LiFePO4 बॅटरी

टेस्लाच्या २०२१ च्या तिसऱ्या तिमाहीच्या अहवालात त्यांच्या वाहनांमध्ये LiFePO4 बॅटरीला नवीन मानक म्हणून स्वीकारण्याची घोषणा करण्यात आली आहे. पण LiFePO4 बॅटरी नेमक्या आहेत तरी काय?

न्यूयॉर्क, न्यूयॉर्क, अमेरिका, २६ मे २०२२ /EINPresswire.com / — त्या लि-आयन बॅटरींना एक चांगला पर्याय आहेत का? या बॅटरी इतर बॅटरींपेक्षा कशा वेगळ्या आहेत?

LiFePO4 बॅटरींचा परिचय

लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LFP) बॅटरी ही एक लिथियम-आयन बॅटरी असून, ती अधिक वेगाने चार्ज आणि डिस्चार्ज होते. ही एक रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी असून, यामध्ये कॅथोड म्हणून LiFePO4 आणि ॲनोड म्हणून धातूचा आधार असलेला ग्राफिटिक कार्बन इलेक्ट्रोड वापरला जातो.

LiFePO4 बॅटरींची ऊर्जा घनता लिथियम-आयन बॅटरींपेक्षा कमी असते आणि त्यांचे ऑपरेटिंग व्होल्टेजही कमी असते. त्यांचा डिस्चार्ज दर कमी असतो, त्यात क्षैतिज वक्र असतात आणि त्या Li-ion पेक्षा अधिक सुरक्षित असतात. या बॅटरींना लिथियम फेरोफॉस्फेट बॅटरी म्हणूनही ओळखले जाते.

LiFePO4 बॅटरींचा शोध

LiFePO4 बॅटरीचा शोध जॉन बी. गुडइनफ आणि अरुमुगम मंतिराम यांनी लावला. लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सामग्रीचे निर्धारण करणाऱ्या पहिल्या काही संशोधकांपैकी ते होते. ॲनोडची सामग्री लिथियम-आयन बॅटरीसाठी आदर्श नाही, कारण त्यात त्वरित शॉर्ट-सर्किट होण्याची प्रवृत्ती असते.

शास्त्रज्ञांना असे आढळून आले आहे की लिथियम-आयन बॅटरीच्या कॅथोडच्या तुलनेत कॅथोड मटेरियल अधिक चांगले असतात. हे विशेषतः LiFePO4 बॅटरीच्या प्रकारांमध्ये दिसून येते. ते स्थिरता आणि चालकता वाढवतात आणि इतर अनेक बाबींमध्ये सुधारणा करतात.

आजकाल LiFePO4 बॅटरी सर्वत्र आढळतात आणि बोटी, सौर प्रणाली व वाहनांमध्ये त्यांचा वापर होतो. LiFePO4 बॅटरी कोबाल्ट-मुक्त असून बहुतेक पर्यायांपेक्षा स्वस्त आहेत. त्या बिनविषारी असून त्यांचा साठवण कालावधी जास्त असतो.

एलएफपी बॅटरीची वैशिष्ट्ये -

एलएफपी बॅटरीमधील बॅटरी व्यवस्थापन प्रणालीचे कार्य

एलएफपी बॅटरी केवळ जोडलेल्या सेल्सनी बनलेली नसते; त्यात एक अशी प्रणाली असते जी बॅटरी सुरक्षित मर्यादेत राहील याची खात्री करते. बॅटरी मॅनेजमेंट सिस्टीम (बीएमएस) कार्यरत स्थितीत बॅटरीचे संरक्षण, नियंत्रण आणि निरीक्षण करते, ज्यामुळे सुरक्षितता सुनिश्चित होते आणि बॅटरीचे आयुष्य वाढते.

एलएफपी बॅटरीमधील बॅटरी व्यवस्थापन प्रणालीचे कार्य -

लिथियम आयर्न फॉस्फेट सेल्स अधिक सहनशील असले तरी, चार्जिंग दरम्यान त्यांना ओव्हरव्होल्टेजचा धोका असतो, ज्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता कमी होते. कॅथोडसाठी वापरलेले मटेरियल खराब होऊन त्याची स्थिरता गमावण्याची शक्यता असते. बीएमएस (BMS) प्रत्येक सेलच्या आउटपुटचे नियमन करते आणि बॅटरीचा कमाल व्होल्टेज कायम राखला जाईल याची खात्री करते.

