Müasir elektronika enerji mənbələrinin gücünə və tutumuna getdikcə daha yüksək tələblər qoyur. Nikel-kadmium və nikel-metal hidrid batareyaları nəzəri hədlərinə yaxınlaşarkən, litium-ion texnologiyaları hələ başlanğıcdadır.
Li-Fe (litium fosfat) akkumulyatorları təkcə yüksək tutumu ilə deyil, həm də sürətli doldurulması ilə seçilir. Cəmi 15 dəqiqə ərzində siz batareyanı tam doldura bilərsiniz. Bundan əlavə, bu cür akkumulyatorlar adi modellərə nisbətən 10 dəfə çox doldurma-boşaltma dövrünə imkan verir. Li-Fe batareyasının ideyası elektrodlar arasında litium-ion mübadiləsini aktivləşdirməkdir. Nanohissəciklərin köməyi ilə elektrodların mübadilə səthini inkişaf etdirmək və daha intensiv ion axını əldə etmək mümkün olmuşdur. Elektrodların həddindən artıq istiləşməsinin və mümkün partlayışın qarşısını almaq üçün işin müəllifləri katodlarda litium/kobalt oksid əvəzinə litium/dəmir fosfatdan istifadə ediblər. Yeni materialın qeyri-kafi elektrik keçiriciliyi alüminium, manqan və ya titan nanohissəciklərinin tətbiqi ilə kompensasiya edilir.
Li-Fe batareyalarını doldurmaq üçün bu tip şarj cihazının Li-Fe batareyaları ilə işləməyə qadir olduğunu göstərən işarəsi olan xüsusi doldurucudan istifadə etməlisiniz, əks halda siz batareyanı məhv edəcəksiniz!
Üstünlüklər
- Li-Po batareya qablarından fərqli olaraq təhlükəsiz, davamlı korpus
- Ultra sürətli şarj (7A cərəyanla, 15 dəqiqəyə tam doldurma!!!)
- Çox yüksək çıxış cərəyanı 60A - iş rejimi; 132A - qısamüddətli rejim (10 saniyəyə qədər)
- 3 il ərzində 3% öz-özünə boşalma
- İş xüsusiyyətlərini itirmədən soyuqda (-30 dərəcəyə qədər) işləyin
- MTBF 1000 dövrü (nikel batareyalarından üç dəfə çox)
Qüsurlar
- Xüsusi şarj cihazı tələb olunur (LiPo şarj cihazları ilə uyğun gəlmir)
- Li-Po-dan daha ağırdır
Bir az tarix
Li-ion batareyaları NiMH analoqlarından iki dəfə böyükdür və güc sıxlığına görə demək olar ki, üç dəfə çoxdur. Li-ion enerji sıxlığı NiMH-dən üç dəfə yüksəkdir. Li-ion, NiMH batareyalarının nəzəri cəhətdən belə dözə bilmədiyi çox yüksək boşalma cərəyanlarına tab gətirə bilər. NiMH yüksək nəbz yükləri ilə xarakterizə olunan, doldurulması uzun vaxt tələb edən və adətən 500 dövrədən çox olmayan "canlı" olan güclü portativ alətlər üçün də yararsızdır. NiMH-nin saxlanması başqa bir əsas məsələdir. Bu batareyalar çox yüksək öz-özünə boşalmadan əziyyət çəkir - ayda 20% -ə qədər, Li-ion üçün bu rəqəm yalnız 2-5% təşkil edir. NiMH batareyaları, NiCd batareyaları üçün xarakterik olan sözdə yaddaş effektinə məruz qalır.
