รายงานประจำไตรมาส 3 ปี 2021 ของ Tesla ประกาศการเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 เป็นมาตรฐานใหม่ในรถยนต์ของตนแต่แบตเตอรี่ LiFePO4 คืออะไรกันแน่?
นิวยอร์ก นิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา 26 พฤษภาคม 2022 /EINPresswire.com/ — พวกมันเป็นทางเลือกที่ดีกว่าแบตเตอรี่ Li-Ion หรือไม่?แบตเตอรี่เหล่านี้แตกต่างจากแบตเตอรี่อื่นอย่างไร?
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับแบตเตอรี่ LiFePO4
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอัตราการชาร์จและคายประจุที่เร็วขึ้นเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่มี LiFePO4 เป็นแคโทดและอิเล็กโทรดคาร์บอนกราไฟท์ที่มีแผ่นรองโลหะเป็นแอโนด
แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่ต่ำกว่ามีอัตราการคายประจุต่ำและมีเส้นโค้งเรียบและปลอดภัยกว่า Li-ionแบตเตอรี่เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเฟอร์โรฟอสเฟต
การประดิษฐ์แบตเตอรี่ LiFePO4
แบตเตอรี่ LiFePO4ถูกคิดค้นโดย John B. Goodenough และ Arumugam Manthiramพวกเขาเป็นคนแรกที่ระบุวัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวัสดุแอโนดไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากมีแนวโน้มว่าจะเกิดการลัดวงจรในช่วงต้น
นักวิทยาศาสตร์พบว่าวัสดุแคโทดดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เห็นได้ชัดเจนในรุ่นแบตเตอรี่ LiFePO4ช่วยเพิ่มความเสถียรและการนำไฟฟ้า และปรับปรุงด้านอื่นๆ ที่หลากหลาย
ทุกวันนี้ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีอยู่ทั่วไปและมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงใช้ในเรือ ระบบสุริยะ และยานพาหนะแบตเตอรี่ LiFePO4 ปราศจากโคบอลต์และราคาไม่แพงกว่าแบตเตอรี่ทางเลือกส่วนใหญ่ไม่เป็นพิษและมีอายุการเก็บรักษานานขึ้น
ข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ LFP
แหล่งที่มา
หน้าที่ของระบบการจัดการแบตเตอรี่ในแบตเตอรี่ LFP
แบตเตอรี่ LFP ประกอบด้วยมากกว่าเซลล์ที่เชื่อมต่อพวกเขามีระบบที่ช่วยให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัยระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ปกป้อง ควบคุม และตรวจสอบแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะการทำงานเพื่อความปลอดภัยและยืดอายุแบตเตอรี่
หน้าที่ของระบบการจัดการแบตเตอรี่ในแบตเตอรี่ LFP
แม้ว่าเซลล์ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจะมีความทนทานมากกว่า แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดแรงดันไฟเกินในระหว่างการชาร์จ ซึ่งลดประสิทธิภาพการทำงานวัสดุที่ใช้สำหรับแคโทดอาจเสื่อมสภาพและสูญเสียความเสถียรBMS จะควบคุมเอาท์พุตของแต่ละเซลล์และดูแลให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่คงอยู่
ในขณะที่วัสดุอิเล็กโทรดเสื่อมโทรม แรงดันไฟตกจะกลายเป็นปัญหาร้ายแรงหากแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด BMS จะตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ออกจากวงจรนอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นแบ็คสต็อปในสภาวะกระแสเกินและจะปิดการทำงานในระหว่างการลัดวงจร
แบตเตอรี่ LiFePO4 กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ LiFePO4 ไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ เช่น นาฬิกามีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมอื่นๆอย่างไรก็ตาม เหมาะที่สุดสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ RVs รถกอล์ฟ เรือเบส และรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า
