بطارية LFP (فوسفات حديد الليثيوم)

بطارية LFP نوع من بطاريات ليثيوم أيون يتميز بكيمياء مصعده الموجب الذي يستخدم فوسفات حديد الليثيوم، وهي التركيبة التي يأتي منها اختصارها. ومثل كل خلايا ليثيوم أيون تعمل بنقل أيونات الليثيوم بين المصعد الموجب والمصعد السالب عبر إلكتروليت في أثناء الشحن والتفريغ، لكن اختيارها للحديد والفوسفات للقطب الموجب، بدلاً من النيكل والمنغنيز والكوبالت المستخدمة في كثير من الكيمياءات المنافسة، يمنحها طابعاً مختلفاً بوضوح. وقد غدت الكيمياء المفضلة لحصة متنامية من السيارات الكهربائية، خصوصاً الطرز الأقصر مدى والموجهة نحو القيمة السعرية.

غياب الكوبالت محوري في جاذبية الـ LFP. فالكوبالت باهظ، وإمداداته مقيدة، ومحفوف بالإشكالات الأخلاقية بسبب طريقة تعدين بعضه، بينما الحديد والفوسفات رخيصان ووافران. وهذا يجعل خلايا LFP أقل كلفةً في الإنتاج بشكل ملموس، وخالية من هواجس سلسلة الإمداد التي تلاحق البدائل الحاوية للكوبالت، وهو جزء كبير من سبب احتضان الصنّاع لها في المركبات عالية الإنتاج حيث يهم إبقاء السعر منخفضاً.

إلى جانب الكلفة، تجلب الـ LFP قوّتين إضافيتين: الأمان وطول العمر. فالمصعد الموجب الفوسفاتي مستقر كيميائياً جداً وأكثر مقاومةً بكثير للانفلات الحراري، أي فرط التسخين المتسارع الذاتي الذي قد يسبب حرائق البطاريات، فتتحمل حزم LFP سوء الاستعمال والحرارة العالية أفضل من كثير من أنواع ليثيوم أيون الأخرى. وهي كذلك متينة بصورة استثنائية، إذ تصمد عادةً لأكثر من ألفي دورة شحن وتفريغ كاملة بكثير، أي أضعاف عمر العمل لحزمة غنية بالنيكل مماثلة، ما يترجم إلى بطارية تحافظ على سعتها عبر سنوات عديدة من الاستعمال.

الضعف الرئيسي هو كثافة الطاقة. فالـ LFP تخزن طاقة أقل لكل كيلوغرام ولكل لتر من كيمياء النيكل-منغنيز-كوبالت، فلأجل مدى معين تكون حزمة LFP أثقل وأضخم، أو لأجل حجم معين تقدم مدى أقل. كما أن هذه الكيمياء أكثر حساسية للبرد: إذ تنخفض سعتها القابلة للاستعمال وسرعة شحنها انخفاضاً أحدّ في درجات الحرارة المنخفضة، فيتأثر المدى الشتوي وأداء الشحن السريع أكثر مما يحدث مع حزمة NMC. وهذه القيود تفسّر لماذا تظهر الـ LFP غالباً في السيارات قياسية المدى بينما لا تزال الطرز الأطول مدى والعالية الأداء تستخدم في الغالب كيمياءات أكثف.

تحمل الـ LFP ميزة عملية واحدة في الملكية اليومية. فلأن كيميائها بالغ المتانة وتتدهور قليلاً عند حالة شحن مرتفعة، يسمح الصنّاع عادةً بل ويوصون بشحن بطارية LFP حتى مئة بالمئة بشكل اعتيادي، بينما يُنصح مالكو NMC عادةً بالتوقف عند نحو ثمانين بالمئة للحفاظ على طول العمر. كما يساعد الشحن الكامل برمجيات السيارة على معايرة قراءتها لحالة الشحن. وإذ تُقارن بأقاربها، تمثل الـ LFP مقايضةً مقصودة: قدر أقل من كثافة الطاقة والأداء في الطقس البارد مقابل كلفة أدنى وأمان أكبر وعمر أطول وعادات شحن أبسط.