Pin LiFePO4

Báo cáo quý 3 năm 2021 của Tesla đã công bố việc chuyển đổi sang sử dụng pin LiFePO4 làm tiêu chuẩn mới cho các phương tiện của hãng.Nhưng chính xác thì pin LiFePO4 là gì?

NEW YORK, NEW YORK, Hoa Kỳ, ngày 26 tháng 5 năm 2022 /EINPresswire.com / — Chúng có phải là giải pháp thay thế tốt hơn cho pin Li-Ion không?Làm thế nào làm cho những 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 điện cực than chì với lớp nền bằng kim loại làm cực dương.

Pin LiFePO4 có mật độ năng lượng thấp hơn pin lithium-ion và điện áp hoạt động thấp hơn.Chúng có tốc độ phóng điện thấp với đường cong nằm ngang và an toàn hơn Li-ion.Những loại pin này còn được gọi là pin lithium ferrophosphate.

Sự phát minh ra pin LiFePO4

Pin LiFePO4 được phát minh bởi John B. Goodenough và Arumugam Manthiram.Họ là một trong những người đầu tiên xác định được vật liệu được sử dụng trong pin lithium-ion.Vật liệu làm cực dương không lý tưởng cho pin lithium-ion do chúng có xu hướng gây đoản mạch ngay lập tức.

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 ở các biến thể pin LiFePO4.Chúng tăng cường tính ổn định và độ dẫn điện cũng như cải thiện nhiều 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 trên thuyền, hệ thống năng lượng mặt trời và phương tiện giao thông.Pin LiFePO4 không chứa coban và rẻ hơn 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 -

Chức năng của hệ thống quản lý pin trong pin LFP

Pin LFP không chỉ bao gồm 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 ninh và kéo dài tuổi thọ pin.

Chức năng của Hệ thống quản lý pin trong Pin LFP -

Mặc dù thực tế là pin lithium iron phosphate có khả năng chịu đựng cao hơn nhưng chúng vẫn dễ bị quá điện áp trong quá trình sạc, làm giảm hiệu suất.Vật liệu được sử dụng làm cực âm có thể bị hỏng và mất tính ổn định.BMS điều chỉnh đầu ra của từng tế bào và đảm bảo duy trì điện áp tối đa của pin.

Khi vật liệu điện cực xuống cấp, điện áp thấp trở thành mối lo ngại nghiêm trọng.Nếu điện áp của bất kỳ tế bào nào giảm xuống dưới ngưỡng quy định, BMS sẽ ngắt kết nối pin khỏi mạch.Nó cũng đóng vai trò như một điểm dừng trong tình trạng quá dòng và sẽ tắt hoạt động của nó khi bị đoản mạch.

Pin LiFePO4 so với Pin Lithium-Ion

Pin LiFePO4 không phù hợp với 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 thứ tốt nhất cho hệ thống năng lượng mặt trời, RV, xe golf, thuyền trầm và xe máy điện.

★Một trong những ưu điểm chính của loại pin này là tuổi thọ của chúng.

Những loại pin này có thể tồn tại lâu hơn gấp 4 lần so với những loại pin khác.Chúng an toàn hơn và có thể đạt độ sâu xả lên tới 100%, điều đó có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong thời gian dài hơn.

Dưới đây là những lý do bổ sung tại sao những loại pin này là sự thay thế tốt hơn cho pin Li-ion.

★Chi phí thấp

Pin LFP bao gồm sắt và phốt pho, được khai thác trên quy mô lớn và không đắt tiền.Giá thành của pin LFP ước tính thấp hơn tới 70%/kg so với pin NMC giàu niken.Thành phần hóa học của nó mang lại lợi thế về chi phí.Giá pin LFP được báo cáo thấp nhất lần đầu tiên giảm xuống dưới 100 USD/kWh vào năm 2020.

★Tác động môi trường nhỏ
Pin LFP không chứa niken hoặc coban, đắt tiền và có tác động lớn đến môi trường.Những loại pin này có thể sạc lại, thể hiện sự thân thiện với môi trường của chúng.

★ Cải thiện hiệu suất và hiệu suất
Pin LFP được biết đến với vòng đời dài, khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng yêu cầu nguồn điện ổn định và đáng tin cậy theo thời gian.Những loại pin này có tốc độ giảm 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 điện trở trong thấp hơn và tốc độ sạc/xả nhanh hơn.