ข้อดีอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่เหล่านี้คืออายุการใช้งานของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่เหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารุ่นอื่นๆ ถึง 4 เท่าปลอดภัยกว่าและสามารถระบายออกได้ลึกถึง 100% ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้งานได้นานขึ้น
ด้านล่างนี้คือเหตุผลอื่นๆ ที่ว่าทำไมแบตเตอรี่เหล่านี้จึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่าแบตเตอรี่ Li-ion
ราคาถูก
แบตเตอรี่ LFP ทำจากเหล็กและฟอสฟอรัส ซึ่งขุดได้ในปริมาณมหาศาล และมีราคาไม่แพงค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ LFP นั้นคาดว่าจะต่ำกว่าแบตเตอรี่ NMC ที่อุดมด้วยนิกเกิลมากถึง 70% ต่อกิโลกรัมองค์ประกอบทางเคมีของมันให้ความได้เปรียบด้านต้นทุนราคาเซลล์ต่ำสุดที่รายงานสำหรับแบตเตอรี่ LFP ลดลงต่ำกว่า $100/kWh เป็นครั้งแรกในปี 2020
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเล็กน้อย
แบตเตอรี่ LFP ไม่มีนิกเกิลหรือโคบอลต์ ซึ่งมีราคาแพงและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถชาร์จใหม่ได้ซึ่งแสดงถึงความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ
แบตเตอรี่ LFP ขึ้นชื่อในเรื่องอายุการใช้งานที่ยาวนาน ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานที่ต้องการเอาท์พุตพลังงานที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอเมื่อเวลาผ่านไปแบตเตอรี่เหล่านี้มีอัตราการสูญเสียความจุที่ช้ากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ ซึ่งช่วยรักษาประสิทธิภาพการทำงานในระยะยาวนอกจากนี้ยังมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่ต่ำกว่า ส่งผลให้มีความต้านทานภายในน้อยลงและความเร็วในการชาร์จ/คายประจุที่เร็วขึ้น
เพิ่มความปลอดภัยและเสถียรภาพ
แบตเตอรี่ LFP มีความเสถียรทางความร้อนและทางเคมี ดังนั้นจึงมีโอกาสน้อยที่จะระเบิดหรือไฟไหม้LFP สร้างความร้อนได้หนึ่งในหกของ NMC ที่อุดมด้วยนิกเกิลเนื่องจากพันธะ Co-O นั้นแรงกว่าในแบตเตอรี่ LFP อะตอมของออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาช้ากว่าหากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือร้อนเกินไปนอกจากนี้ ลิเธียมไม่มีเหลืออยู่ในเซลล์ที่มีประจุเต็ม ทำให้ทนทานต่อการสูญเสียออกซิเจนได้สูง เมื่อเทียบกับปฏิกิริยาคายความร้อนที่พบในเซลล์ลิเธียมอื่นๆ
ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา
แบตเตอรี่ LFP มีน้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์เกือบ 50%น้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดถึง 70%เมื่อคุณใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 ในรถยนต์ คุณจะใช้น้ำมันน้อยลงและมีความคล่องแคล่วมากขึ้นพวกเขายังมีขนาดเล็กและกะทัดรัด ช่วยให้คุณประหยัดพื้นที่บนสกู๊ตเตอร์ เรือ RV หรือการใช้งานในอุตสาหกรรม
แบตเตอรี่ LiFePO4 กับแบตเตอรี่ที่ไม่ใช่ลิเธียม
แบตเตอรีที่ไม่ใช่ลิเธียมมีข้อดีหลายประการ แต่มีแนวโน้มที่จะถูกเปลี่ยนใหม่ในระยะกลาง เนื่องจากแบตเตอรี่ LiFePo4 ใหม่มีศักยภาพ เนื่องจากเทคโนโลยีรุ่นเก่ามีราคาแพงและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
แบตเตอรี่กรดตะกั่ว
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดอาจดูคุ้มค่าในตอนแรก แต่กลับมีราคาแพงกว่าในระยะยาวเนื่องจากพวกเขาต้องการการบำรุงรักษาและเปลี่ยนบ่อยขึ้นแบตเตอรี่ LiFePO4 มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 2-4 เท่าโดยไม่ต้องบำรุงรักษา
แบตเตอรี่เจล
แบตเตอรี่แบบเจล เช่น แบตเตอรี่ LiFePO4 ไม่จำเป็นต้องชาร์จบ่อยๆ และไม่เสียการชาร์จขณะจัดเก็บแต่แบตเตอรี่เจลจะชาร์จในอัตราที่ช้าลงต้องถอดออกทันทีที่ชาร์จเต็มเพื่อหลีกเลี่ยงการทำลาย
