इलेक्ट्रिक वाहन बाजार में लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी की बढ़ती लोकप्रियता

इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी तकनीक तेजी से आगे बढ़ रही है, जिसमें विभिन्न लिथियम-आयन रसायन विज्ञान उभर रहे हैं—लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड (LCO) और लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड (LMO) से लेकर लिथियम निकल कोबाल्ट एल्यूमीनियम ऑक्साइड (NCA) तक। इन बैटरियों का नाम आमतौर पर उनके कैथोड सामग्री के नाम पर रखा जाता है, जहां डिस्चार्ज के दौरान लिथियम आयन प्रवाहित होते हैं। लेकिन EVs को इतने सारे बैटरी प्रकारों की आवश्यकता क्यों होती है?

विभिन्न बैटरी फॉर्मूलेशन विशिष्ट प्रदर्शन मेट्रिक्स के लिए अनुकूलन करते हैं—चाहे बैटरी लाइफस्पैन, अधिकतम चार्जिंग गति, या ऊर्जा घनत्व। चुनाव काफी हद तक एप्लिकेशन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, LMO बैटरियों में तेज़ चार्जिंग के लिए बेहद कम आंतरिक प्रतिरोध होता है, लेकिन कम लाइफस्पैन होता है। वर्तमान में, निकल मैंगनीज कोबाल्ट (NMC) और NCA बैटरियां लंबी उम्र और ऊर्जा घनत्व को बढ़ाने के लिए निकल और कोबाल्ट को संतुलित करके EV क्षेत्र पर हावी हैं। हालाँकि, लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP) बैटरियां एक दुर्जेय विकल्प के रूप में उभर रही हैं।

LiFePO₄ (लिथियम, आयरन, फॉस्फेट) के रासायनिक सूत्र के साथ, LFP बैटरियां NMC और NCA समकक्षों की तुलना में विशिष्ट लाभ प्रदान करती हैं:

• लागत दक्षता: LFP उत्पादन लागत काफी कम है (~$98.50/kWh बनाम NCA के लिए $120.30), जिससे EVs संभावित रूप से अधिक किफायती हो सकते हैं।
• विस्तारित जीवनकाल: LFP बैटरियां अधिक चार्ज चक्रों तक चलती हैं, जिससे टेस्ला 100% चार्जिंग की सिफारिश करता है (बनाम निकल-आधारित बैटरियों के लिए 80%)।
• फास्ट-चार्जिंग लचीलापन: उनकी 3D क्रिस्टल संरचना NMC/NCA बैटरियों की तुलना में उच्च-वोल्टेज/गर्मी चार्जिंग का बेहतर प्रतिरोध करती है।
• सुरक्षा: LFP का थर्मल रनअवे थ्रेशोल्ड (270°C) NMC (210°C) और NCA (150°C) से कहीं अधिक है, जिससे आग का खतरा कम होता है।
• स्थिरता: कोबाल्ट/निकल-मुक्त संरचना 15-25% तक कार्बन उत्सर्जन को कम करती है और विवादास्पद खनन प्रथाओं से बचती है।

LFP के मजबूत Fe-PO बॉन्ड तनाव (शॉर्ट सर्किट, ओवरहीटिंग) के तहत ऑक्सीजन रिलीज का विरोध करते हैं, जो कोबाल्ट-आधारित बैटरियों की तुलना में थर्मल रनअवे को अधिक प्रभावी ढंग से रोकते हैं।

लाभों के बावजूद, LFP बैटरियां समझौते प्रस्तुत करती हैं:

• कम ऊर्जा घनत्व: LFP पैक NCA समकक्षों की तुलना में ~30% कम ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, जिसके लिए समकक्ष रेंज के लिए बड़े/भारी बैटरियों की आवश्यकता होती है।
• ठंड के मौसम की सीमाएँ: -20°C (-4°F) से नीचे, LFP बैटरियां कम चालकता और लिथियम-आयन प्रसार के कारण धीमी चार्जिंग प्रदर्शित करती हैं।

टेस्ला ने 2021 (चीन) और 2022 (यूएस) में स्टैंडर्ड रेंज मॉडल को LFP में बदल दिया। फोर्ड 2024 तक यूरोपीय मस्टैंग मैक-ई और चुनिंदा F-150 मॉडल के लिए LFP अपनाने की योजना बना रहा है। रिवियन पहले अमेज़ॅन डिलीवरी वैन में LFP लागू करेगा, इसके बाद स्टैंडर्ड-रेंज ट्रक। जनरल मोटर्स के रीडिज़ाइन किए गए शेवी बोल्ट ईवी और बीएमडब्ल्यू के 2025 मॉडल भी LFP तकनीक का उपयोग करेंगे।

टेस्ला मॉडल से अवलोकन प्रकट करते हैं:

• LFP बैटरियां इष्टतम रेंज के लिए उच्च तापमान (~70°F बनाम NCA का ~60°F) पर चरम पर हैं।
• स्टैंडर्ड रेंज मॉडल 3s (LFP) लॉन्ग रेंज/परफॉर्मेंस वेरिएंट की तुलना में EPA-रेटेड रेंज को अधिक सुसंगत रूप से प्राप्त करते हैं।

अध्ययन बताते हैं कि LFP चक्र NMC बैटरियों की तुलना में 2-4x अधिक समय तक चलते हैं, जिसमें पूर्ण चार्जिंग से न्यूनतम गिरावट होती है।

हाँ—उनका उच्च थर्मल रनअवे थ्रेशोल्ड (270°C बनाम NCA का 150°C) आग के जोखिम को काफी कम करता है, हालाँकि लिथियम बैटरी में आग लगना बेहद दुर्लभ है।

जबकि टेस्ला अपनी लचीलापन के कारण LFP के लिए पूर्ण चार्ज की सिफारिश करता है, 80-85% चार्ज बनाए रखने से सभी लिथियम-आयन बैटरियों के लिए लंबी उम्र का अनुकूलन होता है।

प्रीकंडीशनिंग के बिना उप-शून्य तापमान में चार्जिंग की गति कम हो जाती है, हालाँकि थर्मल प्रबंधन अपडेट इसे कम कर सकते हैं।

हाँ—कोबाल्ट/निकल को खत्म करने से मानवीय चिंताओं वाली खनन कार्यों पर निर्भरता कम हो जाती है और घरेलू आपूर्ति श्रृंखलाओं का समर्थन होता है।