リン酸鉄リチウムとは何ですか？

リン酸鉄リチウム電池がリチウムイオン電池と異なるというのはよくある誤解です。実際、リチウムイオン電池には多くの種類があり、リン酸鉄リチウムはその中の 1 つにすぎません。

リン酸鉄リチウムとは何か、特定の種類のバッテリーに最適な理由、他のリチウムイオンバッテリーオプションとの比較を見てみましょう.

リン酸鉄リチウムとは何ですか？

リン酸鉄リチウムは、化学化合物 LiFePO4 または略して「LFP」です。LFP は、優れた電気化学的性能と低抵抗を提供し、リチウム イオン電池で利用できる最も安全で安定したカソード材料の 1 つです。

リン酸鉄リチウム電池とは？

リン酸鉄リチウム電池は、リチウムイオンを貯蔵するための正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用するリチウムイオン電池の一種です。LFP 電池は通常、グラファイトをアノード材料として使用します。LFP バッテリの化学的構成により、高い電流定格、優れた熱安定性、および長いライフサイクルが得られます。

ほとんどのリン酸鉄リチウム電池には、直列に配線された 4 つの電池セルがあります。LFP バッテリ セルの公称電圧は 3.2 ボルトです。4 つの LFP バッテリー セルを直列に接続すると、多くの 12 ボルト鉛酸バッテリーの優れた代替オプションである 12 ボルト バッテリーが得られます。

リン酸鉄リチウム対。代替リチウムイオンタイプ

リン酸鉄リチウムは、多くの種類のリチウムイオン電池の 1 つにすぎません。カソードの化合物を変更すると、さまざまな種類のリチウム イオン バッテリーが作成されます。最も一般的なオプションには、リチウム コバルト酸化物 (LCO)、リチウム マンガン酸化物 (LMO)、リチウム ニッケル コバルト アルミニウム酸化物 (NCA)、リチウム ニッケル マンガン コバルト酸化物 (NMC)、およびチタン酸リチウム (LTO) があります。

これらのバッテリーの種類にはそれぞれ長所と短所があり、さまざまな用途に適しています。これらの種類の電池の主な特性を見ると、リン酸鉄リチウム電池がどこに位置し、どの用途に最適かがわかります。

エネルギー密度

LFP バッテリは、他のリチウム イオン タイプの中で最高の比電力定格の 1 つです。言い換えれば、比出力が高いということは、LFP バッテリが過熱することなく大量の電流と電力を供給できることを意味します。

一方、LFP バッテリの比エネルギー定格は最も低いものの 1 つであることを覚えておくことが重要です。比エネルギーが低いということは、LFP バッテリーの重量あたりのエネルギー貯蔵容量が、他のリチウムイオン オプションよりも少ないことを意味します。複数のバッテリーを並列に接続することでバッテリー バンクの容量を増やすことができるため、これは通常は大したことではありません。これは、バッテリー電気自動車のように、非常に明るいスペースで極端なエネルギー密度が必要とされる用途には理想的ではない場合があります。

バッテリーライフサイクル

リン酸鉄リチウム電池の寿命は、約 2,000 回の完全放電サイクルから始まり、放電の深さに応じて長くなります。Dragonfly Energy で使用されているセルと内部バッテリー管理システム (BMS) は、元のバッテリーの容量の 80% を維持しながら、5,000 回を超える完全放電サイクルまでテストされています。

LFP は、チタン酸リチウムに次ぐ寿命です。ただし、LTO バッテリは伝統的に最も高価なリチウム イオン バッテリ オプションであり、ほとんどのアプリケーションで法外なコストになっています。

排出率

放電率はバッテリー容量の倍数で測定されます。つまり、100Ah バッテリーの 1C 放電率は 100A 連続です。市販の LFP バッテリは、伝統的に 1C の連続放電定格を持っていますが、バッテリ管理システムによっては、短期間これを超えることがあります。

通常、LFP セル自体は、安全に短時間で 25C の放電を提供できます。1C を超える能力により、消費電流に起動時のスパイクが発生する可能性がある高出力アプリケーションで LFP バッテリを使用できます。

