El informe del tercer trimestre de 2021 de Tesla anunció una transición a las baterías LiFePO4 como el nuevo estándar en sus vehículos.Pero, ¿qué son exactamente las baterías LiFePO4?
NUEVA YORK, NUEVA YORK, EE. UU., 26 de mayo de 2022 /EINPresswire.com/ — ¿Son una mejor alternativa a las baterías de iones de litio?¿En qué se diferencian estas baterías de otras baterías?
Introducción a las baterías LiFePO4
Una batería de fosfato de hierro y litio (LFP) es una batería de iones de litio con velocidades de carga y descarga más rápidas.Es una batería recargable con LiFePO4 como cátodo y un electrodo de carbón grafítico con respaldo metálico como ánodo.
Las baterías LiFePO4 tienen una densidad de energía más baja que las baterías de iones de litio y voltajes de funcionamiento más bajos.Tienen una tasa de descarga baja con curvas planas y son más seguros que los iones de litio.Estas baterías también se conocen como baterías de ferrofosfato de litio.
La invención de las baterías LiFePO4
Baterías LiFePO4fueron inventados por John B. Goodenough y Arumugam Manthiram.Estuvieron entre los primeros en identificar los materiales utilizados en las baterías de iones de litio.Los materiales del ánodo no son ideales para las baterías de iones de litio debido a su tendencia a cortocircuitarse antes de tiempo.
Los científicos descubrieron que los materiales del cátodo son mejores en comparación con los cátodos de las baterías de iones de litio.Esto es particularmente notable en las variantes de batería LiFePO4.Mejoran la estabilidad y la conductividad y mejoran una variedad de otros aspectos.
Actualmente, las baterías LiFePO4 se encuentran en todas partes y tienen diversas aplicaciones, incluido el uso en barcos, sistemas solares y vehículos.Las baterías LiFePO4 no contienen cobalto y son menos costosas que la mayoría de las alternativas.No es tóxico y tiene una vida útil más larga.
Especificaciones de la batería LFP
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La función de los sistemas de gestión de baterías en baterías LFP
Las baterías LFP se componen de más que solo celdas conectadas;tienen un sistema que asegura que la batería se mantenga dentro de límites seguros.Un sistema de gestión de batería (BMS) protege, controla y supervisa la batería en condiciones de funcionamiento para garantizar la seguridad y prolongar la vida útil de la batería.
La función de los sistemas de gestión de baterías en las baterías LFP
A pesar de que las células de fosfato de hierro y litio son más tolerantes, son propensas a sufrir sobretensiones durante la carga, lo que reduce el rendimiento.El material utilizado para el cátodo podría deteriorarse y perder su estabilidad.El BMS regula la salida de cada celda y asegura que se mantenga el voltaje máximo de la batería.
A medida que los materiales de los electrodos se degradan, la subtensión se convierte en un grave problema.Si el voltaje de cualquier celda cae por debajo de cierto umbral, el BMS desconecta la batería del circuito.También sirve como respaldo en una condición de sobrecorriente y apagará su operación durante un cortocircuito.
Baterías LiFePO4 frente a baterías de iones de litio
Las baterías LiFePO4 no son adecuadas para dispositivos portátiles como relojes.Tienen una densidad de energía más baja que cualquier otra batería de litio.Sin embargo, son los mejores para sistemas de energía solar, vehículos recreativos, carritos de golf, botes y motocicletas eléctricas.
Una de las principales ventajas de estas baterías es su ciclo de vida.
Estas baterías pueden durar más de 4 veces más que otras.Son más seguros y pueden alcanzar hasta el 100 % de la profundidad de descarga, lo que significa que se pueden utilizar durante un período más prolongado.
A continuación se presentan otras razones por las que estas baterías son una mejor alternativa a las baterías de iones de litio.
Bajo costo
Las baterías LFP están hechas de hierro y fósforo, se extraen a gran escala y son económicas.Se estima que el costo de las baterías LFP es hasta un 70 por ciento más bajo por kg que las baterías NMC ricas en níquel.Su composición química proporciona una ventaja económica.Los precios de celda más bajos informados para las baterías LFP cayeron por debajo de $ 100 / kWh por primera vez en 2020.
Pequeño impacto ambiental
Las baterías LFP no contienen níquel ni cobalto, que son caros y tienen un gran impacto medioambiental.Estas baterías son recargables, lo que demuestra su respeto por el medio ambiente.
Eficiencia y rendimiento mejorados
Las baterías LFP son conocidas por su largo ciclo de vida, lo que las convierte en una opción popular para aplicaciones que requieren una salida de energía confiable y constante a lo largo del tiempo.Estas baterías experimentan tasas de pérdida de capacidad más lentas que otras baterías de iones de litio, lo que ayuda a preservar su rendimiento a largo plazo.Además, tienen un voltaje operativo más bajo, lo que resulta en menos resistencia interna y velocidades de carga/descarga más rápidas.
