ما هي بطارية LFP? | دورة في الدقيقة ، بطارية فوسفات ليثيوم فيرو – أنظمة Powertech

<h1>بطاريات LFP</h1>
<blockquote>يعني اختصار LFP <strong>الليثيوم الفوسفات</strong> (باللغة الإنجليزية ، فوسفات الحديد الليثيوم ، المعروف أيضًا بموجب المصطلح الكيميائي LIFEPO4). تصف هذه الكلمات التركيبة الكيميائية للبطارية التي تختلف عن بطارية ليثيوم أيون عادية.</blockquote>
<h2>ما هي بطارية LFP?</h2>
<p>بالإضافة إلى بطاريات الليثيوم أيون ، يتم تثبيت نوع جديد من البطاريات بهدوء في سوق المركبات الكهربائية ، LFP ؛ ولكن ما هي بطارية LFP?</p>
<p> <img src=”https://rpmweb.ca/imager/medias/7848102/Batterie-LFP-002_b30f3c085eebe3a512d4ab788a47706c.jpg” alt=”بطارية LFP 002″ width=”” /></p>
<p>على الرغم من أن السيارات الكهربائية قد أظهرت قابلية لها في الحالة ، إلا أن الشركات المصنعة تحاول بكل الوسائل تحسين البطاريات بحيث تكون أكثر كفاءة وأكثر دائمة وأقل تكلفة لإنتاجها ، وقبل كل شيء ، أقل تلوثًا في وقت بنائها أثناء إنشاءها وعد بمزيد من الحكم الذاتي للمستهلكين.</p>
<p>كان من أبرز التطورات في تطور البطاريات تطوير وتسويق <strong>بطاريات LFP</strong> لاستبدال بطاريات الليثيوم أيون ، تلك التي تزود حاليًا الغالبية العظمى من السيارات الكهربائية على طرقنا.<strong><br /></strong></p>
<p><img src=”https://rpmweb.ca/medias/Batterie-LFP-001.jpg” alt=”بطارية LFP” /></p>
<h2>ما هي بطارية LFP?</h2>
<p>يعني اختصار LFP <strong>الليثيوم الفوسفات</strong> (باللغة الإنجليزية ، فوسفات الحديد الليثيوم ، المعروف أيضًا بموجب المصطلح الكيميائي LIFEPO4). تصف هذه الكلمات التركيبة الكيميائية للبطارية التي تختلف عن بطارية ليثيوم أيون عادية.</p>
<p>المحاولات الأولى لاستخدام الجزيئات <strong>LifePo4</strong> في تكوين البطارية يعود إلى عام 1996. لقد كان مهندسًا في الكيمياء Padhi و Al في الجمعية الكهروكيميائية (EMS) ، في نيو جيرسي ، الذي قام بهذا الاكتشاف الأول.</p>
<p>ومع ذلك ، فقد وجد أن جزيئات LIFEPO4 لديها توصيل كهربائي ضعيف للغاية وبالتالي تباطأ تسويق بطارية LFP. لذلك كان الإجماع في ذلك الوقت هو أن هذا النوع من البطارية لا يمكن أن يتنافس مع كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم أيون.</p>
<ul>
<li><strong>للقراءة: فورد ستقوم قريبًا بتسويق بطاريات LFP</strong></li>
<li><strong>للقراءة: مصطلحات السيارة الكهربائية</strong></li>
</ul>
<p>ومع ذلك ، فإن ميشيل أرماند ، العالم والأستاذ الفرنسي ، والموظف السابق لشركة Hydro-Québec ، الذي أدرك زملائه ، أنه إذا أضاف أنابيب الكربون النانوية إلى جزيئات Lifepo وتقليل جزيئات الحجم ، فيمكننا التعويض عن مشاكل الموصلية.</p>
<p>عمل باحثون آخرون أيضًا على تطوير بطاريات LFP ، مثل Chiang-Ming ، مهندس كيمياء في الأصل التايواني. قام بتطوير فكرة استخدام عمل المنشطات لأشباه الموصلات ، مما ساعد على زيادة توصيل بطارية LFP.</p>
<p><img src=”https://rpmweb.ca/medias/Batterie-LFP-003.jpg” alt=”بطارية LFP” /></p>
<h2>ما هي السيارات الكهربائية المجهزة ببطارية LFP?</h2>
<p>اليوم ، بسبب اهتمام الشركات المصنعة الكبرى في تصنيع البطاريات لسياراتها الكهربائية المنخفضة التكلفة ، فإن بطارية LFP تمر بشعبية. كانت Tesla أول مصنع يقوم بإعداده في طرازها 3 في عام 2021 ، في حين أن الشركات المصنعة الأخرى ، مثل Mercedes-Benz و Ford ، تخطط للانتقال إلى هذا النوع من البطاريات. كان مصلحة الشركات المصنعة الكبيرة التي حفزت تطور هذا النوع من البطاريات.</p>
