LiFePO4 बैटरी

टेस्ला की 2021 Q3 रिपोर्ट में अपने वाहनों में नए मानक के रूप में LiFePO4 बैटरी में बदलाव की घोषणा की गई।लेकिन वास्तव में LiFePO4 बैटरियां क्या हैं?

न्यूयॉर्क, न्यूयॉर्क, यूएसए, 26 मई, 2022 /EINPresswire.com / — क्या वे ली-आयन बैटरियों का बेहतर विकल्प हैं?ये बैटरियां अन्य बैटरियों से किस प्रकार भिन्न हैं?

LiFePO4 बैटरियों का परिचय

लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) बैटरी तेज चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दर वाली लिथियम-आयन बैटरी है।यह एक रिचार्जेबल बैटरी है जिसमें कैथोड के रूप में LiFePO4 और एनोड के रूप में धातुई बैकिंग के साथ एक ग्रेफाइटिक कार्बन इलेक्ट्रोड है।

LiFePO4 बैटरियों में लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व और कम ऑपरेटिंग वोल्टेज होता है।क्षैतिज वक्रों के साथ उनकी डिस्चार्ज दर कम होती है और वे ली-आयन की तुलना में अधिक सुरक्षित होते हैं।इन बैटरियों को लिथियम फेरोफॉस्फेट बैटरी के रूप में भी जाना जाता है।

LiFePO4 बैटरियों का आविष्कार

LiFePO4 बैटरियों का आविष्कार जॉन बी. गुडइनफ और अरुमुगम मंथिरम ने किया था।वे लिथियम-आयन बैटरियों में प्रयुक्त सामग्री का निर्धारण करने वाले पहले लोगों में से थे।तत्काल शॉर्ट-सर्किट करने की प्रवृत्ति के कारण एनोड सामग्री लिथियम-आयन बैटरी के लिए आदर्श नहीं हैं।

वैज्ञानिकों ने पाया कि कैथोड सामग्री लिथियम-आयन बैटरी कैथोड की तुलना में बेहतर हैं।यह LiFePO4 बैटरी वेरिएंट में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है।वे स्थिरता और चालकता बढ़ाते हैं और कई अन्य पहलुओं में सुधार करते हैं।

इन दिनों, LiFePO4 बैटरियां हर जगह पाई जाती हैं और इनके विभिन्न अनुप्रयोग हैं, जिनमें नावों, सौर प्रणालियों और वाहनों में उपयोग शामिल है।LiFePO4 बैटरियां कोबाल्ट-मुक्त हैं और अधिकांश विकल्पों की तुलना में कम महंगी हैं।यह गैर-विषैला है और लंबे समय तक सुरक्षित रहता है।

एलएफपी बैटरी विशिष्टताएँ -

एलएफपी बैटरियों में बैटरी प्रबंधन प्रणालियों का कार्य

एलएफपी बैटरियां केवल कनेक्टेड सेल से अधिक से बनी होती हैं;उनके पास एक ऐसी प्रणाली है जो सुनिश्चित करती है कि बैटरी सुरक्षित सीमा के भीतर रहे।एक बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) सुरक्षा सुनिश्चित करने और बैटरी जीवन का विस्तार करने के लिए परिचालन स्थितियों के तहत बैटरी की सुरक्षा, नियंत्रण और निगरानी करती है।

एलएफपी बैटरियों में बैटरी प्रबंधन प्रणाली का कार्य -

इस तथ्य के बावजूद कि लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाएं अधिक सहनशील होती हैं, फिर भी चार्जिंग के दौरान उनमें ओवरवॉल्टेज का खतरा होता है, जिससे प्रदर्शन कम हो जाता है।कैथोड में लगाई गई सामग्री संभावित रूप से खराब हो सकती है और इसकी स्थिरता खो सकती है।बीएमएस प्रत्येक सेल के आउटपुट को नियंत्रित करता है और यह सुनिश्चित करता है कि बैटरी का अधिकतम वोल्टेज बना रहे।

जैसे ही इलेक्ट्रोड सामग्री ख़राब होती है, अंडरवोल्टेज एक गंभीर चिंता का विषय बन जाता है।यदि किसी सेल का वोल्टेज एक निर्दिष्ट सीमा से नीचे चला जाता है, तो बीएमएस सर्किट से बैटरी को डिस्कनेक्ट कर देता है।यह ओवरकरंट स्थिति में बैकस्टॉप के रूप में भी कार्य करता है और शॉर्ट-सर्किटिंग के दौरान इसका संचालन बंद कर देगा।

LiFePO4 बैटरी बनाम लिथियम-आयन बैटरी

LiFePO4 बैटरियां घड़ियों जैसे पहनने योग्य उपकरणों के लिए उपयुक्त नहीं हैं।वे किसी भी अन्य लिथियम बैटरी की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व के अंतर्गत हैं।हालाँकि, वे सौर ऊर्जा प्रणालियों, आरवी, गोल्फ कार्ट, बास नौकाओं और इलेक्ट्रिक मोटरसाइकिलों के लिए सबसे अच्छी चीज़ हैं।