इलेक्ट्रोड सामग्रीची गुणवत्ता कमी झाल्यामुळे, अंडरव्होल्टेज ही एक गंभीर समस्या बनते. जर कोणत्याही सेलचा व्होल्टेज एका विशिष्ट मर्यादेपेक्षा कमी झाला, तर बीएमएस (BMS) बॅटरीला सर्किटपासून डिस्कनेक्ट करते. हे ओव्हरकरंटच्या स्थितीत बॅकस्टॉप म्हणूनही काम करते आणि शॉर्ट-सर्किट झाल्यास त्याचे कार्य बंद करते.

LiFePO4 बॅटरी विरुद्ध लिथियम-आयन बॅटरी

LiFePO4 बॅटऱ्या घड्याळांसारख्या परिधान करण्यायोग्य उपकरणांसाठी योग्य नाहीत. त्यांची ऊर्जा घनता इतर कोणत्याही लिथियम बॅटऱ्यांपेक्षा कमी असते. तथापि, त्या सौर ऊर्जा प्रणाली, आरव्ही (RVs), गोल्फ कार्ट, बास बोट्स आणि इलेक्ट्रिक मोटरसायकलसाठी सर्वोत्तम आहेत.

★या बॅटरींचा एक मुख्य फायदा म्हणजे त्यांचे आयुर्मान.

या बॅटरी इतरांपेक्षा ४ पटींहून अधिक काळ टिकू शकतात. त्या अधिक सुरक्षित आहेत आणि १००% पर्यंत डिस्चार्ज होऊ शकतात, म्हणजेच त्यांचा वापर अधिक दीर्घ कालावधीसाठी केला जाऊ शकतो.

या बॅटरी लिथियम-आयन बॅटरींपेक्षा एक उत्तम पर्याय का आहेत, याची अतिरिक्त कारणे खाली दिली आहेत.

★कमी किंमत

एलएफपी बॅटरी लोह आणि फॉस्फरसपासून बनलेल्या असतात, ज्यांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्खनन केले जाते आणि त्या स्वस्त असतात. निकेल-समृद्ध एनएमसी बॅटरीच्या तुलनेत एलएफपी बॅटरीची किंमत प्रति किलो ७० टक्क्यांपर्यंत कमी असण्याचा अंदाज आहे. त्याच्या रासायनिक रचनेमुळे खर्चात फायदा होतो. २०२० मध्ये एलएफपी बॅटरीच्या सेलची आतापर्यंतची सर्वात कमी नोंदवलेली किंमत $१००/kWh च्या खाली आली.

★कमी पर्यावरणीय परिणाम
एलएफपी बॅटरीमध्ये निकेल किंवा कोबाल्ट नसतात, जे महाग असून पर्यावरणावर मोठा परिणाम करतात. या बॅटरी रिचार्ज करण्यायोग्य आहेत, जे त्यांची पर्यावरणपूरकता दर्शवते.

★ सुधारित कार्यक्षमता आणि कामगिरी
एलएफपी (LFP) बॅटरी त्यांच्या दीर्घायुष्यासाठी ओळखल्या जातात, ज्यामुळे दीर्घकाळ विश्वसनीय आणि सातत्यपूर्ण वीज पुरवठ्याची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी त्या एक लोकप्रिय पर्याय ठरतात. इतर लिथियम-आयन बॅटरींच्या तुलनेत या बॅटरींची क्षमता कमी होण्याचा दर मंद असतो, ज्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता दीर्घकाळ टिकून राहण्यास मदत होते. याव्यतिरिक्त, त्यांचा ऑपरेटिंग व्होल्टेज कमी असतो, ज्यामुळे अंतर्गत रोध कमी होतो आणि चार्ज/डिस्चार्जचा वेग अधिक असतो.

