ما هي بطاريات LiFePO4 ولماذا هي الأفضل؟

تهيمن بطاريات LiFePO4، أو بطاريات LFP، على صناعة البطاريات بسرعة. ولكن ماذا يعني LiFePO4؟ كيف تختلف بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد – LiFePO4 عن غيرها؟ من المهم عدم الخلط بينها وبين بطاريات الليثيوم أيون.

تابع القراءة للحصول على مزيد من الأفكار حول هذه الأسئلة والمزيد.

بطاريات LiFePO4: نظرة عامة

بطاريات LiFePO4 تتكون من فوسفات حديد الليثيوم وهي نوع مختلف من بطاريات الليثيوم. تشمل بطاريات الليثيوم أيضًا:

• أكسيد كوبالت الليثيوم (LiCoO22)

• الليثيوم والنيكل والمنغنيز وأكسيد الكوبالت (LiNiMnCoO2)

• تيتانات الليثيوم (LTO)

• أكسيد منغنيز الليثيوم (LiMn2O4)

• أكسيد الألومنيوم والنيكل الليثيوم والكوبالت (LiNiCoAlO2)

ابتكار الكيمياء والبطاريات

قد تكون بعض هذه العناصر مألوفة لك من دروس الكيمياء الخاصة بك. لقد قضيت هنا ساعات في تعلم الجدول الدوري (أو التحديق فيه على جدار المدرسة). لقد أجريت تجارب (أو تظاهرت بأنك منخرط في هذه التجارب بينما كنت تتطلع بالفعل إلى من يعجبك).

في بعض الأحيان، يطور الطالب حبًا للتجارب ويمارس مهنة في الكيمياء. اكتشف هؤلاء الكيميائيون خليط الليثيوم الأمثل للبطاريات.

هذه هي الطريقة التي تم بها إنشاء بطارية LiFePO4. (على وجه التحديد، من قبل جامعة تكساس في عام 1996). تُعرف بطارية LiFePO4 حاليًا بأنها بطارية الليثيوم الأكثر أمانًا واستقرارًا والأكثر موثوقية في السوق.

تاريخ بطارية LiFePO4

يرجع الفضل إلى جون بي جوديناف وأروموجام مانثيرام في اختراع بطارية LiFePO4. لقد كانوا هم الذين حددوا المواد المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون. نتيجة لميلها إلى حدوث ماس كهربائي قبل الأوان، فإن مواد الأنود ليست مثالية لبطاريات الليثيوم أيون.

وجد الباحثون أن مواد الكاثود هي بدائل متفوقة لبطاريات الليثيوم أيون. على وجه الخصوص، تظهر بطاريات LiFePO4 هذه الخاصية. تم تطوير بطارية LiFePO4 نتيجة للتحسينات في الاستقرار والموصلية، من بين أمور أخرى.

في الوقت الحاضر، أصبحت بطاريات LiFePO4 منتشرة في كل مكان. وبالإضافة إلى القوارب وأنظمة الطاقة الشمسية، يتم استخدامها في المركبات التقليدية والكهربائية.

تعد بطاريات LiFePO4 الخالية من الكوبالت أقل تكلفة من نظيراتها المحتوية على الكوبالت مع مرور الوقت. لها عمر أطول وغير سامة. سوف نستكشف هذا الأمر بشكل أكبر في المستقبل القريب. هناك أمل كبير لبطارية LiFePO4 في المستقبل.

ما الذي يجعل بطاريات LiFePO4 متفوقة؟

تتفوق بطاريات LiFePO4 على بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم الأخرى، الآن بعد أن عرفنا ما هي.

نظرًا لانخفاض كثافة الطاقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون الأخرى، فإن بطاريات LiFePO4 ليست مناسبة للأدوات القابلة للارتداء مثل الساعات. ومع ذلك، فهي الأفضل لأنظمة الطاقة الشمسية، والمركبات الترفيهية، وعربات الجولف، وقوارب الباص، وشبه الشاحنات، والدراجات النارية الكهربائية. لماذا هذا صحيح؟

تتمتع بطاريات LiFePO4 بعمر أطول بأربع مرات من بطاريات أيونات الليثيوم الأخرى.

تعد بطارية الليثيوم أيضًا أكثر أنواع البطاريات أمانًا، حيث تتفوق في الأداء على أيون الليثيوم وأنواع البطاريات الأخرى.