★Tăng cường an toàn và ổn định
Pin LFP ổn định về nhiệt và hóa học, do đó chúng ít có khả năng phát nổ hoặc bắt lửa.LFP tạo ra nhiệt lượng bằng 1/6 NMC giàu niken.Do liên kết Co-O mạnh hơn trong pin LFP nên các nguyên tử oxy được giải phóng chậm hơn nếu bị đoản mạch hoặc quá nóng.Hơn nữa, không còn lithium nào trong các tế bào được sạc đầy, khiến chúng có khả năng chống mất oxy cao so với các phản ứng tỏa nhiệt được thấy trong các tế bào lithium 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 sử dụng pin LiFePO4 trên xe, bạn sẽ sử dụng ít xăng hơn và có khả năng cơ động cao hơn.Chúng cũng nhỏ và gọn, cho phép bạn tiết kiệm không gian trên xe tay ga, thuyền, RV hoặc ứng dụng công nghiệp.

Pin LiFePO4 so với pin không phải Lithium
Pin không phải lithium có một số ưu điểm nhưng có thể sẽ bị thay thế trong thời gian tới do tiềm năng của pin LiFePo4 mới vì công nghệ cũ đắt tiền và kém hiệu quả hơn.

☆Pin axit chì
Pin axit-chì ban đầu có vẻ tiết kiệm chi phí nhưng về lâu dài chúng sẽ đắt hơn.Điều này là do thực tế là chúng cần được bảo trì và thay thế thường xuyên hơn.Pin LiFePO4 sẽ có tuổi thọ cao hơn 2-4 lần mà không cần bảo trì.

☆Pin gel
Pin gel, như pin LiFePO4, không cần sạc lại thường xuyên và không bị mất điện khi bảo quản.Nhưng pin gel sạc với tốc độ chậm hơn.Chúng cần được ngắt kết nối ngay khi được sạc đầy để tránh bị phá hủy.

☆ Pin AGM
Trong khi pin AGM có nguy cơ cao bị hư hỏng dưới 50% công suất thì pin LiFePO4 có thể xả hoàn toàn mà không có bất kỳ nguy cơ hư hỏng nào.Ngoài ra, thật khó để giữ chúng.

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 hơn trên mặt nước với thời gian sạc ít hơn và thời gian sử dụng lâu hơn.Trọng lượng nhẹ hơn giúp xử lý dễ dàng hơn và tăng tốc độ trong các cuộc thi câu cá có mức cược cao.

●Xe máy và xe máy di động: Không có trọng lượng tĩnh nào làm bạn giảm tốc độ.Sạc pin của bạn ở mức dưới mức tối đa cho những chuyến đi tự phát mà không làm hỏng pin.

●Cấu hình năng lượng mặt trời: Mang theo pin LiFePO4 nhẹ đến bất cứ nơi nào có cuộc sống (thậm chí lên núi hoặc ra khỏi lưới điện) để khai thác năng lượng mặt trời.

●Sử dụng thương mại: Đây là loại pin lithium bền nhất, an toàn nhất, lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp như máy đặt sàn, cửa nâng, 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 vô tuyến, đèn chiếu sáng khẩn cấp và các vật dụng khác.

Khả năng triển khai LFP quy mô rộng
Mặc dù pin LFP rẻ hơn và ổn định hơn so với các loại pin thay thế nhưng mật độ năng lượng vẫn là rào cản đáng kể cho việc áp dụng rộng rãi.Pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn nhiều, dao động từ 15 đến 25%.Tuy nhiên, điều này đang thay đổi khi sử dụng các điện cực dày hơn giống như điện cực 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 nên 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 vì có hàng loạt bằng sáng chế LFP.Khi các bằng sáng chế này hết hạn, có suy đoán rằng việc sản xuất LFP, giống như sản xuất ô tô, 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 công thức niken hoặc coban.Thông báo gần đây của Tesla trong bản cập nhật hàng quý chỉ là bước khởi đầu.Tesla cũng cung cấp một bản cập nhật ngắn gọn về bộ pin 4680, sẽ có mật độ năng lượng và phạm vi hoạt động cao hơn.Cũng có khả năng Tesla sẽ sử dụng cấu trúc “cell-to-pack” để ngưng tụ nhiều tế bào hơn và đáp ứng mật độ năng lượng thấp hơn.

Mặc dù tuổi tác của nó,LFPvà việc giảm chi phí pin có thể rất quan trọng trong việc đẩy nhanh việc áp dụng xe điện hàng loạt.Đến năm 2023, giá lithium-ion dự kiến ​​sẽ ở mức 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 sạc lại thay vì chỉ giá cả.