<h2>كيف تعمل بطارية LFP فيما يتعلق ببطارية الليثيوم أيون?</h2>
<p>التمييز الرئيسي بين بطارية LFP وبطارية ليثيوم أيون عادية (NCM/Nickel-cobalt المنجنيز أو NCA/Nickel-Cobalt Aluminium) يعتمد بشكل رئيسي على التركيب الكيميائي للكاثود. بدلاً من استخدام المعادن مثل الكوبالت أو النيكل أو المنغنيز ، سنفضل تحديد أولويات الحديد.</p>
<p>لذلك من المهم تحديد أن بطارية LFP تحتوي أيضًا على أيونات الليثيوم داخل الإلكتروليت. في الواقع ، بالإضافة إلى التركيب الكيميائي للكاثود ، تعمل بطارية LFP بنفس طريقة بطارية الليثيوم أيون. جسديا ، هو متطابق تقريبا.</p>
<p>وبالتالي ، قيد الاستخدام ، يتم إعادة شحنها بنفس الطريقة ويمنح مالكها نفس النوع من الخبرة ، باستثناء حقيقة أن هذه البطارية يمكن إعادة شحنها باستمرار بنسبة 100 ٪ دون إظهار علامات التحلل المبكرة ، أي قل فقدان الحكم الذاتي أو تباطؤ في سرعة إعادة الشحن.</p>
<p><img src=”https://rpmweb.ca/medias/Batterie-lithium-ion-001.jpg” alt=”بطارية ليثيوم أيون” /></p>
<h2>ما هي مزايا وعيوب بطارية LFP?</h2>
<p>إعادة الشحن 100 ٪ هي واحدة من المزايا الرئيسية لبطارية LFP ، لأن هذه الممارسة لا تسبب تدهورًا سابقًا لأوانه كما هو الحال مع بطارية الليثيوم أيون. هناك أيضًا حقيقة أن بطارية LFP أكثر دائمة مع العديد من دورات الشحن. على سبيل المثال ، إذا كانت بطاريات الليثيوم أيون الأكثر دائمة تقدم ما يصل إلى 1500 دورة شحن ، يمكن أن تصل بطارية LFP إلى ما يصل إلى 2000 دورة.</p>
<p>ثم هناك تركيبة كيميائية مما يجعل من الممكن تقليل اعتمادها على المواد المثيرة للجدل مثل الكوبالت والنيكل. ليس فقط الحديد أسهل في الاستخراج ، وبالتالي ، أقل تلوثًا عند الاستخراج ، ولكن من الأسهل أيضًا إعادة التدوير ، مما يسمح للبطاريات بدخول عمليات إعادة التدوير الحالية بسهولة. ثم هناك تكلفة هذا المعدن الذي يكون أقل بوضوح ويسمح للمصنعين بتقليل تكاليف الإنتاج في وقت بناء البطارية.</p>
<h2>هل توفر بطارية LFP استقلالية أكبر من بطارية الليثيوم أيون?</h2>
<p>من ناحية أخرى ، فإن كثافة الطاقة لبطارية LFP ، أي أن قدرتها على تخزين الطاقة لفترة أطول اعتمادًا على حجمها (تقاس في Wattheures/كيلو) ، أقل بكثير من تلك الموجودة في بطاريات الليثيوم أيون النيكل. كمرجع ، تصل أفضل بطاريات ليثيوم أيون إلى كثافة طاقة تبلغ 325 واط/كيلو. بطارية LFP ، من ناحية أخرى ، ترفع حاليًا من حوالي 150 واط/كيلو.</p>
<p>ومع ذلك ، فإن هذا الواقع يجبر مصنعي السيارات على صنع بطارية تكون قدرتها أعلى للوصول إلى نفس الحكم الذاتي. نموذج تسلا 3 هو المثال المثالي. كان للموديل القديم بطارية ليثيوم أيون بسعة 53 كيلووات ساعة ، في حين أن النموذج الحالي مزود ببطارية LFP زيادة قدرته إلى 60 كيلووات ساعة. أخيرًا ، نظرًا لتكوينها القائم على الحديد ، تكون بطارية LFP أثقل بكثير من بطارية ليثيوم أيون النيكل ، والتي تساهم في زيادة الكتلة الصافية للسيارة.</p>
<p>ومع ذلك ، فإن التقدم الأخير في الديناميكا الهوائية للسيارات الكهربائية وبرامج إدارة الطاقة ، بفضل مساعدة الذكاء الاصطناعي ، على وجه الخصوص ، السماح للسيارات بالتغلب على هذه المشكلات. كدليل ، على الرغم من البطارية أقل كثافة نشطًا ، ما زالت تسلا تمكنت من استخراج المزيد من الحكم الذاتي من الطراز 3 ، مما سمح لها بالانتقال من 400 إلى 438 كيلومتر.</p>
<h2>بطاريات LFP</h2>
<p><img src=”https://www.powertechsystems.eu/wp-content/uploads/sites/6/2019/03/LiFePO4-cell-300×188.png” alt=”فوسفات الحديد الليثيوم – LFP – LIFEPO4 -Cell” width=”300″ height=”188″ /></p>
