Báo cáo quý 3 năm 2021 của Tesla đã công bố việc chuyển đổi sang pin LiFePO4 làm tiêu chuẩn mới cho các phương tiện của mình.Nhưng chính xác thì pin LiFePO4 là gì?
NEW YORK, NEW YORK, USA, ngày 26 tháng 5 năm 2022 /EINPresswire.com/ - Chúng có phải là sự thay thế tốt hơn cho pin Li-Ion không?Làm thế nào để các loại pin này khác với các loại pin khác?
Giới thiệu về Pin LiFePO4
Pin lithium iron phosphate (LFP) là loại pin lithium-ion có tốc độ sạc và xả nhanh hơn.Nó là một loại pin có thể sạc lại với LiFePO4 làm cực âm và một điện cực carbon graphit với lớp nền kim loại làm cực dương.
Pin LiFePO4 có mật độ năng lượng thấp hơn so với pin lithium-ion và điện áp hoạt động thấp hơn.Chúng có tốc độ phóng điện thấp với đường cong phẳng và an toàn hơn Li-ion.Loại pin này còn được gọi là pin lithium ferrophosphate.
Phát minh ra pin LiFePO4
Pin LiFePO4được phát minh bởi John B. Goodenough và Arumugam Manthiram.Họ là một trong những người đầu tiên xác định vật liệu được sử dụng trong pin lithium-ion.Vật liệu cực dương không lý tưởng cho pin lithium-ion do xu hướng ngắn mạch sớm.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng vật liệu làm cực âm tốt hơn so với cực âm của pin lithium-ion.Điều này đặc biệt đáng chú ý trong các biến thể pin LiFePO4.Chúng tăng cường độ ổn định và độ dẫn điện và cải thiện một loạt các khía cạnh khác.
Ngày nay, pin LiFePO4 được tìm thấy ở khắp mọi nơi và có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm sử dụng trong tàu thuyền, hệ thống năng lượng mặt trời và xe cộ.Pin LiFePO4 không chứa coban và ít tốn kém hơn so với hầu hết các loại pin thay thế.Nó không độc hại và có thời hạn sử dụng lâu hơn.
Thông số kỹ thuật pin LFP
Nguồn
Chức năng của hệ thống quản lý pin trong pin LFP
Pin LFP không chỉ được tạo thành từ các tế bào được kết nối;họ có một hệ thống đảm bảo pin luôn ở trong giới hạn an toàn.Hệ thống quản lý pin (BMS) bảo vệ, kiểm soát và giám sát pin trong các điều kiện hoạt động để đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ pin.
Chức năng của hệ thống quản lý pin trong pin LFP
Mặc dù thực tế là các tế bào lithium iron phosphate có khả năng chịu đựng tốt hơn nhưng chúng vẫn dễ bị quá áp trong quá trình sạc, làm giảm hiệu suất.Vật liệu được sử dụng cho cực âm có thể bị hư hỏng và mất tính ổn định.BMS điều chỉnh đầu ra của mỗi cell và đảm bảo duy trì điện áp tối đa của pin.
Khi vật liệu điện cực xuống cấp, Điện áp thấp trở thành mối quan tâm nghiêm trọng.Nếu điện áp của bất kỳ tế bào nào giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định, BMS sẽ ngắt kết nối pin khỏi mạch.Nó cũng đóng vai trò như một dự phòng trong tình trạng quá dòng và sẽ ngừng hoạt động trong quá trình đoản mạch.
Pin LiFePO4 so với Pin Lithium-Ion
Pin LiFePO4 không thích hợp cho các thiết bị đeo được như đồng hồ.Chúng có mật độ năng lượng thấp hơn bất kỳ loại pin lithium nào khác.Tuy nhiên, chúng là tốt nhất cho các hệ thống năng lượng mặt trời, RV, xe đánh gôn, thuyền bass và xe máy điện.
Một trong những ưu điểm chính của những loại pin này là vòng đời của chúng.
Những loại pin này có thể kéo dài hơn 4 lần so với những loại pin khác.Chúng an toàn hơn và có thể đạt tới độ sâu xả lên đến 100%, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong thời gian dài hơn.
Dưới đây là những lý do khác tại sao những loại pin này là một sự thay thế tốt hơn cho pin Li-ion.
Giá thấp
Pin LFP được làm từ sắt và phốt pho, được khai thác ở quy mô lớn và không đắt.Giá thành của pin LFP được ước tính thấp hơn tới 70% mỗi kg so với pin NMC giàu niken.Thành phần hóa học của nó mang lại lợi thế về chi phí.Giá pin thấp nhất được báo cáo cho pin LFP lần đầu tiên giảm xuống dưới $ 100 / kWh vào năm 2020.
Tác động môi trường nhỏ
Pin LFP không chứa niken hoặc coban, những loại pin này đắt tiền và có tác động lớn đến môi trường.Những loại pin này có thể sạc lại được, điều này cho thấy sự thân thiện với môi trường của chúng.
Cải thiện hiệu quả và hiệu suất
Pin LFP được biết đến với vòng đời dài, khiến chúng trở thành một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng yêu cầu sản lượng điện ổn định và đáng tin cậy theo thời gian.Các loại pin này có tốc độ hao hụt dung lượng chậm hơn so với các loại pin lithium-ion khác, giúp duy trì hiệu suất của chúng trong thời gian dài.Ngoài ra, chúng có điện áp hoạt động thấp hơn, dẫn đến nội trở ít hơn và tốc độ sạc / xả nhanh hơn.