بالإضافة إلى تحقيق ما بين 3000 إلى 5000 دورة أو أكثر، يمكن لبطاريات LiFePO4 أيضًا تحقيق عمق تفريغ بنسبة 100% (DOD). ما هي أهمية هذا؟ وهذا يعني أن بطاريات LiFePO4 لن تفرط في التفريغ، على عكس البطاريات الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك، يسمح هذا بالاستخدام الممتد. سوف تستمر بطارية LiFePO4 عالية الجودة لسنوات عديدة أطول من الأنواع الأخرى من البطاريات. تم تصميم البطاريات لتدوم حوالي 5000 دورة، أي ما يعادل حوالي عشر سنوات. ونتيجة لذلك، فإن متوسط ​​التكلفة مع مرور الوقت أقل بكثير.

تتم مقارنة بطاريات LiFePO4 ببطاريات الليثيوم أيون في هذا المخطط.

الكيمياء التي يمكن الاعتماد عليها ومتسقة

يجب أن تكون بطاريات الليثيوم آمنة. وقد سلطت بطاريات الكمبيوتر المحمول الليثيوم أيون التي اشتعلت فيها النيران الضوء على هذه الحقيقة. تعد سلامة LiFePO4 واحدة من أهم المزايا مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى. من بين بطاريات الليثيوم، يعتبر LiFePO4 هو الأكثر أمانًا. إنه الأكثر أمانًا على الإطلاق.

بشكل عام، بطاريات LifePO4 هي بطاريات الليثيوم الأكثر أمانًا. في بطاريات الرصاص الحمضية ومعظم أنواع البطاريات الأخرى، لا يتمتع فوسفات حديد الليثيوم بنفس الاستقرار الحراري والهيكلي مثل فوسفات حديد الليثيوم. غير قابل للاشتعال وقادر على تحمل درجات الحرارة العالية، LiFePO4 غير قابل للاحتراق. لا يمثل الانفلات الحراري مشكلة، ويظل السطح باردًا في درجات الحرارة المحيطة.

في حالة درجات الحرارة القصوى أو المواقف الخطرة (مثل قصر الدائرة الكهربائية أو الاصطدام)، لن تشتعل بطاريات LiFePO4 أو تنفجر. حقيقة مطمئنة لأصحاب المركبات الترفيهية وقوارب الجهير والسكوتر والباب الخلفي الذين يستخدمون بطاريات LiFePO4 ذات الدورة العميقة بانتظام.

بيئة آمنة وصديقة للبيئة

وبما أن بطاريات LiFePO4 يمكن إعادة شحنها، فهي مفيدة للبيئة. ومع ذلك، فإن الفوائد التي تقدمها للبيئة تتجاوز ذلك. بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم أكسيد النيكل سامة ومتسربة.

ومن الممكن أيضًا إعادة تدوير هذه البطاريات. وعلى الرغم من ذلك، فهي لا تحتاج إلى إعادة التدوير كثيرًا نظرًا لأن عمرها الافتراضي يصل إلى 5000 دورة. وهذا يعني أنه يمكن إعادة شحنها 5000 مرة على الأقل. تدوم بطاريات الرصاص الحمضية ما بين 300 إلى 400 دورة فقط.

الكفاءة والأداء بأعلى مستويات الجودة

بالإضافة إلى كونها آمنة وغير سامة، فأنت تريد بطارية يمكنها تقديم أداء عالي.

هل تحتاج جزازة العشب الخاصة بك إلى بطارية ليثيوم؟ الرجاء الضغط هنا.

ووفقا للإحصائيات التالية، يوفر LiFePO4 كل هذه الفوائد وأكثر:

• يمكن شحن بطاريات LiFePO4 بالكامل في أقل من ساعتين.

• معدل التفريغ الذاتي الخامل هو 2% فقط شهريا. وفي المقابل، تبلغ سعة بطاريات الرصاص الحمضية 30%.

• عمر تشغيلي أطول نسبيًا من بطاريات الرصاص الحمضية.

• استقرار الطاقة: يحافظ على نفس التيار حتى عندما يكون عمر البطارية أقل من 50%.

• الصيانة غير مطلوبة.

تصميم مدمج وخفيف الوزن

مزايا بطاريات LiFePO4 عديدة. فهي خفيفة الوزن للغاية. بالمقارنة مع بطاريات أكسيد المنغنيز الليثيوم، فهي أخف بنسبة 50% تقريبًا، وهي أخف بنسبة تصل إلى 70% من بطاريات الرصاص الحمضية.

تعمل بطاريات LiFePO4 على تقليل استهلاك الوقود وتحسين القدرة على المناورة في المركبات. كما أنها صغيرة الحجم، مما يسمح لك بتركيب المزيد من المعدات في السكوتر أو القارب أو السيارة الترفيهية أو الآلات الصناعية.