動作温度

LFP バッテリーは、摂氏約 270 度になるまで熱暴走状態にはなりません。他の一般的なリチウム イオン バッテリー オプションと比較して、LFP バッテリーは 2 番目に高い動作温度限界を持っています。

リチウム イオン バッテリーの温度制限を超えると、損傷の原因となり、熱暴走、火災の原因となります。LFP の高い動作限界により、熱暴走イベントの可能性が大幅に減少します。高品質の BMS と組み合わせて、これらの条件 (摂氏約 57 度) のかなり前にセルをシャットダウンすることで、LFP は安全面で大きな利点をもたらします。

安全上の利点

LFP バッテリーは、すべてのリチウムイオン オプションの中で安定した化学的性質の 1 つです。この安定性により、消費者向けアプリケーションと産業用アプリケーションの両方にとって最も安全なオプションの 1 つになります。

他の唯一の比較的安全なオプションはチタン酸リチウムですが、これも通常は法外な費用がかかり、12V の代替品のほとんどの状況で正しい電圧で動作しません。

リン酸鉄リチウム対。鉛蓄電池

リン酸鉄リチウム電池は多くの機能を提供します従来の鉛蓄電池に勝る利点.最も注目すべきは、LFP バッテリーのエネルギー密度が鉛酸バッテリーの約 4 倍であることです。LFP バッテリは、損傷することなく繰り返しディープサイクルできます。また、鉛蓄電池よりも 5 倍速く充電できます。

この高いエネルギー密度により、バッテリ システムの重量を削減しながら、より長い実行時間につながります。

鉛蓄電池内部の化学反応によりガスが放出されるため、ユーザーは電池を排出し、定期的に水を補充する必要があります。バッテリーを立てて保管しないと、酸性溶液が漏れてバッテリーが損傷し、汚れる可能性があります。また、LFP バッテリはガスを排出せず、通気や補充の必要がありません。さらに良いことに、どの方向にも取り付けることができます。

LFP バッテリーは、最初は鉛酸バッテリーよりも高価です。ただし、LFP バッテリは寿命が長いため、高い初期費用が相殺されます。ほとんどの場合、LFP バッテリーは鉛蓄電池よりも 5 ～ 10 倍長持ちするため、全体的なコストを大幅に節約できます。

鉛蓄電池アプリケーションの交換に最適なリン酸鉄リチウム電池

多くの異なるリチウム イオン電池が利用可能であり、特定の性能カテゴリでリン酸鉄リチウムを超えるものさえあります。ただし、12 ボルトの鉛蓄電池の交換に関しては、LFP が利用可能な最良のオプションです。

この主な理由は、リン酸鉄リチウムの公称セル電圧が 3.2 ボルトであることです。12 ボルトの鉛蓄電池の公称電圧は約 12.7 ボルトです。したがって、バッテリー内で 4 つのセルを直列に配線すると、12.8 ボルト (4 x 3.2 = 12.8) になり、ほぼ完全に一致します。これは、他のリチウムイオン電池タイプでは不可能です。

ほぼ完全な電圧整合を超えて、LFP は鉛酸の代替品として他の利点を提供します。前述のように、LFP バッテリーは長持ちし、安定しており、安全で、耐久性があり、軽量で、エネルギー密度が高いです。これにより、多くのアプリケーションに最適です。のようなものトローリングモーター、RV、ゴルフカート、および従来鉛蓄電池に依存してきた多くのアプリケーション。

Dragonfly Energy と Battle Born Batteries は、入手可能な最高のリン酸鉄リチウム電池のいくつかを構築します。最高品質の素材を使用して、米国で誇りを持って設計および組み立てられています。さらに、各バッテリーは厳密にテストされ、UL リストに記載されています。

各バッテリーには、統合されたバッテリー管理システムあらゆる条件下でバッテリーが安全に動作するようにします。Dragonfly Energy と Battle Born のバッテリーには、世界中のさまざまなアプリケーションで安全に動作する数千のバッテリーが搭載されています。

ナウ・ユー・ノウ

結論として、リン酸鉄リチウムは、利用可能なさまざまな種類のリチウムイオン電池の 1 つにすぎません。ただし、LFP バッテリーを構成する独自の特性により、過去の 12 ボルト鉛蓄電池に代わる優れた代替品となります。