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LiFePO4 배터리(LFP) 차량의 미래

Tesla의 2021년 3분기 보고서는 차량의 새로운 표준으로 LiFePO4 배터리로의 전환을 발표했습니다.그러나 LiFePO4 배터리는 정확히 무엇입니까?
뉴욕, 뉴욕, 미국, 2022년 5월 26일 /EINpresswire.com/ — 리튬 이온 배터리에 대한 더 나은 대안입니까?이 배터리는 다른 배터리와 어떻게 다릅니까?

LiFePO4 배터리 소개
리튬인산철(LFP) 배터리는 충전 및 방전 속도가 더 빠른 리튬 이온 배터리입니다.LiFePO4를 음극으로, 흑연 탄소 전극을 양극으로 금속 지지체를 사용하는 충전식 배터리입니다.

LiFePO4 배터리는 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도가 낮고 작동 전압이 낮습니다.평평한 곡선으로 방전율이 낮고 리튬 이온보다 안전합니다.이러한 배터리는 리튬 페로포스페이트 배터리라고도 합니다.

LiFePO4 배터리의 발명
LiFePO4 배터리John B. Goodenough와 Arumugam Manthiram이 발명했습니다.그들은 리튬 이온 배터리에 사용되는 재료를 최초로 확인했습니다.양극 물질은 조기 단락 경향으로 인해 리튬 이온 배터리에 이상적이지 않습니다.

과학자들은 양극 물질이 리튬 이온 배터리 음극에 비해 더 낫다는 것을 발견했습니다.이는 LiFePO4 배터리 변형에서 특히 두드러집니다.그들은 안정성과 전도성을 향상시키고 다양한 다른 측면을 개선합니다.

오늘날 LiFePO4 배터리는 어디에서나 볼 수 있으며 보트, 태양광 시스템 및 차량에 사용하는 것을 포함하여 다양한 용도로 사용됩니다.LiFePO4 배터리는 코발트가 없고 대부분의 대안보다 저렴합니다.독성이 없고 유통기한이 더 깁니다.

LFP 배터리 사양
원천

LFP 배터리에서 배터리 관리 시스템의 기능

LFP 배터리는 연결된 셀 이상으로 구성됩니다.배터리가 안전한 한도 내에서 유지되도록 하는 시스템이 있습니다.배터리 관리 시스템(BMS)은 작동 조건에서 배터리를 보호, 제어 및 모니터링하여 안전을 보장하고 배터리 수명을 연장합니다.

LFP 배터리에서 배터리 관리 시스템의 기능 

리튬 철 인산염 전지가 더 내성이 있다는 사실에도 불구하고 충전 중 과전압이 발생하기 쉬우므로 성능이 저하됩니다.음극에 사용된 재료는 잠재적으로 열화되어 안정성을 잃을 수 있습니다.BMS는 각 셀의 출력을 조절하고 배터리의 최대 전압이 유지되도록 합니다.

전극 재료가 열화됨에 따라 저전압이 심각한 문제가 됩니다.셀의 전압이 특정 임계값 아래로 떨어지면 BMS가 배터리를 회로에서 분리합니다.또한 과전류 상태에서 백스톱 역할을 하며 단락 중에 작동을 차단합니다.

LiFePO4 배터리 대 리튬 이온 배터리
LiFePO4 배터리는 시계와 같은 웨어러블 장치에 적합하지 않습니다.다른 리튬 배터리보다 에너지 밀도가 낮습니다.그러나 그들은 태양 에너지 시스템, RV, 골프 카트, 베이스 보트 및 전기 오토바이에 가장 적합합니다.

이 배터리의 주요 장점 중 하나는 수명입니다.

이 배터리는 다른 배터리보다 4배 이상 오래 사용할 수 있습니다.더 안전하고 최대 100% 방전 깊이에 도달할 수 있으므로 더 오랜 기간 동안 사용할 수 있습니다.

다음은 이러한 배터리가 리튬 이온 배터리에 대한 더 나은 대안인 다른 이유입니다.

저렴한 비용
LFP 배터리는 철과 인으로 만들어지며 막대한 규모로 채굴되며 저렴합니다.LFP 배터리의 비용은 니켈이 풍부한 NMC 배터리보다 kg당 최대 70% 낮은 것으로 추정됩니다.그것의 화학 성분은 비용 이점을 제공합니다.LFP 배터리에 대해 보고된 최저 셀 가격은 2020년 처음으로 $100/kWh 아래로 떨어졌습니다.

작은 환경 영향
LFP 배터리는 비싸고 환경에 큰 영향을 미치는 니켈이나 코발트를 포함하지 않습니다.이 배터리는 충전식으로 친환경성을 보여줍니다.

효율성 및 성능 향상
LFP 배터리는 수명이 긴 것으로 알려져 있어 시간이 지남에 따라 안정적이고 일관된 전력 출력이 필요한 애플리케이션에 널리 사용됩니다.이 배터리는 다른 리튬 이온 배터리보다 용량 손실률이 더 느리기 때문에 장기적으로 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.또한 작동 전압이 낮아 내부 저항이 적고 충전/방전 속도가 빨라집니다.