★इन बैटरियों का एक मुख्य लाभ उनकी साइकिल लाइफ है।

ये बैटरियां अन्य की तुलना में 4 गुना अधिक समय तक चल सकती हैं।वे अधिक सुरक्षित हैं और 100% डिस्चार्ज की गहराई तक पहुंच सकते हैं, जिसका अर्थ है कि उनका उपयोग अधिक विस्तारित अवधि के लिए किया जा सकता है।

नीचे अतिरिक्त कारण बताए गए हैं कि क्यों ये बैटरियां ली-आयन बैटरियों का बेहतर विकल्प हैं।

★कम लागत

एलएफपी बैटरियां लोहे और फास्फोरस से बनी होती हैं, जिनका बड़े पैमाने पर खनन किया जाता है और ये सस्ती होती हैं।एलएफपी बैटरियों की लागत निकेल-समृद्ध एनएमसी बैटरियों की तुलना में प्रति किलोग्राम 70 प्रतिशत कम होने का अनुमान है।इसकी रासायनिक संरचना लागत लाभ प्रदान करती है।एलएफपी बैटरियों के लिए सबसे कम रिपोर्ट की गई सेल कीमतें 2020 में पहली बार $100/kWh से नीचे गिर गईं।

★छोटा पर्यावरणीय प्रभाव
एलएफपी बैटरियों में निकेल या कोबाल्ट नहीं होता है, जो महंगे होते हैं और इनका पर्यावरणीय प्रभाव बड़ा होता है।ये बैटरियां रिचार्जेबल हैं जो उनकी पर्यावरण-अनुकूलता को दर्शाती हैं।

★बेहतर दक्षता और प्रदर्शन
एलएफपी बैटरियां अपने लंबे जीवनचक्र के लिए जानी जाती हैं, जिससे वे उन अनुप्रयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन जाती हैं जिनके लिए समय के साथ विश्वसनीय और लगातार बिजली उत्पादन की आवश्यकता होती है।इन बैटरियों में अन्य लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में धीमी क्षमता हानि दर का अनुभव होता है, जो लंबी अवधि में उनके प्रदर्शन को बनाए रखने में मदद करता है।इसके अतिरिक्त, उनमें ऑपरेटिंग वोल्टेज कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक प्रतिरोध कम होता है और चार्ज/डिस्चार्ज गति तेज़ होती है।

★उन्नत सुरक्षा और स्थिरता
एलएफपी बैटरियां थर्मल और रासायनिक रूप से स्थिर होती हैं, इसलिए उनमें विस्फोट होने या आग लगने की संभावना कम होती है।एलएफपी निकल-समृद्ध एनएमसी की गर्मी का छठा हिस्सा पैदा करता है।क्योंकि एलएफपी बैटरियों में सह-ओ बंधन मजबूत होता है, शॉर्ट-सर्किट या अधिक गर्म होने पर ऑक्सीजन परमाणु अधिक धीरे-धीरे निकलते हैं।इसके अलावा, पूरी तरह से चार्ज कोशिकाओं में कोई लिथियम नहीं रहता है, जिससे वे अन्य लिथियम कोशिकाओं में देखी गई एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं की तुलना में ऑक्सीजन हानि के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी हो जाते हैं।

★छोटा और हल्का
एलएफपी बैटरियां लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड बैटरियों की तुलना में लगभग 50% हल्की होती हैं।वे लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में 70% तक हल्की हैं।जब आप किसी वाहन में LiFePO4 बैटरी का उपयोग करते हैं, तो आप कम गैस का उपयोग करते हैं और अधिक गतिशीलता रखते हैं।वे छोटे और कॉम्पैक्ट भी हैं, जिससे आप अपने स्कूटर, नाव, आरवी, या औद्योगिक एप्लिकेशन पर जगह बचा सकते हैं।

LiFePO4 बैटरी बनाम गैर-लिथियम बैटरी
गैर-लिथियम बैटरियों के कई फायदे हैं लेकिन नई LiFePo4 बैटरियों की क्षमता को देखते हुए इन्हें मध्यावधि में बदले जाने की संभावना है क्योंकि पुरानी तकनीक महंगी और कम कुशल है।

☆लीड एसिड बैटरियां
लेड-एसिड बैटरियां शुरू में लागत प्रभावी लग सकती हैं, लेकिन लंबी अवधि में वे अधिक महंगी हो जाती हैं।यह इस तथ्य के कारण है कि उन्हें अधिक बार रखरखाव और प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।एक LiFePO4 बैटरी बिना किसी रखरखाव की आवश्यकता के 2-4 गुना अधिक समय तक चलेगी।

☆जेल बैटरियां
जेल बैटरियों को, LiFePO4 बैटरियों की तरह, बार-बार रिचार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है और भंडारण के दौरान चार्ज नहीं खोती हैं।लेकिन जेल बैटरियां धीमी गति से चार्ज होती हैं।विनाश से बचने के लिए उन्हें पूरी तरह चार्ज होते ही डिस्कनेक्ट करना होगा।

☆एजीएम बैटरी
जबकि AGM बैटरियों के 50% क्षमता से नीचे क्षतिग्रस्त होने का उच्च जोखिम होता है, LiFePO4 बैटरियों को बिना किसी क्षति के जोखिम के पूरी तरह से डिस्चार्ज किया जा सकता है।साथ ही इन्हें संभाल कर रखना भी मुश्किल होता है.

