Le rapport du troisième trimestre 2021 de Tesla a annoncé une transition vers les batteries LiFePO4 comme nouvelle norme dans ses véhicules.Mais que sont exactement les batteries LiFePO4 ?
NEW YORK, NEW YORK, États-Unis, 26 mai 2022 /EINPresswire.com/ — Sont-elles une meilleure alternative aux batteries Li-Ion ?En quoi ces batteries diffèrent-elles des autres batteries ?
Présentation des batteries LiFePO4
Une batterie lithium fer phosphate (LFP) est une batterie lithium-ion avec des taux de charge et de décharge plus rapides.Il s'agit d'une batterie rechargeable avec LiFePO4 comme cathode et une électrode de carbone graphitique avec support métallique comme anode.
Les batteries LiFePO4 ont une densité d'énergie inférieure à celle des batteries lithium-ion et des tensions de fonctionnement inférieures.Ils ont un faible taux de décharge avec des courbes plates et sont plus sûrs que le Li-ion.Ces batteries sont également connues sous le nom de batteries au lithium ferrophosphate.
L'invention des batteries LiFePO4
Piles LiFePO4ont été inventés par John B. Goodenough et Arumugam Manthiram.Ils ont été parmi les premiers à identifier les matériaux utilisés dans les batteries lithium-ion.Les matériaux d'anode ne sont pas idéaux pour les batteries lithium-ion en raison de leur tendance aux courts-circuits précoces.
Les scientifiques ont découvert que les matériaux de cathode sont meilleurs que les cathodes de batterie lithium-ion.Ceci est particulièrement visible dans les variantes de batterie LiFePO4.Ils améliorent la stabilité et la conductivité et améliorent une variété d'autres aspects.
De nos jours, les batteries LiFePO4 se trouvent partout et ont diverses applications, notamment dans les bateaux, les systèmes solaires et les véhicules.Les batteries LiFePO4 sont sans cobalt et moins chères que la plupart des alternatives.Il est non toxique et a une durée de conservation plus longue.
Spécifications de la batterie LFP
La source
La fonction des systèmes de gestion de batterie dans les batteries LFP
Les batteries LFP sont composées de plus que de simples cellules connectées ;ils ont un système qui garantit que la batterie reste dans des limites de sécurité.Un système de gestion de la batterie (BMS) protège, contrôle et surveille la batterie dans les conditions de fonctionnement pour assurer la sécurité et prolonger la durée de vie de la batterie.
La fonction des systèmes de gestion de batterie dans les batteries LFP
Malgré le fait que les cellules lithium fer phosphate sont plus tolérantes, elles sont néanmoins sujettes aux surtensions lors de la charge, ce qui réduit les performances.Le matériau utilisé pour la cathode pourrait potentiellement se détériorer et perdre sa stabilité.Le BMS régule la sortie de chaque cellule et s'assure que la tension maximale de la batterie est maintenue.
Au fur et à mesure que les matériaux des électrodes se dégradent, la sous-tension devient un grave problème.Si la tension d'une cellule tombe en dessous d'un certain seuil, le BMS déconnecte la batterie du circuit.Il sert également de dispositif anti-retour en cas de surintensité et arrête son fonctionnement en cas de court-circuit.
Batteries LiFePO4 par rapport aux batteries lithium-ion
Les batteries LiFePO4 ne conviennent pas aux appareils portables tels que les montres.Ils ont une densité d'énergie inférieure à celle de toutes les autres batteries au lithium.Cependant, ils sont les meilleurs pour les systèmes d'énergie solaire, les camping-cars, les voiturettes de golf, les bassboats et les motos électriques.
L'un des principaux avantages de ces batteries est leur durée de vie.
Ces batteries peuvent durer plus de 4 fois plus longtemps que les autres.Ils sont plus sûrs et peuvent atteindre jusqu'à 100 % de profondeur de décharge, ce qui signifie qu'ils peuvent être utilisés pendant une période plus longue.
Vous trouverez ci-dessous d'autres raisons pour lesquelles ces batteries sont une meilleure alternative aux batteries Li-ion.
Faible coût
Les batteries LFP sont fabriquées à partir de fer et de phosphore, extraites à grande échelle et sont peu coûteuses.On estime que le coût des batteries LFP est jusqu'à 70 % inférieur par kg à celui des batteries NMC riches en nickel.Sa composition chimique offre un avantage de coût.Les prix des cellules les plus bas signalés pour les batteries LFP sont tombés en dessous de 100 $/kWh pour la première fois en 2020.
Petit impact environnemental
Les batteries LFP ne contiennent ni nickel ni cobalt, qui sont chers et ont un impact environnemental important.Ces batteries sont rechargeables ce qui montre leur respect de l'environnement.
Efficacité et performances améliorées
Les batteries LFP sont connues pour leur longue durée de vie, ce qui en fait un choix populaire pour les applications qui nécessitent une puissance de sortie fiable et constante dans le temps.Ces batteries connaissent des taux de perte de capacité plus lents que les autres batteries lithium-ion, ce qui contribue à préserver leurs performances sur le long terme.De plus, ils ont une tension de fonctionnement plus faible, ce qui se traduit par une résistance interne moindre et des vitesses de charge/décharge plus rapides.
