Karakteristik Baterai LiFePo4

Dibandingkan dengan baterai sekunder berair tradisional seperti baterai timbal-asam, nikel-hidrogen, dan nikel-kadmium, baterai lithium-ion LiFePO4 memiliki keunggulan masa pakai yang lama dan kepadatan energi yang tinggi, serta keamanan baterai yang tinggi. Baterai LiFePO4 telah menjadi sistem baterai yang paling menjanjikan di antara berbagai sistem baterai. Oleh karena itu, baterai LiFePO4 banyak digunakan dalam catu daya kendaraan listrik, penyimpanan energi skala besar, stasiun pangkalan komunikasi, sepeda listrik, dan sistem panel surya. Artikel ini terutama mempelajari dan menguraikan tentang siklus hidup, kinerja pengisian-pengisian kecepatan tinggi, keamanan akupunktur, dan kepadatan energi berat baterai lithium-ion LiFePO4.

Pos Terkait: Perawatan Kendaraan Listrik untuk Cuaca Panas Bulanan

1. Siklus kinerja baterai LiFePO4

Sebagai salah satu komponen utama kendaraan listrik, baterai menyumbang sekitar setengah dari biaya kendaraan listrik. Oleh karena itu, masa pakai baterai secara langsung menentukan biaya penggunaan kendaraan listrik. Karena sifat kimiawi yang stabil dari bahan positif dan negatif baterai LiFePO4, volume muatan dan perubahan voltase selama proses pengosongan sangat kecil, sehingga umur siklusnya sangat panjang. Gambar 1 menunjukkan bahwa baterai lithium ion 20Ah 12v diisi dengan arus 1C menjadi 3,65V dan kemudian diubah menjadi tegangan konstan hingga arus turun menjadi 0,02C; arus pelepasan adalah 1C, siklus hidup di bawah kondisi tegangan cut-off 2.0V (kedalaman pengisian dan pengosongan 100%).

Gambar 1 menunjukkan bahwa sisa kapasitas baterai masih lebih dari 80% dari kapasitas awal setelah siklus melebihi 1600 kali. Meskipun biaya baterai catu daya LiFePo4 saat ini sedikit lebih tinggi daripada baterai timbal-asam, masa pakai baterai yang lebih lama akan secara signifikan mengurangi penggunaan EV dan biaya pemeliharaan.

2. Discharge kinerja pada tingkat yang berbeda

Karena baterai LiFePO4 dapat dikosongkan pada laju yang berbeda dalam aplikasi praktis, kapasitas pengosongan berkurang dengan cepat di beberapa sistem baterai karena arus pengosongan meningkat. Oleh karena itu, untuk memahami kinerja pengosongan baterai LiFePO4 pada kecepatan tinggi, pengosongan baterai LiFePO4 20Ah masing-masing pada 0,5C, 1C, dan 3C. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 2.

Dapat dilihat dari Gambar 2 bahwa ketika arus pelepasan dinaikkan dari 0,5C ke 3C, kapasitas pelepasan baterai sedikit menurun, tetapi hanya kurang dari 5%, menunjukkan bahwa baterai lithium besi fosfat masih bagus pada kecepatan tinggi. sedang kerja. Pada saat yang sama, tingkat debit 3C dapat memenuhi kebutuhan kendaraan listrik dalam kondisi debit tingkat tinggi, sehingga kendaraan listrik memiliki kemampuan menanjak dan akselerasi yang kuat.

Baca Juga: Bagaimana Kontrak Cerdas Mengubah Cara Menangani Bisnis?

3. Daya pengisian tinggi

Performa pengisian baterai yang cepat dapat menyebabkan EV menggunakan metode pengisian darurat dalam situasi tak terduga, yang lebih nyaman untuk penggunaan EV. Gambar 3 menunjukkan hasil pengujian baterai dengan kapasitas aktual 20 Ah yang diisi dengan arus 3 C, mencapai 3,65 V, kemudian beralih ke pengisian tegangan konstan.

Dari Gambar 3 terlihat bahwa kapasitas baterai berubah secara linear dengan waktu pada fase awal pengisian. Ini dapat mencapai kapasitas baterai 55% dalam 15 menit, 90% dalam 25 menit, dan lebih dari 95% dalam 30 menit. Ini menunjukkan bahwa baterai LiFePO4 dapat diisi dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan baterai dapat terisi penuh dalam waktu singkat.