<p>ظهرت في عام 1996 ، تقنية الفوسفات الليثيوم فيرو (المسماة أيضًا LFP أو LIFEPO4) تحل محل تقنيات البطارية الأخرى بسبب أصولها الفنية ومستوىها العالي للغاية من سلامته.</p>
<p>نظرًا لكثافة الطاقة العالية ، يتم استخدام هذه التكنولوجيا في تطبيقات الجر المتوسطة للطاقة (الروبوتات ، AGV ، القابلية الإلكترونية ، تسليم الكيلومتر الأخير ، إلخ.) أو الجر الثقيل (الجر البحري ، المركبات الصناعية ، إلخ.)))</p>
<p>تتيح العمر الطويل لـ LFP وإمكانية ركوب الدراجات العميقة استخدام LifePO4 في تطبيقات تخزين الطاقة (التطبيقات المستقلة ، والأنظمة خارج المجموعة ، أو الاستهلاك الذاتي مع البطارية) أو التخزين الثابت بشكل عام.</p>
<p>الأصول الرئيسية لحديد الفوسفات الليثيوم: <br /></p>
<ul>
<li>تقنية آمنة للغاية (لا توجد ظاهرة حرارية هاربة)</li>
<li>عمر التقويم> 10 سنوات</li>
<li>عدد الدورات: من 2000 إلى عدة آلاف (انظر Abaque أدناه)</li>
<li>سمية منخفضة للغاية للبيئة (استخدام الحديد والجرافيت والفوسفات)</li>
<li>مقاومة درجة حرارة جيدة جدا (تصل إلى 70 درجة مئوية)</li>
<li>مقاومة داخلية منخفضة جدا. الاستقرار ، حتى الانخفاض أثناء الدورات.</li>
<li>طاقة ثابتة طوال فترة التفريغ</li>
<li>سهلة إعادة التدوير</li>
</ul>
<h5>عدد الدورات المقدرة لتكنولوجيا الحديد الفوسفاتية الليثيوم (LIFEPO4)</h5>
<p>تقنية LFP هي التي تسمح بأكبر عدد من دورات التحميل / التفريغ. هذا هو السبب في اعتماد هذه التكنولوجيا بشكل أساسي في أنظمة تخزين الطاقة الثابتة (الاستهلاك الذاتي ، خارج الشبكة ، UPS ، المساعدة ، إلخ.) للتطبيقات التي تتطلب عمر كبير. <br />يعتمد عدد الدورات الحقيقية التي يمكن تنفيذها على عدة عوامل:</p>
<ul>
<li><strong>جودة خلية الليثيوم</strong></li>
<li>قوة التفريغ تقاس في <strong>قفص</strong> (على سبيل المثال: قوة 1/2 C في W = 1/2 أضعاف سعة البطارية في WH. بالنسبة لبطارية 1 كيلو وات ساعة تم تفريغها عند 2 كيلوواط ، يقال إن معدل التفريغ هو 2C)</li>
<li>عمق التفريغ (DOD)</li>
<li>البيئة: درجة الحرارة ، الرطوبة ، إلخ.</li>
</ul>
<p>يمثل Abacus أدناه عدد الدورات المقدرة لخلايا بطارية الحديد الفوسفاتية الليثيوم لدينا (LFP ، LIFEPO4) كدالة لطاقة التفريغ ووزارة دبي. ظروف الاختبار هي حالات المختبر (درجة حرارة ثابتة تبلغ 25 درجة مئوية ، وطاقة الحمل والتفريغ المستمر).</p>
<p> <img src=”https://www.powertechsystems.eu/wp-content/uploads/sites/6/2019/09/FR-DoD-vs-Cycles-PowerBrick-Gamme-PRO-400×274.png” alt=”عدد الدورات المقدرة LFP – الحديد الفوسفات الليثيوم – LIFEPO4″ width=”400″ height=”274″ /></p>
<p>في البيئة القياسية ، وللدورات المصنوعة في 1C ، يعطي Abacus تقديرًا لعدد دورات LFP: <br /></p>
<p><strong>في نهاية عدد الدورة المصنوعة</strong>, لا تزال البطاريات لديها قدرة اسمية <strong>أكبر من 80 ٪</strong> من السعة الأصلية.</p>
<ul>
<li>قيود بطاريات الرصاص</li>
<li>مزايا ليثيوم أيون</li>
<li>المقارنة الفنية ليثيوم أيون مقابل بطاريات الرصاص</li>
<li>دراسة تكلفة الليثيوم أيون مقابل بطاريات الرصاص</li>
<li>سلامة بطارية الليثيوم أيون</li>
<li>تكنولوجيا الحديد الفوسفاتية الليثيوم (LifePo4 أو LFP)</li>
<li>قياس حالة التحميل (SOC) لبطارية ليثيوم أيون</li>
</ul>
<p><em><u>المقالة أعلاه هي الخاصية الحصرية لأنظمة PowerTech. <br />محظور التكاثر دون إذن.</u></em> <br /></p>