แบตเตอรี่ AGM
แม้ว่าแบตเตอรี่ AGM จะมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความเสียหายที่ความจุต่ำกว่า 50% แต่แบตเตอรี่ LiFePO4 ก็สามารถคายประจุออกได้ทั้งหมดโดยไม่มีความเสี่ยงต่อความเสียหายนอกจากนี้ยังเป็นการยากที่จะรักษาพวกเขาไว้
แอพพลิเคชั่นสำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4
แบตเตอรี่ LiFePO4 มีการใช้งานที่มีคุณค่ามากมาย รวมถึง
เรือประมงและเรือคายัค: คุณสามารถใช้เวลาบนน้ำได้มากขึ้นโดยใช้เวลาชาร์จน้อยลงและรันไทม์นานขึ้นน้ำหนักที่น้อยลงช่วยให้จับถือได้ง่ายขึ้นและมีความเร็วสะดุดระหว่างการแข่งขันตกปลาที่มีเดิมพันสูง
สกู๊ตเตอร์และโมเพ็ดสำหรับเคลื่อนที่: ไม่มีน้ำหนักที่จะทำให้คุณช้าลงชาร์จแบตเตอรี่ให้เหลือน้อยกว่าความจุเต็มสำหรับการเดินทางโดยธรรมชาติโดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสียหาย
การกำหนดค่าพลังงานแสงอาทิตย์: พกแบตเตอรี่ LiFePO4 น้ำหนักเบาทุกที่ที่ชีวิตพาคุณไป (แม้กระทั่งบนภูเขาหรือนอกตาราง) เพื่อควบคุมพลังงานจากดวงอาทิตย์
การใช้งานเชิงพาณิชย์: เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมที่ปลอดภัยที่สุดและแข็งแกร่งที่สุด ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องจักรตั้งพื้น ประตูลิฟต์ และอื่นๆ
นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตยังให้พลังงานแก่อุปกรณ์อื่นๆ เช่น ไฟฉาย บุหรี่ไฟฟ้า อุปกรณ์วิทยุ ไฟฉุกเฉิน และรายการอื่นๆ
ความเป็นไปได้สำหรับการใช้งาน LFP แบบ Wid-Scale
แม้ว่าแบตเตอรี่ LFP จะมีราคาไม่แพงและมีความเสถียรมากกว่าแบตเตอรี่แบบอื่น แต่ความหนาแน่นของพลังงานก็เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้อย่างกว้างขวางแบตเตอรี่ LFP มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่ามาก โดยอยู่ระหว่าง 15 ถึง 25%อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้กำลังเปลี่ยนไปโดยใช้อิเล็กโทรดที่หนาขึ้น เช่นเดียวกับที่ใช้ในโมเดล 3 ที่ผลิตในเซี่ยงไฮ้ ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงาน 359Wh/ลิตร
เนื่องจากแบตเตอรี่ LFP มีอายุการใช้งานยาวนาน จึงมีความจุมากกว่าแบตเตอรี่ Li-ion ที่มีน้ำหนักเท่ากันซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่เหล่านี้จะใกล้เคียงกันมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
อุปสรรคอีกประการหนึ่งในการนำไปใช้เป็นจำนวนมากคือจีนครองตลาดเนื่องจากการจดสิทธิบัตร LFP จำนวนมากเมื่อสิทธิบัตรเหล่านี้หมดอายุ มีการคาดการณ์ว่าการผลิต LFP เช่นการผลิตยานยนต์ จะได้รับการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น
ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่เช่น Ford, Volkswagen และ Tesla ใช้เทคโนโลยีนี้มากขึ้นโดยแทนที่สูตรนิกเกิลหรือโคบอลต์การประกาศล่าสุดของ Tesla ในการอัปเดตรายไตรมาสเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้นเทสลายังได้อัปเดตสั้น ๆ เกี่ยวกับชุดแบตเตอรี่ 4680 ซึ่งจะมีความหนาแน่นและช่วงพลังงานที่สูงขึ้นนอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่เทสลาจะใช้โครงสร้างแบบ "เซลล์ต่อแพ็ค" เพื่อควบแน่นเซลล์มากขึ้นและรองรับความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า
แม้จะมีอายุมาก LFP และต้นทุนแบตเตอรี่ที่ลดลงอาจมีความสำคัญในการเร่งการนำ EV จำนวนมากมาใช้ภายในปี 2566 ราคาของลิเธียมไอออนคาดว่าจะอยู่ที่ 100 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงLFP อาจช่วยให้ผู้ผลิตรถยนต์ให้ความสำคัญกับปัจจัยต่างๆ เช่น ความสะดวกหรือเวลาในการชาร์จมากกว่าแค่ราคา
โพสต์เวลา: ส.ค.-10-2022