향상된 안전성 및 안정성
LFP 배터리는 열 및 화학적으로 안정적이므로 폭발하거나 발화할 가능성이 적습니다.LFP는 니켈이 풍부한 NMC 열의 1/6을 생성합니다.Co-O 결합은 LFP 배터리에서 더 강하기 때문에 단락되거나 과열되면 산소 원자가 더 천천히 방출됩니다.또한 완전히 충전된 전지에는 리튬이 남아 있지 않아 다른 리튬 전지에서 볼 수 있는 발열 반응에 비해 산소 손실에 대한 저항성이 높습니다.

작고 가벼운
LFP 배터리는 리튬 망간 산화물 배터리보다 거의 50% 가볍습니다.납산 배터리보다 최대 70% 가볍습니다.차량에 LiFePO4 배터리를 사용하면 가스 사용량이 적고 기동성이 높아집니다.또한 작고 컴팩트하여 스쿠터, 보트, RV 또는 산업용 애플리케이션의 공간을 절약할 수 있습니다.

LiFePO4 배터리 대 비 리튬 배터리
비리튬 배터리는 많은 장점이 있지만 오래된 기술이 비싸고 효율성이 떨어지기 때문에 새로운 LiFePo4 배터리의 잠재력을 감안할 때 중기적으로 교체될 가능성이 높습니다.

납산 배터리
납산 배터리는 처음에는 비용 효율적으로 보일 수 있지만 장기적으로 보면 결국 더 비쌉니다.이것은 더 자주 유지 보수 및 교체가 필요하기 때문입니다.LiFePO4 배터리는 유지 관리가 필요 없이 2-4배 더 오래 지속됩니다.

젤 배터리
LiFePO4 배터리와 같은 젤 배터리는 자주 재충전할 필요가 없으며 보관하는 동안 충전이 손실되지 않습니다.그러나 젤 배터리는 더 느린 속도로 충전됩니다.파손을 방지하려면 완전히 충전되자마자 연결을 끊어야 합니다.

AGM 배터리
AGM 배터리는 50% 용량 미만에서 손상될 위험이 높지만 LiFePO4 배터리는 손상 위험 없이 완전히 방전될 수 있습니다.또한, 그들을 유지하기가 어렵습니다.

LiFePO4 배터리용 애플리케이션
LiFePO4 배터리에는 다음을 포함한 많은 유용한 응용 프로그램이 있습니다.

낚시 보트 및 카약: 더 적은 충전 시간과 더 긴 작동 시간으로 물 위에서 더 많은 시간을 보낼 수 있습니다.무게가 가벼워서 손이 많이 가는 낚시 대회에서 다루기가 더 쉽고 과속 방지턱이 있습니다.

이동성 스쿠터 및 모페드: 속도를 늦추는 데 드는 무게는 없습니다.배터리를 손상시키지 않고 자발적인 여행을 위해 최대 용량 미만으로 배터리를 충전하십시오.

태양열 구성: 가벼운 LiFePO4 배터리를 휴대하여 생활이 필요한 곳이면 어디든지(산을 오르거나 그리드에서 벗어나더라도) 태양의 힘을 활용할 수 있습니다.

상업용: 바닥 기계, 리프트게이트 등과 같은 산업용 애플리케이션에 이상적인 가장 안전하고 견고한 리튬 배터리입니다.

또한 리튬 철 인산염 배터리는 손전등, 전자 담배, 무선 장비, 비상 조명 및 기타 품목과 같은 다른 많은 장치에 전원을 공급합니다.

대규모 LFP 구현 가능성
LFP 배터리는 대체 배터리보다 저렴하고 안정적이지만 에너지 밀도는 광범위한 채택에 상당한 장벽이 되어 왔습니다.LFP 배터리는 에너지 밀도가 15%에서 25% 사이로 훨씬 낮습니다.그러나 이것은 에너지 밀도가 359Wh/리터인 상하이에서 만든 Model 3에 사용된 것과 같은 더 두꺼운 전극을 사용하여 변경되고 있습니다.

LFP 배터리는 수명이 길기 때문에 비슷한 무게의 리튬 이온 배터리보다 용량이 더 큽니다.이것은 이러한 배터리의 에너지 밀도가 시간이 지남에 따라 더 유사해짐을 의미합니다.

대량 채택에 대한 또 다른 장벽은 LFP 특허가 많기 때문에 중국이 시장을 지배하고 있다는 것입니다.이들 특허가 만료되면서 자동차 제조와 같은 LFP 생산이 국산화될 것이라는 추측이 나오고 있다.

Ford, Volkswagen 및 Tesla와 같은 주요 자동차 제조업체는 니켈 또는 코발트 공식을 대체하여 기술을 점점 더 활용하고 있습니다.분기별 업데이트에서 Tesla의 최근 발표는 시작에 불과합니다.Tesla는 또한 더 높은 에너지 밀도와 범위를 가질 4680 배터리 팩에 대한 간략한 업데이트를 제공했습니다.Tesla가 더 많은 셀을 응축하고 더 낮은 에너지 밀도를 수용하기 위해 "cell-to-pack" 구성을 사용할 수도 있습니다.

나이에도 불구하고 LFP와 배터리 비용 절감은 EV의 대중화를 가속화하는 데 중요할 수 있습니다.2023년까지 리튬 이온 가격은 kWh당 $100에 근접할 것으로 예상됩니다.LFP를 통해 자동차 제조사는 단순히 가격보다는 편의성이나 충전 시간과 같은 요소를 강조할 수 있습니다.


게시 시간: 2022년 8월 10일