево-манганов оксид (LMO), литиево-никел-манганово-кобалтов оксид (NMC) и литиево-никел-кобалтов алуминиев оксид (NCA). Тези видове батерии имат различни предимства и недостатъци по отношение на производителност, цена и безопасност, но LiFePO4 батериите могат да предложат балансирано и оптимално решение за повечето приложения за съхранение на енергия.
Предимства и недостатъци на LiFePO4 батериите
Предимства на батериите LiFePO4
- Подобрена безопасност: По-малко податливи на прегряване и термично бягство, което ги прави по-безопасни от много други базирани на литий батерии.
- По-дълъг живот: До 3,000 цикъла на зареждане или повече, което означава години надеждна употреба.
- Въздействието върху околната среда: Без токсични тежки метали и по-безопасен за околната среда.
- Стабилна производителност: Работи добре при екстремни климатични условия.
Недостатъци на LiFePO4 батериите
- По-ниска енергийна плътност: Въпреки че са безопасни и издръжливи, LiFePO4 батериите имат по-ниска енергийна плътност в сравнение с други литиево-йонни химикали. Това може да ги направи по-обемисти за приложения, които се нуждаят от компактно, високоенергийно съхранение.
- По-високи първоначални разходи: Въпреки че са склонни да бъдат по-евтини в дългосрочен план, първоначалната цена на LiFePO4 батериите е по-висока от традиционните оловно-кисели батерии, въпреки че те обикновено предлагат по-добра стойност във времето.
Най-добро за приложения на LiFePO4 батерии
Батериите с литиево-железен фосфат (LiFePO4) имат уникални характеристики, които ги правят подходящи за определени приложения. Ето основните предимства на LiFePO4 батериите и приложенията, където са най-подходящи:
Електрически превозни средства (EV)
LiFePO₄ батериите имат отлична термична стабилност и безопасност, което е от решаващо значение за електромобилите. Техният дълъг живот и голям брой цикли ги правят идеални за превозни средства, които се очаква да издържат много години. Въпреки че тяхната енергийна плътност е по-ниска от тази на други литиево-йонни химикали, тяхната безопасност, рентабилност и дълготрайност са по-важни в това приложение.
Системи за съхранение на енергия (ESS)
LiFePO₄ батериите често се използват в стационарни приложения за съхранение на енергия, като жилищни, търговски и индустриални системи за съхранение на слънчева енергия. Техният дълъг цикъл на живот, безопасност и термична стабилност ги правят чудесен избор за съхранение на възобновяема енергия.
Слънчеви енергийни системи
При слънчеви приложения, където дългосрочната производителност и издръжливост са критични, LiFePO₄ батериите осигуряват надеждни решения за съхранение. Техните възможности за дълбоко разреждане и устойчивост на температурни колебания са идеални за съхранение на слънчева енергия.
Електрически велосипеди и скутери
Електрическите велосипеди и скутери се възползват от LiFePO₄ батериите поради техния баланс между безопасност, тегло и цена. Тези превозни средства се използват в градска среда, където високата енергийна плътност е по-малък приоритет в сравнение с дългия живот и ниския риск от прегряване или пожари.
Морски приложения
LiFePO₄ батериите се използват в морски приложения поради тяхната безопасност (устойчиви на термично бягство), дълготрайност и възможност за дълбоко разреждане. Те осигуряват захранване за навигационни системи, осветление и други бордови електрически системи.
Електрически мотокари и индустриални превозни средства
В промишлени условия, където превозни средства като мотокари работят дълги часове, LiFePO₄ батериите предлагат дълъг цикъл на живот и бързо време за зареждане. Батериите също така са по-безопасни от другите литиево-йонни химикали, като намаляват риска от пожар или прегряване в натоварени складове и производствени съоръжения.