Sécurité et stabilité améliorées
Les batteries LFP sont thermiquement et chimiquement stables, elles sont donc moins susceptibles d'exploser ou de prendre feu.Le LFP produit un sixième de la chaleur du NMC riche en nickel.Parce que la liaison Co-O est plus forte dans les batteries LFP, les atomes d'oxygène sont libérés plus lentement en cas de court-circuit ou de surchauffe.De plus, aucun lithium ne reste dans les cellules complètement chargées, ce qui les rend très résistantes à la perte d'oxygène par rapport aux réactions exothermiques observées dans d'autres cellules au lithium.
Petit et léger
Les batteries LFP sont près de 50 % plus légères que les batteries lithium-oxyde de manganèse.Elles sont jusqu'à 70 % plus légères que les batteries au plomb.Lorsque vous utilisez une batterie LiFePO4 dans un véhicule, vous utilisez moins de gaz et avez plus de maniabilité.Ils sont également petits et compacts, vous permettant d'économiser de l'espace sur votre scooter, bateau, camping-car ou application industrielle.
Batteries LiFePO4 par rapport aux batteries sans lithium
Les batteries sans lithium présentent un certain nombre d'avantages mais sont susceptibles d'être remplacées à moyen terme étant donné le potentiel des nouvelles batteries LiFePo4, car l'ancienne technologie est coûteuse et moins efficace.
Batteries au plomb
Les batteries au plomb peuvent sembler rentables au début, mais elles finissent par être plus chères à long terme.Cela est dû au fait qu'ils nécessitent un entretien et un remplacement plus fréquents.Une batterie LiFePO4 durera 2 à 4 fois plus longtemps sans entretien.
Piles au gel
Les batteries au gel, comme les batteries LiFePO4, ne nécessitent pas de recharges fréquentes et ne perdent pas de charge pendant leur stockage.Mais les batteries au gel se chargent plus lentement.Ils doivent être déconnectés dès qu'ils sont complètement chargés pour éviter leur destruction.
Batteries AGM
Alors que les batteries AGM courent un risque élevé d'être endommagées en dessous de 50 % de leur capacité, les batteries LiFePO4 peuvent être entièrement déchargées sans aucun risque de dommage.De plus, il est difficile de les maintenir.
Applications pour les batteries LiFePO4
Les batteries LiFePO4 ont de nombreuses applications intéressantes, notamment
Bateaux de pêche et kayaks : vous pouvez passer plus de temps sur l'eau avec moins de temps de charge et une autonomie plus longue.Moins de poids offre une manipulation plus facile et un ralentisseur lors des compétitions de pêche à enjeux élevés.
Scooters et cyclomoteurs de mobilité : Il n'y a pas de poids mort pour vous ralentir.Chargez votre batterie à une capacité inférieure à la pleine capacité pour les trajets spontanés sans l'endommager.
Configurations solaires : emportez des batteries LiFePO4 légères partout où la vie vous mène (même en montagne ou hors réseau) pour exploiter la puissance du soleil.
Utilisation commerciale : ce sont les batteries au lithium les plus sûres et les plus résistantes, ce qui les rend idéales pour les applications industrielles telles que les machines au sol, les hayons élévateurs, etc.
En outre, les batteries au lithium fer phosphate alimentent de nombreux autres appareils tels que les lampes de poche, les cigarettes électroniques, les équipements radio, l'éclairage de secours et d'autres articles.
Possibilités de mise en œuvre Wid-Scale LFP
Alors que les batteries LFP sont moins chères et plus stables que les alternatives, la densité d'énergie a été un obstacle important à une adoption généralisée.Les batteries LFP ont une densité d'énergie beaucoup plus faible, comprise entre 15 et 25 %.Cependant, cela change en utilisant des électrodes plus épaisses comme celles utilisées dans le modèle 3 fabriqué à Shanghai, qui a une densité d'énergie de 359 Wh/litre.
En raison du long cycle de vie des batteries LFP, elles ont une capacité supérieure à celle des batteries Li-ion de poids comparable.Cela signifie que la densité d'énergie de ces batteries deviendra plus similaire au fil du temps.
Un autre obstacle à l'adoption massive est que la Chine a dominé le marché en raison de la multitude de brevets LFP.À mesure que ces brevets expirent, il y a des spéculations selon lesquelles la production de LFP, comme la fabrication de véhicules, sera localisée.
Les grands constructeurs automobiles comme Ford, Volkswagen et Tesla utilisent de plus en plus cette technologie en remplaçant les formulations de nickel ou de cobalt.L'annonce récente de Tesla dans sa mise à jour trimestrielle n'est qu'un début.Tesla a également fourni une brève mise à jour sur sa batterie 4680, qui aura une densité d'énergie et une autonomie plus élevées.Il est également possible que Tesla utilise la construction "cell-to-pack" pour condenser plus de cellules et s'adapter à une densité d'énergie plus faible.
Malgré son âge, la LFP et la réduction des coûts des batteries peuvent être essentielles pour accélérer l'adoption massive des véhicules électriques.D'ici 2023, les prix du lithium-ion devraient avoisiner les 100 $/kWh.Les LFP peuvent permettre aux constructeurs automobiles de mettre l'accent sur des facteurs tels que la commodité ou le temps de recharge plutôt que sur le prix.
Heure de publication : 10 août 2022