Baca Juga: 10 Alat Pengujian A/B Terbaik Untuk Membantu Meningkatkan Bisnis Anda

4. Keamanan baterai LiFePO4

Bahan LiFePO4 secara kimiawi sangat stabil, terutama stabilitas suhu tinggi yang sangat baik. Bahkan suhu yang sangat tinggi tidak dapat terurai untuk melepaskan oksigen, sehingga kinerja keselamatan baterai lithium besi fosfat sangat baik. Mereka tidak mudah terbakar dan meledak dan bahaya lainnya.

Dengan desain struktural yang baik, keamanan semakin ditingkatkan sehingga baterai tidak terbakar atau meledak jika terjadi benturan, tertusuk jarum, korsleting, dll. Gambar 4 menunjukkan paket baterai LiFePO4 20Ah yang terisi penuh, baterai baja paku berdiameter 8mm dengan cepat menusuk baterai, dan perubahan voltase dan suhu baterai dicatat.

Seperti yang terlihat dari Gambar 4, pada awal penyisipan paku, karena korsleting internal, tegangan baterai turun dengan cepat, sejumlah panas dilepaskan, dan suhu naik.

Namun, karena vakum internal baterai turun secara signifikan setelah menusuk, bagian kontak hubung singkat berubah bentuk, dan terjadi kontak yang buruk. Panas tidak lagi dipancarkan pada titik ini, sehingga voltase cenderung stabil, dan suhu baterai hanya naik sedikit.

5. Kepadatan energi baterai LiFePO4

Kepadatan energi berat merupakan indikator penting kinerja baterai. Gambar 5 menunjukkan bahwa lithium besi fosfat 20Ah terisi penuh dan tingkat 0.3C dibuang ke 2.0V. Kurva debit dapat diintegrasikan untuk mendapatkan energi yang dikeluarkan oleh baterai.

Setelah perhitungan integral, baterai lithium besi fosfat 20Ah melepaskan energi 70,7 Wh. Bobot baterai adalah 580g, sehingga densitas energi bobot baterai lithium besi fosfat dapat dihitung sebagai 121,90Wh/kg.

Baca Juga: 10 Manfaat Terbaik Menggunakan Bagan PERT untuk Perencanaan Proyek

6. Pengosongan baterai LiFePo4 pada suhu yang berbeda

Karena perbedaan regional yang besar dalam penggunaan kendaraan listrik, beberapa tempat memiliki kondisi cuaca suhu rendah di musim dingin, dan suhu rendah pasti akan berdampak pada kinerja baterai.

Oleh karena itu, untuk memahami kinerja pengosongan baterai LiFePO4 pada suhu rendah, pengujian akan dilakukan pada baterai LiFepP4 20Ah yang disimpan pada suhu -20℃, -10℃, 0℃, 25℃ dan 55℃ selama 20 jam. Kemudian di lingkungan bersuhu rendah ini pada 0,3 °C kali laju pelepasan (pada suhu kamar, kapasitas pelepasan 0,3 °C 100%). Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6 menunjukkan bahwa baterai LiFePO4 hanya dapat melepaskan sekitar 55% dari kapasitasnya pada suhu ruangan -20°C, sehingga dapat berdampak buruk pada kendaraan listrik selama beroperasi. Namun, kapasitas pengosongan baterai tunggal semakin berkurang seiring dengan penurunan suhu. Kendaraan listrik biasanya menggabungkan ratusan baterai, dan saat baterai bekerja, sebagian panas dilepaskan, dan suhu baterai perlu dinaikkan.

Oleh karena itu, dalam kemasan baterai dalam aplikasi praktis, masalah pengosongan suhu rendah tidak terlalu serius. Selama pengujian, karena luas permukaan spesifik baterai tunggal yang terbuka besar, suhunya sama dengan suhu sekitar, sehingga kapasitas pengosongan sangat terpengaruh. Pada suhu yang lebih tinggi, baterai LiFePO4 tidak terlalu terpengaruh. Misalnya, kapasitas pengosongan baterai pada suhu 55°C sedikit meningkat dibandingkan dengan 25°C.

Penelitian di atas menunjukkan bahwa baterai lithium besi fosfat memiliki umur panjang, keamanan tinggi, dan kepadatan energi. Pada saat yang sama, karena baterai lithium RV tidak menggunakan timbal, kadmium, merkuri, kromium heksavalen, dan logam berat beracun lainnya dalam seluruh proses produksi, bahan kemasan baterai tidak mengandung bifenil polibrominasi dan difenil eter polibrominasi, dan LiFePO4 baterai juga lebih ramah lingkungan. Oleh karena itu, baterai lithium besi fosfat akan menemukan aplikasi yang lebih luas pada kendaraan listrik dan penyimpanan energi kimia berskala besar.