Fosfato de ferro-lítio versus íon de lítio

Introdução

As baterias de fosfato de ferro e lítio e de íons de lítio estão entre as baterias recarregáveis mais usadas. Elas são usadas em muitos setores diferentes. Ambas têm suas vantagens e desvantagens.

Composição química e estrutura

O fosfato de lítio e ferro contém lítio, ferro e fosfato. É uma estrutura muito estável. As baterias de íons de lítio normalmente usam óxido de lítio e cobalto ou suas variações com níquel, manganês e cobalto. A química do íon de lítio é mais variada. Ela tem maior movimentação de elétrons, mas ao custo da estabilidade térmica.

Densidade de energia

As baterias de íons de lítio são mais densas em termos de energia. Elas têm capacidade de 150 a 200 watts-hora por quilograma. As baterias de fosfato de ferro e lítio têm cerca de 90 a 120 watts-hora por quilograma de capacidade. Na prática, isso significa que as baterias de íons de lítio retêm mais energia em menos espaço. Por esse motivo, elas são muito usadas em produtos eletrônicos de consumo portáteis.

Ciclo de vida e durabilidade

As baterias de fosfato de lítio e ferro têm um ciclo de vida extremamente longo. Elas podem ter mais de 2.000 ciclos de carga se utilizadas adequadamente. As baterias de íon de lítio duram de 500 a 1.000 ciclos. Embora as baterias de íons de lítio ofereçam maior densidade de energia, elas perdem sua capacidade mais rapidamente com o passar do tempo. Isso significa que, para aplicações que exigem longevidade, o fosfato de ferro e lítio pode ser uma opção melhor.

Segurança e estabilidade térmica

A segurança é sempre uma prioridade em qualquer bateria. As baterias de fosfato de ferro e lítio são especialmente conhecidas por serem termicamente estáveis e seguras de usar. Elas têm uma composição química mais robusta que é menos propensa a superaquecimento e incêndio. As baterias de íons de lítio, embora sejam seguras se usadas corretamente, exigem medidas extras de segurança. Elas operam sob níveis de estresse mais altos e exigem um gerenciamento rigoroso da bateria para evitar danos.

Características de carga/descarga

Ambas as baterias carregam e fornecem descarga em um ritmo muito rápido. As baterias de íons de lítio são capazes de lidar com métodos de carga mais rápidos e podem facilmente lidar com altas correntes de descarga. As baterias de fosfato de ferro e lítio fornecem uma taxa de carga e descarga estável e moderada. Elas fornecem uma corrente constante, o que é adequado quando se precisa de estabilidade em vez de carregamento rápido.

Impacto ambiental e disponibilidade de materiais

As baterias de lítio-ferro-fosfato utilizam materiais mais difundidos e ecologicamente corretos. O fosfato e o ferro estão em toda parte e são mais baratos. O cobalto e o níquel são usados com frequência em baterias de íons de lítio. Eles teriam um legado ambiental potencialmente mais difícil. Esses elementos às vezes são produzidos sob questões éticas e ambientais. Em termos de sustentabilidade, o fosfato de ferro e lítio tem vantagens em termos de disponibilidade de material.

Aplicativos e adequação

Já vi ambas as baterias em uso real. As baterias de íon de lítio são usadas em laptops, telefones celulares e carros elétricos que exigem armazenamento de energia de tamanho pequeno. As baterias de fosfato de ferro e lítio são usadas em ônibus elétricos, sistemas solares e usos em que é necessária uma longa vida útil. Dependendo da necessidade de densidade de energia ou vida útil, uma pode ser melhor do que a outra. Por exemplo, um proprietário de casa pode escolher fosfato de ferro-lítio por sua confiabilidade, mas um projetista de aparelhos tecnológicos pode preferir íon-lítio por causa de sua energia compacta.

Comparação de custos

É provável que as baterias de fosfato de ferro e lítio sejam mais baratas. As matérias-primas são mais baratas e o processo de fabricação é mais simples. As baterias de íon de lítio podem ser caras devido ao potencial de alta densidade de energia e aos preços mais altos dos materiais de qualidade. O orçamento e as necessidades reais de uso deverão determinar o melhor investimento.

Tabela de resumo: Fosfato de ferro e lítio versus íon de lítio

Conclusão

Neste artigo, comparamos as baterias de fosfato de ferro e lítio com as de íons de lítio. Cada tipo de bateria tem seus benefícios. O fosfato de ferro-lítio é excelente para segurança, alto ciclo de vida e impacto ambiental minimizado. As baterias de íon de lítio são desejáveis em termos de alta densidade de energia e tamanho pequeno. Sua escolha depende do que é importante para sua aplicação. Espero que esta visão geral possa informar sua escolha com base nas diferenças aparentes de composição, desempenho e custo. Para obter mais artigos sobre baterias, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Perguntas frequentes

F: Qual bateria tem um ciclo de vida maior?

P: As baterias de fosfato de ferro e lítio normalmente podem exceder 2.000 ciclos, mais do que a maioria das baterias de íons de lítio.

F: Qual bateria é mais usada em equipamentos portáteis?

P: As baterias de íons de lítio são mais usadas devido à alta densidade de energia e ao tamanho reduzido.

F: Qual é mais ecológica?

P: O fosfato de ferro e lítio usa materiais mais abundantes e resulta em um impacto ambiental menor.