Es un error común pensar que las baterías de fosfato de hierro y litio son diferentes a las baterías de iones de litio.En realidad, existen muchos tipos de baterías de iones de litio y el fosfato de litio y hierro es solo uno de ellos.
Echemos un vistazo a qué es exactamente el fosfato de hierro y litio, por qué es una excelente opción para ciertos tipos de baterías y cómo se compara con otras opciones de baterías de iones de litio.
¿Qué es el fosfato de hierro y litio?
El fosfato de hierro y litio es un compuesto químico LiFePO4 o “LFP” para abreviar.LFP ofrece un buen rendimiento electroquímico, baja resistencia y es uno de los materiales catódicos más seguros y estables disponibles para baterías de iones de litio.
¿Qué es una batería de fosfato de hierro y litio?
Las baterías de fosfato de hierro y litio son un tipo de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material catódico para almacenar iones de litio.Las baterías LFP suelen utilizar grafito como material de ánodo.La composición química de las baterías LFP les confiere una alta clasificación de corriente, buena estabilidad térmica y un largo ciclo de vida.
La mayoría de las baterías de fosfato de hierro y litio tienen cuatro celdas conectadas en serie.El voltaje nominal de una celda de batería LFP es de 3,2 voltios.La conexión de cuatro celdas de batería LFP en serie da como resultado una batería de 12 voltios que es una excelente opción de reemplazo para muchas baterías de plomo-ácido de 12 voltios.
Fosfato de hierro y litio vs.Tipos alternativos de iones de litio
El fosfato de hierro y litio es solo uno de los muchos tipos de baterías de iones de litio.Cambiar el compuesto químico del cátodo crea diferentes tipos de baterías de iones de litio.Algunas de las opciones más comunes son el óxido de litio y cobalto (LCO), el óxido de litio y manganeso (LMO), el óxido de litio, níquel y cobalto y aluminio (NCA), el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC) y el titanato de litio (LTO).
Cada uno de estos tipos de baterías tiene diferentes fortalezas y debilidades que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones.Al observar las principales propiedades de estos tipos de baterías, podemos ver dónde se encuentran las baterías de fosfato de hierro y litio y para qué aplicaciones son mejores.
Densidad de energia
Las baterías LFP tienen una de las potencias nominales específicas más altas entre otros tipos de iones de litio.En otras palabras, una potencia específica alta significa que las baterías LFP pueden entregar grandes cantidades de corriente y potencia sin sobrecalentarse.
Por otro lado, es importante tener en cuenta que las baterías LFP tienen una de las calificaciones energéticas específicas más bajas.La baja energía específica significa que las baterías LFP tienen menos capacidad de almacenamiento de energía por peso que otras opciones de iones de litio.Por lo general, esto no es un gran problema porque se puede aumentar la capacidad del banco de baterías conectando varias baterías en paralelo.Puede que esto no sea ideal para una aplicación donde se requiere una densidad de energía extrema en un espacio muy ligero, como los vehículos eléctricos de batería.
Ciclos de vida de la batería
Las baterías de fosfato de hierro y litio tienen una vida útil que comienza con aproximadamente 2000 ciclos de descarga completos y aumenta según la profundidad de la descarga.Las celdas y el sistema interno de gestión de baterías (BMS) utilizados en Dragonfly Energy se han probado en más de 5000 ciclos de descarga completos conservando el 80 % de la capacidad de la batería original.
La LFP ocupa el segundo lugar después del titanato de litio en términos de vida útil.Sin embargo, las baterías LTO han sido tradicionalmente la opción de batería de iones de litio más cara, lo que las hace tener un costo prohibitivo para la mayoría de las aplicaciones.
Velocidad de descarga
La tasa de descarga se mide en un múltiplo de la capacidad de la batería, lo que significa que una tasa de descarga de 1C para una batería de 100 Ah es 100 A continua.Las baterías LFP disponibles comercialmente tienen tradicionalmente una clasificación de descarga continua de 1C, pero pueden superarla durante períodos cortos dependiendo del sistema de gestión de la batería.
Las propias células LFP normalmente pueden proporcionar una descarga de 25 °C durante períodos cortos de forma segura.La capacidad de superar 1C le permite utilizar baterías LFP en aplicaciones de alta potencia que pueden tener picos de arranque en el consumo de corriente.
Temperaturas de funcionamiento
Las baterías LFP no entran en condiciones térmicas descontroladas hasta alrededor de 270 grados Celsius.En comparación con otras opciones comunes de baterías de iones de litio, las baterías LFP tienen el segundo límite de temperatura de funcionamiento más alto.