★वर्धित सुरक्षितता आणि स्थिरता
एलएफपी (LFP) बॅटरी उष्णता आणि रासायनिक दृष्ट्या स्थिर असतात, त्यामुळे त्यांचा स्फोट होण्याची किंवा आग लागण्याची शक्यता कमी असते. एलएफपी बॅटरी निकेल-समृद्ध एनएमसी (NMC) बॅटरीच्या तुलनेत एक-षष्ठांश उष्णता निर्माण करते. एलएफपी बॅटरीमध्ये कोबाल्ट-ऑक्सिजन (Co-O) बंध अधिक मजबूत असल्यामुळे, शॉर्ट-सर्किट झाल्यास किंवा बॅटरी जास्त गरम झाल्यास ऑक्सिजनचे अणू अधिक हळू बाहेर पडतात. शिवाय, पूर्णपणे चार्ज झालेल्या सेलमध्ये लिथियम शिल्लक राहत नाही, ज्यामुळे इतर लिथियम सेलमध्ये दिसणाऱ्या उष्णतादायी अभिक्रियांच्या तुलनेत ऑक्सिजनच्या हानीला त्या अत्यंत प्रतिरोधक ठरतात.

★ लहान आणि हलके
LFP बॅटरी लिथियम मॅंगनीज ऑक्साईड बॅटरीपेक्षा जवळपास ५०% हलक्या असतात. त्या लेड-ऍसिड बॅटरीपेक्षा ७०% पर्यंत हलक्या असतात. जेव्हा तुम्ही वाहनात LiFePO4 बॅटरी वापरता, तेव्हा कमी इंधन लागते आणि वाहन अधिक सहजतेने वळवता येते. त्या आकाराने लहान आणि सुटसुटीत असल्यामुळे, तुम्ही तुमच्या स्कूटर, बोट, आरव्ही (RV) किंवा औद्योगिक वापरासाठी जागा वाचवू शकता.

LiFePO4 बॅटरी विरुद्ध नॉन-लिथियम बॅटरी
नॉन-लिथियम बॅटरींचे अनेक फायदे आहेत, परंतु नवीन LiFePo4 बॅटरींची क्षमता पाहता मध्यम कालावधीत त्या बदलल्या जाण्याची शक्यता आहे, कारण जुने तंत्रज्ञान महाग आणि कमी कार्यक्षम आहे.

☆लेड ॲसिड बॅटरी
लेड-ऍसिड बॅटरी सुरुवातीला किफायतशीर वाटू शकतात, पण दीर्घकाळात त्या अधिक महाग पडतात. याचे कारण असे की, त्यांना अधिक वारंवार देखभाल आणि बदलीची आवश्यकता असते. LiFePO4 बॅटरी कोणत्याही देखभालीशिवाय २-४ पट जास्त काळ टिकते.

☆जेल बॅटरी
LiFePO4 बॅटरींप्रमाणे, जेल बॅटरींना वारंवार रिचार्ज करण्याची आवश्यकता नसते आणि साठवून ठेवल्यावर त्यांची चार्जिंग कमी होत नाही. परंतु जेल बॅटरी हळू गतीने चार्ज होतात. त्या खराब होऊ नयेत म्हणून, पूर्ण चार्ज झाल्यावर लगेचच कनेक्शन काढून टाकणे आवश्यक असते.

☆एजीएम बॅटरी
एजीएम (AGM) बॅटरी ५०% क्षमतेपेक्षा कमी झाल्यावर खराब होण्याचा धोका जास्त असतो, तर LiFePO4 बॅटरी कोणत्याही नुकसानीच्या धोक्याशिवाय पूर्णपणे डिस्चार्ज केल्या जाऊ शकतात. तसेच, त्यांना सतत कार्यरत ठेवणे कठीण असते.

LiFePO4 बॅटरींचे उपयोग
LiFePO4 बॅटरींचे अनेक मौल्यवान उपयोग आहेत, ज्यामध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

● मासेमारीच्या बोटी आणि कयाक्स: कमी चार्जिंग वेळ आणि जास्त रनटाइममुळे तुम्ही पाण्यावर अधिक वेळ घालवू शकता. कमी वजनामुळे हाताळणी सोपी होते आणि मोठ्या जोखमीच्या मासेमारी स्पर्धांमध्ये वेग वाढवण्यास मदत होते.