مقارنة بين بطاريات الليثيوم أيون والبطاريات غير الليثيوم أيون

من الواضح أن LiFePO4 يهيمن على أيون الليثيوم في المعركة بين الاثنين. بمقارنة LiFePO4 بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن الأخرى الموجودة في السوق، كيف يعمل؟

البطاريات التي تحتوي على حمض الرصاص

على الرغم من أنها تبدو صفقة جيدة في البداية، إلا أن بطاريات الرصاص الحمضية تصبح أكثر تكلفة بمرور الوقت. ونتيجة لذلك، فإنها تتطلب صيانة واستبدال متكررة. في حين أن بطاريات LiFePO4 لا تحتاج إلى صيانة، إلا أنها يمكن أن تدوم لفترة أطول من 2 إلى 4 مرات.

البطاريات التي تستخدم الخلايا الهلامية

مثل بطاريات LiFePO4، لا تتطلب بطاريات الخلايا الهلامية إعادة شحن منتظمة، وتحافظ على شحنها أثناء التخزين. ومع ذلك، فإن عملية الشحن هي التي تُحدث فرقًا كبيرًا. وقت شحن بطاريات الخلايا الهلامية طويل، ويجب فصلها بمجرد شحنها بالكامل لتجنب التلف.

البطاريات ذات الحصائر الزجاجية الماصة (AGM)

من المهم ملاحظة أن بطاريات AGM لها تأثير على ميزانيتك ويمكن أن تتضرر إذا تم تفريغها بما يتجاوز 50% من سعتها. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب الحفاظ عليها. من ناحية أخرى، يمكن تفريغ بطاريات الليثيوم LiFePO4 الأيونية بالكامل دون الإضرار بالبطاريات.

استخدامات مختلفة لبطاريات LiFePO4

في مجموعة متنوعة من التطبيقات، أثبتت تقنية LiFePO4 قيمتها. كأمثلة، وهنا عدد قليل:

• إن تقليل وقت الشحن وزيادة وقت التشغيل يعني قضاء المزيد من الوقت في الماء لسفن الصيد وقوارب الكاياك. من مميزات قضبان الصيد خفيفة الوزن سهولة التعامل معها وميزة السرعة التي توفرها أثناء مسابقات الصيد المكثفة.

• تأكد من عدم إعاقة سرعتك بسبب الوزن غير الضروري على الدراجات البخارية والدراجات البخارية المتنقلة. للرحلات العفوية، قم بشحن البطارية بأقل من سعتها الكاملة.

• استخدم بطاريات LiFePO4 خفيفة الوزن للاستفادة من طاقة الشمس أينما تأخذك الحياة (حتى أعلى الجبل).

• تعتبر بطاريات الليثيوم الأكثر أمانًا وقوة المتوفرة، هذه البطاريات مثالية للاستخدامات الصناعية مثل آلات الأرضية وبوابات رفع الأمتعة.

• بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد لتشغيل مجموعة متنوعة من الأجهزة الأخرى. بعض الأمثلة هي المشاعل والسجائر الإلكترونية وأجهزة الراديو وأضواء الطوارئ وما إلى ذلك.

سواء كنت بحاجة إلى الطاقة لتلبية احتياجاتك اليومية أو في حالات الطوارئ، فإن بطاريات LiFePO4 ستلبي احتياجاتك! تستفيد منها مقطورات السفر والمركبات الترفيهية بشكل كبير. يمكنك معرفة المزيد هنا.

تأتي بطاريات الليثيوم في مجموعة متنوعة من الأنواع والتطبيقات:

• التعامل مع المواد

• بطاريات الليثيوم RV

• بطاريات الليثيوم البحرية

• البطاريات الشمسية المصنوعة من الليثيوم

• بطاريات الليثيوم لصيد الأسماك

• بطاريات الليثيوم لعربة الجولف

• الليثيوم لتخزين الطاقة المنزلية بطارية

الأسئلة المتداولة حول LiFePO4

هل LiFePO4 هو نفس أيون الليثيوم؟

لا، لا على الاطلاق! تتميز بطاريات LiFePO4 بدورة حياة أكبر بأربع مرات من بطاريات ليثيوم أيون بوليمر.

