Akumulatori LifePO4: značajke, značajke, vrste

Do danas postoji velik broj baterija s različitim tipovima kemije. Najpopularnije baterije danas su litij-ionske baterije. Ista skupina uključuje litij-željezo-fosfatne (ferrofosfatne) baterije. Ako su sve baterije iz ove kategorije općenito slične tehničkim svojstvima, baterije litij-željezo-fosfata imaju svoje jedinstvene osobine koje ih razlikuju među ostalim baterijama izrađene litij-ionskom tehnologijom.

Povijest otkrića litij-željezo-fosfat baterije

LiFePO4 baterija izumitelj John GOODENOUGH, koji je radio u 1996 na Sveučilištu u Teksasu stvoriti novi materijal za katode za litij-ionske baterije. Profesor je uspio stvoriti jeftiniji materijal koji ima manje toksičnosti i veću termičku stabilnost. Među nedostatcima baterije, koji su koristili novu katodu, bio je manji kapacitet.

Nitko nije bio zainteresiran za izum John Goodenough, ali 2003. tvrtka A 123 Systems odlučila je razviti tu tehnologiju, s obzirom da je to vrlo obećavajuće. Mnoge velike korporacije postale su investitori ove tehnologije - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Značajke LiFePO4 baterija

Napon baterije fosfata je isti kao i kod drugih baterija povezanih s litij-ionskom tehnologijom. Nazivni napon ovisi o dimenzijama baterije (veličina, oblik faktora). Za baterije, 18.650 je 3.7 volti, za 10.440 (mali prst) - 3.2, za 24 330 - 3.6.

Gotovo sve baterije imaju nizak napon tijekom pražnjenja. Jedna od jedinstvenih značajki je stabilnost napona kod rada s LiFePO4 baterije. Slične karakteristike napona imaju baterije proizvedene tehnologijom nikla (nikal-kadmij, nikl-metalni hidrid). Ovisno o veličini, litij-željezo-fosfatna baterija je sposobna isporučiti od 3,0 do 3,2 volti do punog pražnjenja. Ova svojstva imaju više prednosti za ove baterije kada ih koriste u sklopovima, jer praktički eliminira potrebu regulacije napona.

Napon kod punog pražnjenja iznosi 2,0 volti, što je najniža ograničenja za pražnjenje svih baterija na litijskoj tehnologiji. Ove baterije su vođe u životnom vijeku, što je jednako 2000 ciklusima naplate i pražnjenja. S obzirom na sigurnost njegove kemijske strukture, LiFePO4 baterije se mogu puniti pomoću posebne ubrzane delta V metode kada se na bateriju primjenjuje velika struja.

Mnoge baterije ne mogu podnijeti punjenje ovim postupkom, što dovodi do prekomjernog zagrijavanja i oštećenja. U slučaju litij-željezo-fosfat baterije, ova metoda nije samo moguće, ali čak i preporučuje. Stoga, posebno za punjenje takvih baterija, postoje posebni punjači. Naravno, ovako punjači Ne koristite na baterijama s drugim kemikalijama. Ovisno o obliku faktora, litij-željezo-fosfat baterije na takvim punjačima mogu se potpuno napuniti za 15-30 minuta.

Najnovija dostignuća na području LiFePO4 baterija nude baterije korisnika s poboljšanim rasponom radnih temperatura. Ako standardni raspon litij-ionskih baterija radi od -20 do +20 stupnja Celzijusa, baterije litij-željezo-fosfat mogu raditi savršeno u rasponu od -30 do +55. Punjenje ili pražnjenje baterije pri temperaturama iznad ili ispod opisanih će ozbiljno oštetiti bateriju.

Litij-željezo-fosfatne baterije podložne su starenju u mnogo manjoj mjeri u usporedbi s ostalim litij-ionskim akumulatorima. Starenje je prirodni gubitak kapaciteta tijekom vremena, što ne ovisi o tome koristi li se baterija ili na polici. Za usporedbu: sve litij-ionske baterije godišnje gube oko 10% kapaciteta. Litij-željezo-fosfat gubi samo 1,5%.

Od tih nedostataka je osigurati manji kapacitet baterije, što je 14% manja (ili otprilike) od ostalih litij-ionskih akumulatora.

Sigurnost baterija ferofosfata

Ova vrsta baterije se smatra jednim od najsigurnijih među svim postojećim vrstama baterija. Litij-fosfatne baterije LiFePO4 imaju vrlo stabilnu kemiju i sposobni su izdržati velike količine tijekom punjenja (pri radu s niskim otporom) i puniti (pri punjenju baterije visokim strujama).