LiFePO4 बैटरियों के लिए आवेदन
LiFePO4 बैटरियों में कई मूल्यवान अनुप्रयोग शामिल हैं

●मछली पकड़ने वाली नावें और कयाक: आप कम चार्जिंग समय और लंबे समय तक चलने के साथ पानी पर अधिक समय बिता सकते हैं।उच्च जोखिम वाली मछली पकड़ने की प्रतियोगिताओं के दौरान कम वजन आसान संचालन और गति प्रदान करता है।

●मोबिलिटी स्कूटर और मोपेड: आपको धीमा करने के लिए कोई अतिरिक्त वजन नहीं है।अपनी बैटरी को बिना नुकसान पहुंचाए सहज यात्राओं के लिए पूरी क्षमता से कम पर चार्ज करें।

●सौर विन्यास: सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने के लिए जहां भी जीवन आपको ले जाए (यहां तक ​​कि पहाड़ पर या ग्रिड से बाहर) हल्की LiFePO4 बैटरी अपने साथ रखें।

●व्यावसायिक उपयोग: ये सबसे सुरक्षित, सबसे मजबूत लिथियम बैटरियां हैं जो इन्हें फर्श मशीनों, लिफ्टगेट्स आदि जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती हैं।

इसके अलावा, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियां कई अन्य उपकरणों जैसे फ्लैशलाइट, इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट, रेडियो उपकरण, आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था और अन्य वस्तुओं को शक्ति प्रदान करती हैं।

वाइड-स्केल एलएफपी कार्यान्वयन की संभावनाएं
जबकि एलएफपी बैटरियां विकल्पों की तुलना में कम महंगी और अधिक स्थिर हैं, ऊर्जा घनत्व व्यापक रूप से अपनाने में एक महत्वपूर्ण बाधा रही है।एलएफपी बैटरियों में ऊर्जा घनत्व बहुत कम होता है, जो 15 से 25% के बीच होता है।हालाँकि, यह शंघाई-निर्मित मॉडल 3 में उपयोग किए गए मोटे इलेक्ट्रोड का उपयोग करके बदल रहा है, जिसका ऊर्जा घनत्व 359Wh/लीटर है।

एलएफपी बैटरियों के लंबे जीवनचक्र के कारण, उनमें तुलनीय वजन की ली-आयन बैटरियों की तुलना में अधिक क्षमता होती है।इसका मतलब है कि इन बैटरियों का ऊर्जा घनत्व समय के साथ और अधिक समान हो जाएगा।

बड़े पैमाने पर गोद लेने में एक और बाधा यह है कि एलएफपी पेटेंट के कारण चीन बाजार पर हावी हो गया है।जैसे ही ये पेटेंट समाप्त होंगे, ऐसी अटकलें हैं कि वाहन निर्माण की तरह एलएफपी उत्पादन भी स्थानीयकृत हो जाएगा।

फोर्ड, वोक्सवैगन और टेस्ला जैसे प्रमुख वाहन निर्माता निकल या कोबाल्ट फॉर्मूलेशन को प्रतिस्थापित करके प्रौद्योगिकी का तेजी से उपयोग कर रहे हैं।टेस्ला द्वारा अपने त्रैमासिक अद्यतन में हालिया घोषणा केवल शुरुआत है।टेस्ला ने अपने 4680 बैटरी पैक पर एक संक्षिप्त अपडेट भी प्रदान किया, जिसमें उच्च ऊर्जा घनत्व और रेंज होगी।यह भी संभव है कि टेस्ला अधिक कोशिकाओं को संघनित करने और कम ऊर्जा घनत्व को समायोजित करने के लिए "सेल-टू-पैक" निर्माण का उपयोग करेगा।

इसकी उम्र के बावजूद,एलएफपीऔर बड़े पैमाने पर ईवी अपनाने में तेजी लाने के लिए बैटरी की लागत में कमी महत्वपूर्ण हो सकती है।2023 तक, लिथियम-आयन की कीमतें $100/kWh के करीब होने की उम्मीद है।एलएफपी वाहन निर्माताओं को केवल कीमत के बजाय सुविधा या रिचार्ज समय जैसे कारकों पर जोर देने में सक्षम कर सकता है।