Seguridad y estabilidad mejoradas
Las baterías LFP son térmica y químicamente estables, por lo que es menos probable que exploten o se incendien.LFP produce una sexta parte del calor de NMC rico en níquel.Debido a que el enlace Co-O es más fuerte en las baterías LFP, los átomos de oxígeno se liberan más lentamente si se produce un cortocircuito o un sobrecalentamiento.Además, no queda litio en las celdas completamente cargadas, lo que las hace altamente resistentes a la pérdida de oxígeno en comparación con las reacciones exotérmicas observadas en otras celdas de litio.
Pequeño y ligero
Las baterías LFP son casi un 50 % más livianas que las baterías de óxido de manganeso y litio.Son hasta un 70% más ligeras que las baterías de plomo-ácido.Cuando usa una batería LiFePO4 en un vehículo, usa menos gasolina y tiene más maniobrabilidad.También son pequeños y compactos, lo que le permite ahorrar espacio en su scooter, barco, vehículo recreativo o aplicación industrial.
Baterías LiFePO4 frente a baterías que no son de litio
Las baterías que no son de litio tienen una serie de ventajas, pero es probable que se reemplacen a mediano plazo dado el potencial de las nuevas baterías LiFePo4, ya que la tecnología más antigua es costosa y menos eficiente.
Baterías de plomo ácido
Las baterías de plomo-ácido pueden parecer rentables al principio, pero terminan siendo más caras a largo plazo.Esto se debe al hecho de que requieren mantenimiento y reemplazo más frecuentes.Una batería LiFePO4 durará de 2 a 4 veces más sin necesidad de mantenimiento.
Baterías de Gel
Las baterías de gel, como las baterías LiFePO4, no requieren recargas frecuentes y no pierden la carga mientras se almacenan.Pero las baterías de gel se cargan a un ritmo más lento.Deben desconectarse tan pronto como estén completamente cargados para evitar la destrucción.
Baterías AGM
Si bien las baterías AGM tienen un alto riesgo de dañarse por debajo del 50 % de su capacidad, las baterías LiFePO4 se pueden descargar por completo sin ningún riesgo de daño.Además, es difícil mantenerlos.
Aplicaciones para baterías LiFePO4
Las baterías LiFePO4 tienen muchas aplicaciones valiosas, que incluyen
Barcos de pesca y kayaks: puede pasar más tiempo en el agua con menos tiempo de carga y mayor tiempo de funcionamiento.Menos peso proporciona un manejo más fácil y un golpe de velocidad durante las competiciones de pesca de alto riesgo.
Scooters y ciclomotores de movilidad: No hay peso muerto que lo frene.Cargue su batería por debajo de su capacidad total para viajes espontáneos sin dañarla.
Configuraciones solares: lleve baterías LiFePO4 livianas dondequiera que lo lleve la vida (incluso a una montaña o fuera de la red) para aprovechar la energía del sol.
Uso comercial: Estas son las baterías de litio más seguras y resistentes, lo que las hace ideales para aplicaciones industriales como máquinas de piso, puertas levadizas y más.
Además, las baterías de fosfato de hierro y litio alimentan muchos otros dispositivos, como linternas, cigarrillos electrónicos, equipos de radio, iluminación de emergencia y otros artículos.
Posibilidades de implementación de LFP a gran escala
Si bien las baterías LFP son menos costosas y más estables que las alternativas, la densidad de energía ha sido una barrera importante para la adopción generalizada.Las baterías LFP tienen una densidad energética mucho menor, oscilando entre el 15 y el 25%.Sin embargo, esto está cambiando al usar electrodos más gruesos como los que se usan en el Modelo 3 fabricado en Shanghái, que tiene una densidad de energía de 359 Wh/litro.
Debido al largo ciclo de vida de las baterías LFP, tienen más capacidad que las baterías de iones de litio de peso comparable.Esto significa que la densidad de energía de estas baterías será más similar con el tiempo.
Otra barrera para la adopción masiva es que China ha dominado el mercado debido a la gran cantidad de patentes LFP.A medida que caduquen estas patentes, se especula que la producción de LFP, al igual que la fabricación de vehículos, se localizará.
Los principales fabricantes de automóviles como Ford, Volkswagen y Tesla utilizan cada vez más la tecnología para reemplazar las formulaciones de níquel o cobalto.El reciente anuncio de Tesla en su actualización trimestral es solo el comienzo.Tesla también proporcionó una breve actualización sobre su paquete de baterías 4680, que tendrá mayor densidad de energía y rango.También es posible que Tesla use una construcción de "celda a paquete" para condensar más celdas y acomodar una menor densidad de energía.
A pesar de su antigüedad, LFP y la reducción en los costos de la batería pueden ser fundamentales para acelerar la adopción masiva de vehículos eléctricos.Para 2023, se espera que los precios de los iones de litio estén cerca de los $100/kWh.Los LFP pueden permitir a los fabricantes de automóviles enfatizar factores como la conveniencia o el tiempo de recarga en lugar de solo el precio.
Hora de publicación: 10-ago-2022