●मोबिलिटी स्कूटर आणि मोपेड: तुमचा वेग कमी करणारे कोणतेही अतिरिक्त वजन नसते. बॅटरीला नुकसान न पोहोचवता, अचानक प्रवासाला जाण्यासाठी ती पूर्ण क्षमतेपेक्षा कमी चार्ज करा.

●सौर संरचना: सूर्याच्या ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी, तुम्ही जिथे जाल तिथे (अगदी डोंगरावर किंवा वीजपुरवठा नसलेल्या ठिकाणीही) हलक्या वजनाच्या LiFePO4 बॅटऱ्या सोबत ठेवा.

● व्यावसायिक वापर: या सर्वात सुरक्षित आणि मजबूत लिथियम बॅटरी आहेत, ज्यामुळे त्या फ्लोअर मशीन्स, लिफ्टगेट्स आणि इतर अनेक औद्योगिक उपयोगांसाठी आदर्श ठरतात.

याशिवाय, लिथियम आयर्न फॉस्फेट बॅटरी फ्लॅशलाइट, इलेक्ट्रॉनिक सिगारेट, रेडिओ उपकरणे, आपत्कालीन प्रकाशयोजना आणि इतर अनेक उपकरणांना ऊर्जा पुरवतात.

मोठ्या प्रमाणावर एलएफपी अंमलबजावणीच्या शक्यता
पर्यायी बॅटरींच्या तुलनेत एलएफपी बॅटरी कमी खर्चिक आणि अधिक स्थिर असल्या तरी, त्यांच्या व्यापक स्वीकृतीमध्ये ऊर्जा घनता हा एक मोठा अडथळा ठरला आहे. एलएफपी बॅटरींची ऊर्जा घनता खूपच कमी असते, जी १५ ते २५% च्या दरम्यान असते. तथापि, शांघायमध्ये बनवलेल्या मॉडेल ३ मध्ये वापरल्याप्रमाणे जाड इलेक्ट्रोड्सच्या वापरामुळे ही परिस्थिती बदलत आहे, ज्याची ऊर्जा घनता ३५९ व्हॉट-तास/लिटर आहे.

एलएफपी बॅटरींचे आयुष्यमान जास्त असल्यामुळे, त्यांची क्षमता तुलनीय वजनाच्या लिथियम-आयन बॅटरींपेक्षा जास्त असते. याचा अर्थ असा की, कालांतराने या बॅटरींची ऊर्जा घनता अधिक समान होईल.

व्यापक स्वीकृतीमधील आणखी एक अडथळा म्हणजे, एलएफपीच्या असंख्य पेटंट्समुळे चीनने बाजारपेठेत वर्चस्व गाजवले आहे. जशी ही पेटंट्स कालबाह्य होतील, तसे वाहन निर्मितीप्रमाणेच एलएफपीचे उत्पादनही स्थानिक पातळीवर केले जाईल, अशी अटकळ आहे.

फोर्ड, फोक्सवॅगन आणि टेस्लासारख्या प्रमुख वाहन उत्पादक कंपन्या निकेल किंवा कोबाल्टच्या जागी या तंत्रज्ञानाचा वापर वाढवत आहेत. टेस्लाने आपल्या तिमाही अहवालात केलेली अलीकडील घोषणा ही केवळ सुरुवात आहे. टेस्लाने आपल्या ४६८० बॅटरी पॅकबद्दलही एक संक्षिप्त माहिती दिली, ज्याची ऊर्जा घनता आणि रेंज जास्त असेल. अशीही शक्यता आहे की, टेस्ला अधिक सेल्स सामावून घेण्यासाठी आणि कमी ऊर्जा घनता हाताळण्यासाठी “सेल-टू-पॅक” रचनेचा वापर करेल.

त्याचे वय असूनही,एलएफपीआणि बॅटरीच्या किमतीतील घट ही मोठ्या प्रमाणावर ईव्हीचा स्वीकार गतीमान करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण ठरू शकते. २०२३ पर्यंत, लिथियम-आयनच्या किमती $१००/kWh च्या जवळपास पोहोचण्याची अपेक्षा आहे. एलएफपीमुळे वाहन उत्पादकांना केवळ किमतीऐवजी सोय किंवा रिचार्ज वेळ यांसारख्या घटकांवर भर देणे शक्य होऊ शकते.