Lakin Li-ion batareyaların da çatışmazlıqları var. Onlar çox bahalıdır və çox dərindən boşaldıqda və ya yüksək yüklər altında öz-özünə yanma zamanı geri dönməz deqradasiyaya meylli olduqları üçün mürəkkəb çoxsəviyyəli elektron idarəetmə sistemi tələb olunur. Onlar bunu əsas elektrod materialına - litium kobaltata (LiCoO2) borcludurlar. Elm adamları bir neçə ildir ki, kobaltın əvəzedicisini tapmaq üçün mübarizə aparırlar. Gələcəyin əsas elektrod materialı vəzifəsinə namizədlər müxtəlif litium birləşmələri - manqanatlar, titanatlar, stannatlar, silikatlar və başqalarıdır. Lakin bu gün mübahisəsiz favorit ilk dəfə 1996-cı ildə Texas Universitetindən professor Con Qudenou tərəfindən əldə edilmiş litium ferrofosfat Li-Fe hesab olunur. Uzun müddətdir ki, bu mövzu rəfdə toz toplayırdı, çünki Li-Fe ucuz olmasından başqa üstün bir şey deyildi və potensialı araşdırılmamış qaldı. 2003-cü ildə A123 Sistemlərinin yaranması ilə hər şey dəyişdi.
Li-Fe batareyalarının xüsusiyyətləri
Bütün Li-Fe batareyaları kimi, onun da bir neçə əsas elektrik parametrləri var:
Tam doldurulmuş hüceyrə gərginliyi: Li-Fe üçün bu, təxminən 3,65V-dir, bu texnologiyanın xüsusiyyətlərinə görə, bu elementlər həddindən artıq yüklənmədən çox qorxmur (ən azı litium kobaltat Li-ion, Li-ion əsaslı elementlərdə olduğu kimi yanğına və partlayışa səbəb olmur. pol) baxmayaraq ki, istehsalçılar Elementin bütün ömrü boyu 3.9V-dan yuxarı və yalnız 4.2V-ə qədər bir neçə şarj yükləməmək tövsiyə olunur.
Tam boşaldılmış hüceyrə gərginliyi: Burada istehsalçıların tövsiyələri bir qədər fərqlənir, bəziləri elementləri 2,5V, bəziləri isə 2,0V-a boşaltmağı tövsiyə edir. Lakin hər halda, bütün növ akkumulyatorların işlədilməsi praktikasına əsaslanaraq müəyyən edilmişdir ki, boşalma dərinliyi nə qədər az olarsa, bu batareya bir o qədər çox dövrə davam edə bilər və batareyanın son 0,5V-ə düşən enerji miqdarı. boşalma (Li-Fe üçün) onun tutumunun yalnız bir neçə faizini təşkil edir.
Orta gərginlik: bu texnologiyanın elementləri üçün müxtəlif istehsalçılar 3.2V-dən 3.3V-ə qədər dəyişir (iddia olunur). Orta nöqtə gərginliyi boşalma əyrisi əsasında hesablanan və Wh (vat saat) ilə ifadə olunan batareyanın ümumi tutumunu hesablamaq üçün nəzərdə tutulmuş bir gərginlikdir məsələn, 1.1Ah tutumlu bir hüceyrəniz var və orta nöqtə 3.3V gərginlikdir, onda onun ümumi tutumu 3.3*1.1=3.65Wh-dir. (Bir çox insanlar tez-tez orta nöqtə gərginliyini tam doldurulmuş hüceyrə gərginliyi ilə qarışdırırlar.)
Bu baxımdan, batareyaların performans xüsusiyyətlərinə, daha dəqiq desək, 36V və 48V Li-Fe batareyalarının orta gərginliyinə diqqət çəkmək istərdim. Beləliklə, 36V və 48V gərginlikləri şərti olaraq çoxlarına daha çox tanış olan qurğuşun-turşu akkumulyatoruna, daha doğrusu sıra ilə bağlanmış 3 və ya 4 12V-lik qurğuşun-turşu batareyalarının orta nöqtəsinin gərginliyinə görə göstərilir. 36V Li-Fe akkumulyatorunda ardıcıl olaraq bağlanmış 12 hüceyrə (element) var ki, bu da 3,2*12=38,4V (48V akkumulyator üçün 3,2*16=51,2V) qurğuşun-turşu batareyalarının orta nöqtələrindən bir qədər yüksəkdir, yəni bərabər tutumlu (Ah ilə) Li-Fe batareyası qurğuşun-turşu akkumulyatorundan daha böyük ümumi tutuma malikdir.