Tăng cường an toàn và ổn định
Pin LFP ổn định về mặt nhiệt và hóa học, do đó chúng ít có khả năng phát nổ hoặc bắt lửa.LFP tạo ra một phần sáu nhiệt của NMC giàu niken.Vì liên kết Co-O mạnh hơn trong pin LFP, các nguyên tử oxy được giải phóng chậm hơn nếu bị đoản mạch hoặc quá nhiệt.Hơn nữa, không có liti nào còn lại trong các tế bào đã được sạc đầy, làm cho chúng có khả năng chống mất oxy cao so với các phản ứng tỏa nhiệt được thấy trong các tế bào liti khác.
Nhỏ và nhẹ
Pin LFP nhẹ hơn gần 50% so với pin lithium mangan oxit.Chúng nhẹ hơn tới 70% so với pin axit-chì.Khi bạn sử dụng pin LiFePO4 trên xe, bạn sẽ sử dụng ít xăng hơn và có nhiều khả năng cơ động hơn.Chúng cũng nhỏ và gọn, cho phép bạn tiết kiệm không gian trên xe tay ga, thuyền, RV hoặc ứng dụng công nghiệp của mình.
Pin LiFePO4 so với Pin không phải Lithium
Pin không phải lithium có một số lợi thế nhưng có khả năng bị thay thế trong thời gian giữa hạn do tiềm năng của pin LiFePo4 mới vì công nghệ cũ đắt hơn và kém hiệu quả hơn.
Ắc quy axit chì
Ban đầu, ắc quy axit-chì có thể tiết kiệm chi phí nhưng về lâu dài sẽ đắt hơn.Điều này là do thực tế là chúng yêu cầu bảo trì và thay thế thường xuyên hơn.Pin LiFePO4 sẽ kéo dài thêm 2-4 lần mà không cần bảo trì.
Pin Gel
Pin gel, giống như pin LiFePO4, không cần sạc lại thường xuyên và không bị mất điện khi được cất giữ.Nhưng pin gel sạc với tốc độ chậm hơn.Chúng cần được ngắt kết nối ngay sau khi sạc đầy để tránh bị phá hủy.
Pin AGM
Trong khi pin AGM có nguy cơ cao bị hỏng dưới 50% dung lượng, pin LiFePO4 có thể được xả hoàn toàn mà không có bất kỳ nguy cơ hư hỏng nào.Ngoài ra, rất khó để giữ chúng theo kịp.
Ứng dụng cho Pin LiFePO4
Pin LiFePO4 có nhiều ứng dụng có giá trị, bao gồm
Thuyền đánh cá và thuyền kayak: Bạn có thể dành nhiều thời gian trên mặt nước hơn với thời gian sạc ít hơn và thời gian chạy lâu hơn.Trọng lượng ít hơn giúp xử lý dễ dàng hơn và giảm tốc trong các cuộc thi câu cá có mức cược cao.
Xe tay ga và xe mô tô cơ động: Không có trọng lượng chết nào có thể làm bạn chậm lại.Sạc pin của bạn dưới dung lượng đầy đủ cho các chuyến đi tự do mà không làm hỏng pin.
Cấu hình năng lượng mặt trời: Mang theo pin LiFePO4 nhẹ ở bất cứ nơi nào cuộc sống đưa bạn (thậm chí lên núi hoặc ngoài lưới điện) để khai thác năng lượng mặt trời.
Sử dụng thương mại: Đây là những loại pin lithium bền nhất, an toàn nhất, lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp như máy sàn, thang máy, v.v.
Hơn nữa, pin lithium iron phosphate cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị khác như đèn pin, thuốc lá điện tử, thiết bị radio, đèn chiếu sáng khẩn cấp và các vật dụng khác.
Khả năng triển khai LFP quy mô rộng
Trong khi pin LFP rẻ hơn và ổn định hơn so với các loại pin thay thế, mật độ năng lượng đã là một rào cản đáng kể đối với việc áp dụng rộng rãi.Pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn nhiều, nằm trong khoảng từ 15 đến 25%.Tuy nhiên, điều này đang thay đổi bằng cách sử dụng các điện cực dày hơn như được sử dụng trong Model 3 do Thượng Hải sản xuất, có mật độ năng lượng 359Wh / lít.
Do vòng đời dài của pin LFP, chúng có dung lượng lớn hơn pin Li-ion có trọng lượng tương đương.Điều này có nghĩa là mật độ năng lượng của các loại pin này sẽ trở nên giống nhau hơn theo thời gian.
Một rào cản khác đối với việc áp dụng hàng loạt là Trung Quốc đã thống trị thị trường do hàng loạt bằng sáng chế LFP.Khi các bằng sáng chế này hết hạn, có suy đoán rằng sản xuất LFP, giống như sản xuất xe, sẽ được nội địa hóa.
Các nhà sản xuất ô tô lớn như Ford, Volkswagen và Tesla ngày càng sử dụng công nghệ này bằng cách thay thế các công thức niken hoặc coban.Thông báo gần đây của Tesla trong bản cập nhật hàng quý chỉ là khởi đầu.Tesla cũng đã cung cấp một bản cập nhật ngắn gọn về bộ pin 4680 của mình, sẽ có mật độ và phạm vi năng lượng cao hơn.Cũng có thể Tesla sẽ sử dụng cấu trúc "cell-to-pack" để cô đặc nhiều tế bào hơn và đáp ứng mật độ năng lượng thấp hơn.
Bất chấp tuổi đời của nó, LFP và việc giảm chi phí pin có thể rất quan trọng trong việc tăng tốc áp dụng EV hàng loạt.Đến năm 2023, giá lithium-ion dự kiến sẽ gần 100 USD / kWh.LFP có thể cho phép các nhà sản xuất ô tô nhấn mạnh các yếu tố như sự tiện lợi hoặc thời gian nạp tiền hơn là chỉ giá cả.
Thời gian đăng bài: tháng 8-10-2022