تعتبر بطارية LiFePO4 خيارًا جيدًا، أليس كذلك؟

بالمقارنة مع البطاريات التقليدية، تتميز بطاريات LiFePO4 بكفاءة عالية. إنه خفيف الوزن للغاية ويسمح لك بالاستفادة من معظم سعته دون أي مشاكل. على عكس بطاريات الرصاص الحمضية، يمكن استخدام بطاريات LiFePO4 لحوالي 50% من عمرها الإنتاجي قبل أن تتحلل.

هل يمكن أن تشتعل بطاريات LiFePO4؟

من بين بطاريات الليثيوم، تعد بطاريات LiFePO4 هي الأكثر أمانًا، لأنها لا تشتعل فيها النيران أو ترتفع درجة حرارتها. لا يوجد خطر اشتعال البطارية حتى لو تم ثقبها. تحسن كبير عن بطاريات الليثيوم الأخرى، المعرضة لارتفاع درجة الحرارة والاحتراق.

هل LiFePO4 أكثر كفاءة من أيون الليثيوم؟

من حيث عمر الدورة (التي تدوم 4-5 مرات أطول من بطاريات الليثيوم أيون)، فإن بطاريات LiFePO4 أكثر موثوقية وأكثر أمانًا من بطاريات الليثيوم أيون. نظرًا لأن بطاريات الليثيوم أيون يمكن أن ترتفع درجة حرارتها وربما تشتعل، فإن بطاريات LiFePO4 لا تشكل هذا الخطر.

لماذا يعتبر LiFePO4 باهظ الثمن؟

نتيجة لطول عمرها، تكون بطاريات LiFePO4 عادة أكثر اقتصادا على المدى الطويل من البطاريات الأخرى. المواد اللازمة لبنائها أكثر تكلفة، وبالتالي فإن تكلفتها الأولية أعلى. لماذا لا يزال الناس يفضلونها على البطاريات الأخرى؟

والسبب هو أن LiFePO4 يقدم مزايا عديدة مقارنة بالبطاريات الأخرى. بالمقارنة مع بطاريات حمض الرصاص والعديد من أنواع البطاريات الأخرى، فهي أخف وزنًا بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، فهي أكثر أمانًا، ولها عمر أطول، ولا تحتاج إلى صيانة.

ما هو الفرق بين LiFePO4 و Lipo؟

على الرغم من أن كلا من LiFePO4 وLipo عبارة عن كيمياء تعتمد على الليثيوم، إلا أنهما ليسا متطابقين. بالمقارنة مع Lipo، يتمتع LiFePO4 بالعديد من المزايا الفريدة.

بطاريات LiFePO4 لها ما التطبيقات؟

يمكن استخدام بطاريات LiFePO4 لنفس أغراض حمض الرصاص أو AGM أو البطاريات التقليدية الأخرى. باستخدام بطارية LiFePO4 بقدرة 12 فولت 100 أمبير (جنبًا إلى جنب مع بطاريات LiFePO4 الأخرى) يمكن تشغيل قارب الجهير الخاص بك والمعدات البحرية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها للمركبات الترفيهية، وتركيبات الطاقة الشمسية، والدراجات البخارية المتنقلة، وأشياء أخرى كثيرة.

هل LiFePO4 أكثر خطورة من AGM أو بطاريات الرصاص الحمضية؟

لا، على الاطلاق. هناك زيادة كبيرة في السلامة. وتساهم عدة عوامل في ذلك، بما في ذلك عدم وجود أبخرة سامة تنبعث من بطاريات LiFePO4. بالإضافة إلى ذلك، فهي لا تسرب حمض الكبريتيك مثل العديد من البطاريات الأخرى (مثل بطاريات حمض الرصاص). بالإضافة إلى ذلك، فهي لا تسخن أو تشتعل.

هل من المناسب شحن بطارية LiFePO4 الخاصة بي طوال الليل؟

لن يتم شحن بطارية LiFePO4 بشكل زائد إذا كانت مزودة بنظام إدارة البطارية. تم دمج نظام إدارة البطارية في جميع البطاريات الأيونية لدينا.

ما هو العمر المتوقع لبطاريات LiFePO4؟

يعد طول عمره أحد أهم مزايا LiFePO4. تم تصميم بطاريات الليثيوم لتدوم حوالي 5000 دورة. واستنادا إلى مدى تكرار استخدامها، فإن هذا يعني حوالي 10 سنوات.

بعد 6000 دورة، تظل بطاريات LiFePO4 تعمل بكفاءة تصل إلى 70%. علاوة على ذلك، يمكن تفريغها بنسبة تزيد عن 90% دون أي مشاكل. (على النقيض من ذلك، عادةً ما تفشل بطاريات الرصاص الحمضية بعد تفريغها بنسبة 50٪).