LiFePO4 срещу литиево-йонни батерии: Подробно сравнение
При избора на акумулаторна технология за съхранение на слънчева енергия често се сравняват два вида: LiFePO4 (литиево-железен фосфат) и литиево-йонни батерии. И двете са литиеви батерии, но имат значителни разлики и ние сме обобщили разликите им в таблица за ваше сравнение.
| Особеност | LiFePO4 батерии | Литиево-йонни батерии |
|---|---|---|
| Жизнен цикъл | 3,000 до 5,000 цикъла | 1,000 до 2,500 цикъла |
| Плътност на енергията | Спуснете | По-висок |
| Безопасност | Отличен (нисък риск от термично бягство) | Добър (рискът варира в зависимост от химията) |
| Толеранс на температурата | Широк диапазон (по-добър за крайности) | Умерен (може да се разгради при екстремни температури) |
| цена | По-ниска (по-рентабилна в дългосрочен план) | По-висок (но ефективен на ватчас) |
| Най-добро използване | Съхранение на слънчева енергия, извън мрежата | Слънчеви системи, електромобили, преносими приложения |
Продължителност на живота и жизнен цикъл
LiFePO4 батериите предлагат по-дълъг живот, издържащ от 3,000 до 5,000 цикъла на зареждане. Литиево-йонните батерии, в зависимост от конкретния тип, издържат между 1,000 и 2,500 цикъла. Това означава, че те са склонни да издържат значително по-дълго от традиционните литиево-йонни батерии, което е особено полезно в слънчеви енергийни системи, където дълголетието е от ключово значение.
Енергийна плътност и производителност
Литиево-йонните батерии (като тези, които използват литиево-кобалтов оксид или никел-манган-кобалт) имат по-висока енергийна плътност от LiFePO4 батериите. LiFePO4 батериите имат по-ниска енергийна плътност в сравнение с други литиево-йонни химикали. Това означава, че те могат да съхраняват по-малко енергия за същото тегло или обем. В резултат на това те изискват повече пространство или по-голям брой батерии, за да съхраняват същото количество енергия като батерия с по-висока плътност.
Безопасно
LiFePO4 батериите са известни със своята изключителна безопасност. Химията на железния фосфат по своята същност е по-стабилна и по-малко податлива на термично изпускане, феномен, който може да причини запалване или експлодиране на батериите.
Въпреки че съвременните литиево-йонни батерии са безопасни, определени химикали (като литиево-кобалтов оксид) могат да бъдат склонни към термично изпускане, ако се повредят, презаредят или изложат на високи температури.
Рискът е по-малък с по-новите технологии като литиево-железен фосфат или литиево-манганов оксид, но безопасността остава област, в която LiFePO4 засенчва други литиево-йонни химикали.
Цена и ефективност
Литиево-йонните батерии са склонни да струват повече предварително (особено версиите с висока енергийна плътност), но са по-ефективни на ватчас. LiFePO4 батериите са по-достъпни от литиево-йонните батерии с висока плътност. Те струват по-малко на цикъл, особено в дългосрочен план, поради по-дългия им живот.
Толеранс на температурата
LiFePO4 батериите работят по-добре при екстремни температури. Те могат да се справят както с високи, така и с ниски температури без значителна загуба на производителност или безопасност.
Литиево-йонните батерии са по-чувствителни към температурни крайности. Въпреки че могат да работят при умерени условия, те са склонни към загуба на капацитет, ако са изложени на твърде високи или твърде ниски температури.
Кое е по-подходящо за съхранение на слънчева енергия?
LiFePO4 батериите се превръщат в топ избор за съхранение на слънчева енергия поради дългия си живот, превъзходна безопасност и устойчивост на екстремни температури.
Докато литиево-йонните батерии се използват и в слънчеви инсталации, особено в ситуации, когато пространството е ограничено или се изисква висока енергийна плътност, те имат по-висока първоначална цена.
Заключение
LiFePO4 батериите са бъдещето на съхранението на енергия. Те са най-добрият избор за вашите нужди за съхранение на енергия, независимо дали търсите съхранение на енергия извън мрежата, домашни резервни захранващи системи, преносима електроника или електрически превозни средства. LiFePO4 батериите могат да ви предложат повече мощност, повече безопасност, повече издръжливост и повече устойчивост от всеки друг тип батерии. LiFePO4 батериите са най-доброто решение за вашите нужди за съхранение на енергия.
