Lithiumijzerfosfaat batterijen winnen aan populariteit in de EV-markt

De batterijtechnologie voor elektrische voertuigen blijft zich snel ontwikkelen, met verschillende lithium-ion chemieën die opkomen—van lithium-kobalt-oxide (LCO) en lithium-mangaan-oxide (LMO) tot lithium-nikkel-kobalt-aluminium-oxide (NCA). Deze batterijen worden meestal genoemd naar hun kathodematerialen, waar lithium-ionen stromen tijdens het ontladen. Maar waarom hebben EV's zoveel batterijtypes nodig?

Verschillende batterijformuleringen optimaliseren voor specifieke prestatie-eigenschappen—of het nu gaat om de levensduur van de batterij, de maximale oplaadsnelheid of de energiedichtheid. De keuze hangt grotendeels af van de toepassingsvereisten. LMO-batterijen hebben bijvoorbeeld een extreem lage interne weerstand voor snel opladen, maar een kortere levensduur. Momenteel domineren nikkel-mangaan-kobalt (NMC) en NCA-batterijen de EV-sector door nikkel en kobalt in evenwicht te brengen om de levensduur en energiedichtheid te verbeteren. Lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen komen echter op als een geduchte alternatief.

Met de chemische formule LiFePO₄ (lithium, ijzer, fosfaat) bieden LFP-batterijen duidelijke voordelen ten opzichte van NMC- en NCA-varianten:

• Kostenbesparing: De productiekosten van LFP zijn aanzienlijk lager (~$98,50/kWh versus $120,30 voor NCA), waardoor EV's mogelijk betaalbaarder worden.
• Langere levensduur: LFP-batterijen gaan meer oplaadcycli mee, waardoor Tesla 100% opladen aanbeveelt (versus 80% voor batterijen op nikkelbasis).
• Snellere oplaadbestendigheid: Hun 3D-kristalstructuur is beter bestand tegen opladen met hoge spanning/warmte dan NMC/NCA-batterijen.
• Veiligheid: De thermische runaway-drempel van LFP (270°C) overtreft die van NMC (210°C) en NCA (150°C) ruimschoots, waardoor de brandrisico's worden verminderd.
• Duurzaamheid: De kobalt/nikkelvrije samenstelling verlaagt de koolstofemissies met 15-25% en vermijdt controversiële mijnbouwpraktijken.

De robuuste Fe-PO-bindingen van LFP zijn bestand tegen zuurstofafgifte onder stress (kortsluiting, oververhitting), waardoor thermische runaway effectiever wordt voorkomen dan bij batterijen op kobaltbasis.

Ondanks de voordelen, brengen LFP-batterijen compromissen met zich mee:

• Lagere energiedichtheid: LFP-pakketten slaan ~30% minder energie op dan NCA-equivalenten, waardoor grotere/zwaardere batterijen nodig zijn voor een gelijkwaardige actieradius.
• Beperkingen bij koud weer: Onder -20°C (-4°F) vertonen LFP-batterijen langzamer opladen als gevolg van verminderde geleidbaarheid en lithium-iondiffusie.

Tesla schakelde in 2021 (China) en 2022 (VS) Standard Range-modellen over op LFP. Ford plant de adoptie van LFP voor de Europese Mustang Mach-E en geselecteerde F-150-modellen tegen 2024. Rivian zal LFP eerst implementeren in Amazon-bestelwagens, gevolgd door trucks met een standaard actieradius. De vernieuwde Chevy Bolt EV van General Motors en de 2025-modellen van BMW zullen ook LFP-technologie gebruiken.

Waarnemingen van Tesla-modellen onthullen:

• LFP-batterijen pieken bij hogere temperaturen (~70°F versus ~60°F van NCA) voor een optimale actieradius.
• Standard Range Model 3's (LFP) bereiken EPA-geclassificeerde actieradiussen consistenter dan Long Range/Performance-varianten.

Studies tonen aan dat LFP-cycli 2-4x langer meegaan dan NMC-batterijen, met minimale degradatie door volledig opladen.

Ja—hun hogere thermische runaway-drempel (270°C versus 150°C van NCA) vermindert de brandrisico's aanzienlijk, hoewel branden in lithiumbatterijen uiterst zeldzaam blijven.

Hoewel Tesla volledig opladen aanbeveelt voor LFP vanwege de veerkracht, optimaliseert het handhaven van een lading van 80-85% nog steeds de levensduur voor alle lithium-ionbatterijen.

De oplaadsnelheden nemen af bij temperaturen onder het vriespunt zonder preconditioning, hoewel updates voor thermisch beheer dit kunnen verzachten.

Ja—het elimineren van kobalt/nikkel vermindert de afhankelijkheid van mijnbouwactiviteiten met humanitaire zorgen en ondersteunt binnenlandse toeleveringsketens.