Hazırda Li-Fe hüceyrələrinin istehsalı üçün əsas istehsal bazası Çindir. Həm tanınmış şirkətlərin zavodları (A123System, BMI), həm də naməlum firmaların zavodları var. Bitmiş batareyaların bir çox satıcısı (onları pərakəndə satışda satan) iddia edirlər ki, onlar həm də hüceyrələrin özləri istehsalçılarıdır, bu da həqiqətə uyğun deyil. İldə milyonlarla ədəd istehsal edən böyük element istehsalçıları pərakəndə müştərilərlə işləməkdə maraqlı deyillər və onlarla elementin satışı ilə bağlı suallara sadəcə məhəl qoymurlar və ya bir neçə min ədəd həcmdə alış-veriş etməyi təklif edirlər. Elə kiçik müəssisələr də var ki, orada yarım əl elementləri kiçik partiyalarla istehsal olunur, lakin belə elementlərin keyfiyyəti son dərəcə aşağıdır, bunun səbəbi yüksək keyfiyyətli materialların, avadanlıqların olmaması və texnoloji nizam-intizamın aşağı olmasıdır. Belə elementlər hətta bir partiya daxilində tutum və daxili müqavimət baxımından çox böyük dəyişkənliyə malikdir. Bazarda bitmiş batareyaların yığılması üçün də böyük istehsalçılar tərəfindən istehsal olunan hüceyrələr var, lakin müəyyən parametrlərə görə (tutum, daxili müqavimət, saxlama zamanı gərginliyin azalması) rədd edilmədiyinə görə bazara çatmır və təkrar emal edilməlidir. Bu elementlər kiçik sənətkarlıq müəssisələri tərəfindən akkumulyatorların yığılması üçün əsasdır. Bu cür elementlər ilə böyük istehsalçıların istehsal etdiyi standart keyfiyyətli elementlər arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir hər bir elementdə işarələrin olmaması. İşarələmə son sınaqlar zamanı istehsalçıda tətbiq edilir və istehsalçının, istehsal tarixinin və dəyişikliyinin identifikatoru kimi xidmət edir. Bu məlumat iri istehsalçılara əməliyyat zamanı elementlərin keyfiyyətinə daha çox nəzarət etmək və şikayətlər olduqda problemin səbəbini tapa bilmək üçün lazımdır. Özünüzü başa düşdüyünüz kimi, sənətkarlıq şəraitində elementlər istehsal edənlər üçün belə bir əməliyyatın mənası yoxdur.
Bu linklərdən istifadə edərək ən məşhur element istehsalçılarının testlərinə baxa bilərsiniz:
- http://www.zeva.com.au/tech/LiFePO4.php
Yeri gəlmişkən, maraqlısı odur ki, yoxlamaların nəticələrinə əsasən, demək olar ki, bütün istehsalçılar mövcud olandan daha çox tutum tələb edirlər (yalnız istisna A123 sistemidir) və Huanyu ümumiyyətlə elan ediləndən dörddə bir azdır.