Exceder el límite de temperatura en una batería de iones de litio causa daños y puede provocarescapes térmicos, lo que podría provocar un incendio.El alto límite operativo de LFP reduce significativamente la posibilidad de que se produzca un evento de fuga térmica.Combinado con un BMS de alta calidad para apagar las celdas mucho antes de estas condiciones (alrededor de 57 grados Celsius), LFP ofrece importantes ventajas de seguridad.
Ventajas de seguridad
Las baterías LFP son una de las químicas estables de todas las opciones de iones de litio.Esta estabilidad los convierte en una de las opciones más seguras tanto para aplicaciones industriales como de consumo.
La única otra opción comparativamente segura es el titanato de litio, que nuevamente tiene un costo prohibitivo y no funciona al voltaje correcto en la mayoría de las situaciones para un reemplazo de 12 V.
Fosfato de hierro y litio vs.Baterías de plomo ácido
Las baterías de fosfato de hierro y litio ofrecen muchasventajas sobre las baterías tradicionales de plomo-ácido.Lo más notable es que las baterías LFP tienen aproximadamente cuatro veces la densidad energética de las baterías de plomo-ácido.Puede realizar ciclos profundos de las baterías LFP repetidamente sin dañarlas.También se recargan 5 más rápido que las baterías de plomo-ácido.
Esta alta densidad de energía conduce a un tiempo de funcionamiento más prolongado y, al mismo tiempo, reduce el peso del sistema de batería.
La reacción química dentro de las baterías de plomo-ácido provoca la liberación de gases, lo que requiere que el usuario ventile las baterías y las rellene periódicamente con agua.Si las baterías no se almacenan en posición vertical, la solución ácida puede filtrarse, dañar la batería y provocar un desastre.Alternativamente, las baterías LFP no liberan gases y no es necesario ventilarlas ni rellenarlas.Aún mejor, puedes montarlos en cualquier orientación.
Las baterías LFP son inicialmente más caras que las baterías de plomo-ácido.Sin embargo, la larga vida útil de las baterías LFP compensa su elevado coste inicial.En la mayoría de los casos, las baterías LFP durarán entre 5 y 10 veces más que las baterías de plomo-ácido, lo que generará importantes ahorros de costos generales.
Las mejores baterías de fosfato de hierro y litio para reemplazar aplicaciones de baterías de plomo-ácido
Hay muchas baterías de iones de litio disponibles y algunas incluso superan las de fosfato de hierro y litio en determinadas categorías de rendimiento.Sin embargo, cuando se trata de reemplazar baterías de plomo-ácido de 12 voltios, LFP es la mejor opción disponible.
La razón principal de esto es que el voltaje nominal de la celda del fosfato de hierro y litio es de 3,2 voltios.El voltaje nominal de una batería de plomo-ácido de 12 voltios es de aproximadamente 12,7 voltios.Por lo tanto, conectar cuatro celdas en serie dentro de una batería produce 12,8 voltios (4 x 3,2 = 12,8), ¡casi una combinación perfecta!Esto no es posible con ningún otro tipo de batería de iones de litio.
Más allá de una coincidencia de voltaje casi perfecta, LFP ofrece otras ventajas como reemplazo del plomo-ácido.Como se mencionó anteriormente, las baterías LFP son duraderas, estables, seguras, duraderas, livianas y tienen una alta densidad de energía.¡Esto los convierte en una opción excelente para muchas aplicaciones!Cosas comomotores de pesca por curricán,vehículos recreativos,carritos de golfy más aplicaciones que tradicionalmente han dependido de baterías de plomo-ácido.
Dragonfly Energy y Battle Born baterias construyen algunas de las mejores baterías de fosfato de hierro y litio disponibles.Están orgullosamente diseñados y ensamblados en los Estados Unidos con materiales de la más alta calidad disponibles.Además, cada batería se prueba rigurosamente y está listada por UL.
Cada batería también incluye un integradosistema de gestión de bateríapara garantizar que la batería funcione de forma segura en todas las condiciones.Dragonfly Energy y Battle Born baterias tienen miles de baterías instaladas y funcionando de forma segura en muchas aplicaciones diferentes en todo el mundo.
Ahora lo sabes
En conclusión, el fosfato de hierro y litio es solo uno de los muchos tipos diferentes de baterías de iones de litio disponibles.Sin embargo, el conjunto único de características que componen las baterías LFP las convierte en una alternativa fantástica a las baterías de plomo-ácido de 12 voltios del pasado.
Hora de publicación: 30 de septiembre de 2022