Bateria LiFePO4

Os relatórios do terceiro trimestre de 2021 da Tesla anunciaram uma transição para baterias LiFePO4 como o novo padrão em seus veículos.Mas o que exatamente são baterias LiFePO4?

NOVA IORQUE, NOVA IORQUE, EUA, 26 de maio de 2022 /EINPresswire.com / — Elas são uma alternativa melhor às baterias de íon-lítio?Como essas baterias diferem de outras baterias?

Introdução às baterias LiFePO4

Uma bateria de fosfato de ferro-lítio (LFP) é uma bateria de íon-lítio com taxas de carga e descarga mais rápidas.É uma bateria recarregável com LiFePO4 como cátodo e um eletrodo de carbono grafítico com suporte metálico como ânodo.

As baterias LiFePO4 têm menor densidade de energia do que as baterias de íon de lítio e tensões operacionais mais baixas.Eles têm uma baixa taxa de descarga com curvas horizontais e são mais seguros que os íons de lítio.Essas baterias também são conhecidas como baterias de ferrofosfato de lítio.

A invenção das baterias LiFePO4

As baterias LiFePO4 foram inventadas por John B. Goodenough e Arumugam Manthiram.Eles foram os primeiros a determinar os materiais usados ​​nas baterias de íons de lítio.Os materiais anódicos não são ideais para baterias de íons de lítio devido à sua tendência a curto-circuito imediato.

Os cientistas descobriram que os materiais catódicos são melhores em comparação com os cátodos das baterias de íons de lítio.Isto é especialmente perceptível nas variantes de bateria LiFePO4.Eles melhoram a estabilidade e a condutividade e melhoram uma variedade de outros aspectos.

Hoje em dia, as baterias LiFePO4 são encontradas em todos os lugares e têm diversas aplicações, incluindo uso em barcos, sistemas solares e veículos.As baterias LiFePO4 não contêm cobalto e são mais baratas que a maioria das alternativas.Não é tóxico e tem uma vida útil mais longa.

Especificações da bateria LFP -

A função dos sistemas de gerenciamento de baterias em baterias LFP

As baterias LFP são compostas por mais do que apenas células conectadas;eles possuem um sistema que garante que a bateria permaneça dentro de limites seguros.Um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) protege, controla e monitora a bateria sob condições operacionais para garantir a segurança e prolongar a vida útil da bateria.

A função dos sistemas de gerenciamento de baterias em baterias LFP -

Apesar de as células de fosfato de ferro-lítio serem mais tolerantes, elas são propensas a sobretensão durante o carregamento, o que reduz o desempenho.O material utilizado no cátodo pode potencialmente deteriorar-se e perder a sua estabilidade.O BMS regula a saída de cada célula e garante que a tensão máxima da bateria seja mantida.

À medida que os materiais dos eletrodos se degradam, a subtensão torna-se uma preocupação grave.Se a tensão de qualquer célula cair abaixo de um limite especificado, o BMS desconecta a bateria do circuito.Serve também como contra recuo em condições de sobrecorrente e interromperá sua operação durante curto-circuito.

Baterias LiFePO4 vs. baterias de íon de lítio

As baterias LiFePO4 não são adequadas para dispositivos vestíveis, como relógios.Elas têm uma densidade de energia mais baixa do que qualquer outra bateria de lítio.No entanto, eles são a melhor opção para sistemas de energia solar, trailers, carrinhos de golfe, barcos baixos e motocicletas elétricas.

★Uma das principais vantagens destas baterias é o seu ciclo de vida.

Essas baterias podem durar 4x mais que outras.São mais seguros e podem atingir até 100% da profundidade de descarga, o que significa que podem ser utilizados por um período mais prolongado.

Abaixo estão razões adicionais pelas quais essas baterias são uma alternativa melhor às baterias de íon-lítio.

★ Baixo custo

As baterias LFP são compostas de ferro e fósforo, extraídas em enorme escala e são baratas.O custo das baterias LFP é estimado em até 70% menor por kg do que as baterias NMC ricas em níquel.Sua composição química proporciona uma vantagem de custo.Os preços de células mais baixos relatados para baterias LFP caíram para menos de US$ 100/kWh pela primeira vez em 2020.

★Pequeno Impacto Ambiental
As baterias LFP não contêm níquel ou cobalto, que são caros e têm grande impacto ambiental.Estas baterias são recarregáveis, o que mostra a sua compatibilidade ecológica.

★Eficiência e desempenho aprimorados
As baterias LFP são conhecidas por seu longo ciclo de vida, o que as torna uma escolha popular para aplicações que exigem saída de energia confiável e consistente ao longo do tempo.Estas baterias apresentam taxas de perda de capacidade mais lentas do que outras baterias de iões de lítio, o que ajuda a preservar o seu desempenho a longo prazo.Além disso, eles têm uma tensão operacional mais baixa, resultando em menos resistência interna e velocidades de carga/descarga mais rápidas.