Zbog činjenice da su fosfati kemijski sigurni, ove baterije su lakše raspolagati nakon što su ispunili svoj resurs. Mnoge baterije na opasnoj kemiji (na primjer litij-kobalt) moraju biti podvrgnute dodatnim postupcima zbrinjavanja kako bi se uklonile opasnosti za okoliš.

Punjenje baterija litij-željezo-fosfat

Jedan od razloga za komercijalni interes ulagača u kemiju ferrofosfata postao je mogućnost brzog punjenja, što je posljedica njegove stabilnosti. Neposredno nakon organizacije cjevovoda LiFePO4 baterija, postavljeni su kao baterije koje se mogu brzo napuniti.

U tu svrhu izrađeni su posebni punjači. Kao što je već gore spomenuto, takav punjači Nemojte ga koristiti na drugim baterijama, jer će ih to uzrokovati pregrijavanje i teško će ih pokvariti.

Posebni punjač za ove baterije može ih napuniti 12-15 minuta. Ferrofosfatnye baterije mogu se puniti i konvencionalni punjači. Postoje i kombinirane verzije punjača s oba načina punjenja. Najbolja opcija, naravno, bit će korištenje pametnih punjača s mnogo opcija koje reguliraju proces punjenja.

Uređaj litij-željezo-fosfat baterija

Nema značajki u unutrašnjosti uređaja litij-željezo-fosfat LiFePO4 baterija u usporedbi s njihovim kolegama na kemijskoj tehnologiji ne. Samo je jedan element prošao promjenu: katoda od željeznog fosfata. Anodni materijal je litij (sve litij-ionske baterije imaju litij anodu).

Rad bilo koje baterije temelji se na reverzibilnosti kemijske reakcije. Inače, procesi koji se pojavljuju unutar baterije nazivaju se oksidacijskim i redukcijskim procesima. Bilo koja baterija se sastoji od elektroda - katoda (minus) i anode (plus). Također unutar bilo koje baterije je separator - porozni materijal impregniran posebnom tekućinom - elektrolit.

Kada baterija, litija kretati kroz separator od katode prema anodi, dajući akumulirani naboj (oksidacije). Prilikom punjenja baterije, litija se kreću u obrnutom smjeru od anode prema katodi, akumulira punjenja (smanjenje).

Vrste litij-željezo-fosfat baterije

Sve vrste baterija na ovoj kemiji mogu se podijeliti u četiri kategorije:

• Visoka kvaliteta baterije.
• Velike stanice u obliku paralelopipeda.
• Male stanice u obliku parallelepipeda (prizmi - LiFePO4 akumulatori na 3,2 V).
• Mali ravni akumulatori (paketi).
• Cilindrični akumulatori.

Litij-željezo-fosfat baterije i stanice mogu imati različite nazivne napone od 12 do 60 volti. Oni su u mnogočemu ispred tradicionalnih olovnih akumulatora: radni ciklus je znatno veći, težina je nekoliko puta manja, napunjena nekoliko puta brže.

Cilindrični akumulatori na ovoj kemiji koriste se odvojeno i u sklopu. Dimenzije tih cilindričnih baterija su vrlo različite: od 14.500 (prst) do 32.650.

Litij-željezo-fosfat baterije

Posebna pažnja posvećena je ferfosfatnim akumulatorima za bicikle i električne cikluse. S izumom nove željezne fosfatne katode, zajedno s drugim vrstama baterija, na kemiju su izašle posebne baterije koje zbog svojih poboljšanih svojstava i manje težine mogu koristiti čak i na običnim biciklima. Slični AKB su istodobno pronašli popularnost među ljubiteljima modernizacije bicikala. Litij-željezo-fosfatne baterije su u mogućnosti pružiti nekoliko sati bezbrižno biciklizam nego dostojnim protivnicima iz motora s unutarnjim izgaranjem, koji je također često instaliranih na biciklima. Obično za ove svrhe LiFePO4 baterije se koriste za 48V, ali postoji mogućnost kupnje baterija za 25, 36 i 60 volti.

Uporaba baterija ferofosfata

Uloga baterije u ovoj kemiji je razumljiva bez komentara. Za različite namjene koriste se prismatici - LiFePO4 baterije 3.2 v. Veće se stanice koriste kao elementi puferski sustavi za solarnu energiju i vjetroturbine. Ferrofosfatnye baterije se aktivno koriste u izgradnji električnih vozila.

Mala ravna baterija se koristi za telefone, prijenosna računala i tablet računala. Koriste se cilindrične stanice različitih faktora oblika airsoft oružje, elektroničke cigarete, radio-kontrolirane modele itd.