Gözlənilməz kəşf
A123 Systems qeyri-adi şirkətdir. Söhbətlərdə adi mühəndislərdən tutmuş prezidentə qədər onun işçiləri bu günlərdə tez-tez eşitmədiyiniz bir ifadəni tez-tez təkrarlayırlar: “Biz yalnız yolun başlanğıcındayıq. Bu yolda sona qədər getdikdən sonra dünyanı dəyişəcəyik!” A123 Sistemlərinin tarixi 2000-ci ilin sonlarında Massaçusets Texnologiya İnstitutundan (MIT) professor Yet Min Çanqın laboratoriyasında başladı. Uzun müddət Li-ion texnologiyası üzərində işləyən Çanq, az qala təsadüfən heyrətamiz bir hadisə kəşf etdi. Elektrod materiallarının kolloid məhluluna müəyyən təsir göstərərək, batareya quruluşu özünü çoxaltmağa başladı! Cazibə və itələmə qüvvələri bir çox amillərdən - hissəciklərin ölçüsündən, formasından və sayından, elektrolitin xüsusiyyətlərindən, elektromaqnit sahəsindən və temperaturdan asılı idi. Çanq elektrod nanomateriallarının fiziki-kimyəvi xassələrinin təfərrüatlı tədqiqatlarını aparmış və kortəbii özünütəşkiletmə prosesinin işə salınması üçün əsas parametrləri müəyyən etmişdir. Nəticədə yaranan batareyalar adi litium-kobaltat batareyalarından üçdə bir yüksək olan xüsusi tutuma malik idi və yüzlərlə şarj-boşaltma dövrünə tab gətirə bilirdi. Təbii olaraq yaradılan elektrodların mikro strukturu ümumi aktiv səth sahəsini böyüklük sırası ilə artırmağa və ion mübadiləsini sürətləndirməyə imkan verdi ki, bu da öz növbəsində batareyanın tutumunu və məhsuldarlığını artırdı.
Çanq metoduna görə özünü təşkili belədir: gələcək akkumulyatorun gövdəsinə kobalt oksidi və qrafit nanohissəciklərinin qarışığı yerləşdirilir, elektrolit əlavə edilir və lazımi xarici şərait yaradılır - temperatur, elektromaqnit sahəsi və təzyiq. Kobalt oksidi hissəcikləri bir-birinə cəlb olunur, lakin qrafit hissəciklərini dəf edir. Proses cazibə və itələmə qüvvələri tarazlığa çatana qədər davam edir. Nəticədə interfaza - elektrolit ilə tamamilə ayrılmış bir anod-katod cütü yaranır. Nanohissəciklərin eyni ölçülərinə görə, Chang laboratoriya şəraitində müəyyən edilmiş tutum və performans parametrləri ilə batareya nümunələri yarada bildi. Bu hadisənin sonrakı tədqiqi və onun əsasında istehsal texnologiyasının inkişafı fantastik perspektivlər vəd edirdi. Çanqın hesablamalarına görə, akkumulyatorun tutumu mövcud analoqlarla müqayisədə iki dəfə artırıla, dəyəri isə iki dəfə azaldıla bilərdi. Özünü təşkil etmə üsulu, kibrit başlığından daha kiçik istənilən formalı batareyaları, o cümlədən birbaşa cari istehlakçıların özləri içərisində yaratmağa imkan verdi.
Böyük biznesə addım atın
O zaman elektrokimya mühəndisi Bart Riley geniş çeşiddə yarımkeçiricilər istehsal edən American Semiconductor şirkətində işləyirdi. Onun Çanqla çoxdan tanışlığı və ümumi elmi maraqları var idi. Çanq Riliyə gözlənilməz kəşfi haqqında danışanda, özünü təşkil etmə fenomeninə əsaslanan bir iş yaratmaq ideyası demək olar ki, dərhal yarandı. Lakin onların heç birinin şirkətlərin necə yaradıldığı barədə heç bir fikri yox idi. A123 Systems-in üçüncü qurucusu yaxşı ideyaları böyük pula çevirməyi bilən sahibkar Rik Fulap idi. 26 yaşına qədər Fulap artıq sıfırdan beş şirkət yaratdı və onları böyük biznesə çevirdi. Bir gün MIT elmi jurnalında Fulap professor Çanqın litium-ion texnologiyası ilə bağlı məqaləsinə rast gəldi. Oxuduğu heç nə anlamayan Rik professorun telefon nömrəsini yığdı. Karbon nanolif biznesinə girmək təklifinə cavab olaraq Çanq cavab verdi ki, daha yaxşı ideyası var və Fulap səhərə qədər yata bilmir.