★Segurança e estabilidade aprimoradas
As baterias LFP são termicamente e quimicamente estáveis, portanto, são menos propensas a explodir ou pegar fogo.LFP produz um sexto do calor do NMC rico em níquel.Como a ligação Co-O é mais forte nas baterias LFP, os átomos de oxigênio são liberados mais lentamente em caso de curto-circuito ou superaquecimento.Além disso, nenhum lítio permanece nas células totalmente carregadas, tornando-as altamente resistentes à perda de oxigênio em comparação com as reações exotérmicas observadas em outras células de lítio.

★Pequeno e leve
As baterias LFP são quase 50% mais leves que as baterias de óxido de lítio-manganês.Elas são até 70% mais leves que as baterias de chumbo-ácido.Ao usar uma bateria LiFePO4 em um veículo, você usa menos gasolina e tem mais manobrabilidade.Eles também são pequenos e compactos, permitindo economizar espaço em sua scooter, barco, trailer ou aplicação industrial.

Baterias LiFePO4 vs. baterias sem lítio
As baterias sem lítio têm uma série de vantagens, mas provavelmente serão substituídas a médio prazo, dado o potencial das novas baterias LiFePo4, uma vez que a tecnologia mais antiga é cara e menos eficiente.

☆Baterias de chumbo-ácido
As baterias de chumbo-ácido podem parecer econômicas no início, mas acabam sendo mais caras no longo prazo.Isso se deve ao fato de necessitarem de manutenção e substituição mais frequentes.Uma bateria LiFePO4 durará 2 a 4 vezes mais sem necessidade de manutenção.

☆Baterias de gel
As baterias de gel, como as baterias LiFePO4, não requerem recarga frequente e não perdem carga durante o armazenamento.Mas as baterias de gel carregam mais lentamente.Eles precisam ser desconectados assim que estiverem totalmente carregados para evitar destruição.

☆Baterias AGM
Embora as baterias AGM corram um alto risco de serem danificadas abaixo de 50% da capacidade, as baterias LiFePO4 podem ser descarregadas totalmente sem qualquer risco de danos.Além disso, é difícil mantê-los.

Aplicações para baterias LiFePO4
As baterias LiFePO4 têm muitas aplicações valiosas, incluindo

●Barcos de pesca e caiaques: você pode passar mais tempo na água com menos tempo de carregamento e maior tempo de execução.Menos peso proporciona um manuseio mais fácil e um aumento de velocidade durante competições de pesca de alto risco.

● Scooters e ciclomotores de mobilidade: Não há peso morto para atrasá-lo.Carregue a bateria até menos que a capacidade total para viagens espontâneas sem danificá-la.

●Configurações solares: Leve baterias LiFePO4 leves onde quer que a vida o leve (mesmo subindo uma montanha ou fora da rede) para aproveitar a energia do sol.

●Uso comercial: Estas são as baterias de lítio mais seguras e resistentes, o que as torna ideais para aplicações industriais, como máquinas de piso, portas elevatórias e muito mais.

Além disso, as baterias de fosfato de ferro-lítio alimentam muitos outros dispositivos, como lanternas, cigarros eletrônicos, equipamentos de rádio, iluminação de emergência e outros itens.

Possibilidades de implementação de LFP em larga escala
Embora as baterias LFP sejam mais baratas e mais estáveis ​​do que as alternativas, a densidade energética tem sido uma barreira significativa para a adoção generalizada.As baterias LFP têm uma densidade de energia muito menor, variando entre 15 e 25%.No entanto, isso está mudando com o uso de eletrodos mais grossos, como os usados ​​no Modelo 3 fabricado em Xangai, que tem uma densidade de energia de 359Wh/litro.

Devido ao longo ciclo de vida das baterias LFP, elas têm mais capacidade do que as baterias de íons de lítio de peso comparável.Isto significa que a densidade de energia destas baterias se tornará mais semelhante ao longo do tempo.

Outra barreira à adoção em massa é que a China dominou o mercado devido à enorme quantidade de patentes LFP.À medida que estas patentes expiram, especula-se que a produção de LFP, tal como a produção de veículos, será localizada.

Grandes montadoras como Ford, Volkswagen e Tesla utilizam cada vez mais a tecnologia, substituindo formulações de níquel ou cobalto.O recente anúncio da Tesla na sua atualização trimestral é apenas o começo.A Tesla também forneceu uma breve atualização sobre sua bateria 4680, que terá maior densidade de energia e alcance.Também é possível que a Tesla use a construção “cell-to-pack” para condensar mais células e acomodar menor densidade de energia.

Apesar da idade,LFPe a redução nos custos das baterias pode ser crítica para acelerar a adoção em massa de VE.Em 2023, espera-se que os preços do íon-lítio estejam próximos de US$ 100/kWh.Os LFPs podem permitir que as montadoras enfatizem fatores como conveniência ou tempo de recarga, em vez de apenas preço.