İlk növbədə, tərəfdaşlar MIT-dən akkumulyatorun özünü təşkili texnikasının sənaye istifadəsi üçün lisenziya ala bildilər və Chang laboratoriyasında əldə edilən katod materialı - litium dəmir fosfatın hüquqlarını ala bildilər. Onun özünü təşkil etmə fenomeni ilə heç bir əlaqəsi yox idi, lakin Fulap Li-Fe hüquqlarının zərər verməyəcəyinə qərar verdi. Yaxşılığın boşa getməsinə imkan verməyin! Bundan əlavə, Chang Li-Fe üzərində araşdırmaları davam etdirmək üçün xüsusi qrant aldı. 2001-ci ilin sentyabrında Rik Fulap artıq vəsait axtarmaq üçün vençur fondlarında dolaşırdı. O, Li-ion batareyalarının fantastik bazar perspektivləri haqqında getdikcə daha çox mətbuat xəbərləri ilə sərmayəçilər arasında rəqabət yaratmağı bacardı.
Artıq 2001-ci ilin dekabrında ilk 8 milyon dollar layihə üzərində işə başlayandan dörd ay sonra, 2002-ci ilin aprelində yeni texnologiyada böyük potensial görərək, mobil elektronika bazarının liderləri Motorola və Qualcomm biznesə daxil oldular. Bart Riley Fulapın konfransda Qualcomm-un vitse-prezidenti Paul Jacobs-a necə atıldığını təbəssümlə xatırlayır. Bir dəqiqə ərzində Ceykobsu az qala pencəyinin ətəyindən tutaraq Rik A123 texnologiyasının rəqibləri ilə müqayisədə üstünlüyünü Jacoba aydın şəkildə izah edə bildi və bir neçə saniyədən sonra o, açıq şəkildə sual verdi - bu gün sərmayə qoydu, sabah bu olacaq. çox gec! Və bir neçə gündən sonra Jacobs düzgün qərar verdi. Tezliklə A123-ün investorları arasında: məşhur Sequoia Capital şirkəti, bir vaxtlar pulları Google və Yahoo, General Electric, Procter & Gamble və bir çox digər böyük şirkətləri yaratdı.
Ehtiyat paraşüt
2003-cü ilin əvvəlində iş dayanmışdı. Məlum oldu ki, perspektivli texnologiya yalnız qismən işləyir - özünü təşkil etmə prosesi qeyri-sabit oldu. Ölçüləri və xassələri vahid olan elektrod nanomaterial hissəciklərinin istehsalı texnologiyası ilə bağlı ciddi çətinliklər yaranmışdır. Nəticədə, məhsulun performansı əla vəziyyətdən istifadəyə yararsız vəziyyətə qədər dəyişir. Yaranan batareyaların xidmət müddəti elektrodların kristal şəbəkəsinin zəifliyi səbəbindən mövcud analoqlardan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı idi. Sadəcə bir neçə boşalma dövrü ərzində çökdü. Çanq başa düşdü ki, ideal batareyalar üçün sənaye texnologiyasının yaradılması hələ çox uzaqdadır. Layihə çılpaqlaşır...
O vaxta qədər litium ferrofosfat üzərində aparılan işlər gözlənilməz nəticələr vermişdi. Əvvəlcə dəmir fosfatın elektrik xüsusiyyətləri çox təvazökar görünürdü. Li-Fe-nin LiCoO2 ilə müqayisədə üstünlükləri onun qeyri-toksikliyi, aşağı qiyməti və istiliyə daha az həssaslığı idi. Əks halda, ferrofosfat kobaltatdan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı idi - enerji intensivliyində 20%, məhsuldarlıqda 30% və əməliyyat dövrlərinin sayında. Bu o deməkdir ki, ilkin Li-Fe-dən hazırlanmış katodlu batareya tutumun böyük əhəmiyyət kəsb etdiyi mobil elektronika üçün uyğun deyildi. Ferrofosfat dərin modifikasiya tələb edirdi. Çanq elektrod strukturuna niobium və digər metalların əlavə edilməsi və ayrı-ayrı Li-Fe hissəciklərinin ölçüsünü yüz nanometrə qədər azaltmaqla sınaqlara başladı. Və material sözün əsl mənasında dəyişdi! Aktiv səth sahəsi minlərlə dəfə artdı və qızıl və misin tətbiqi sayəsində təkmilləşdirilmiş elektrik keçiriciliyi sayəsində nanostrukturlu Li-Fe-dən hazırlanmış katodlu batareyalar boşalma cərəyanlarında adi kobalt batareyalarını on dəfə üstələdi. Elektrodların kristal quruluşu zamanla praktiki olaraq köhnəlmədi. Metalların əlavə edilməsi onu gücləndirdi, məsələn, armatur betonu gücləndirir, beləliklə, batareya dövrünün sayı on qatdan çox artdı - 7000-ə qədər! Əslində, belə bir akkumulyator işlədiyi cihazların bir neçə nəslinə tab gətirə bilər. Bundan əlavə, Li-Fe üçün istehsal texnologiyasında yeni heç nə yaradılmamalı idi. Bu, Riley, Chang və Fulapın hazırladığı məhsulun dərhal kütləvi istehsala hazır olması demək idi.
"Əgər siz məhdud maliyyə ilə kiçik bir şirkətsinizsə, diqqətinizi bir şeyə yönəldirsiniz" dedi Riley. – Amma məlum oldu ki, cibimizdə iki fikir var! İnvestorlar layihənin ilkin mövzusu üzərində işlərin davam etdirilməsini, nanofosfatın daha yaxşı vaxtlara qədər qalmasını tələb ediblər. Amma biz bunu öz yolumuzda etdik. Yeni istiqamətə kiçik bir mühəndis qrupu göndərdik. Onlara konkret məqsəd qoyulmuşdu - katod nanomateriallarının sənaye istehsalı texnologiyasını inkişaf etdirmək”. Sonradan məlum olduğu kimi, bu inadkar qərar bütün layihəni dağılmaqdan xilas etdi. Nanofosfatla ilk açıq-aydın uğurlardan sonra, özünü təşkili ilə bağlı sonrakı işlər dayandırıldı, lakin unudulmadı. Axı tarix nə vaxtsa tam əksini təkrarlaya bilər.
Sənaye nəhəngi
Bundan bir ay sonra A123 məşhur Black & Decker şirkəti ilə taleyüklü müqavilə bağladı. Məlum oldu ki, Black & Decker bir neçə ildir ki, yeni nəsil tikinti elektrik alətləri - mobil və güclü portativ qurğular hazırlayır. Amma uyğun cərəyan mənbəyi olmadığı üçün yeni məhsulun tətbiqi gecikdi. NiMH və NiCd batareyaları çəki, ölçü və performans xüsusiyyətləri baxımından şirkət üçün uyğun deyildi. Adi Li-ion batareyaları kifayət qədər tutumlu idi, lakin yüksək yük cərəyanı təmin etmirdi və tez boşaldıqda o qədər qızırdı ki, alov ala bildi. Bundan əlavə, onları doldurmaq üçün tələb olunan vaxt çox uzun idi və portativ alət həmişə hazır olmalıdır. A123 batareyaları bu məqsədlər üçün ideal idi. Onlar çox yığcam, güclü və tamamilə təhlükəsiz idilər. 80% tutumla doldurulma müddəti cəmi 12 dəqiqə idi və pik yüklərdə Li-Fe batareyaları kabelli alətlərdən daha çox güc inkişaf etdirdi! Bir sözlə, Black & Decker tam olaraq axtardığını tapdı.
O vaxta qədər A123-ün yalnız bir qəpik ölçüsündə prototip batareyası var idi və Black & Decker milyonlarla həqiqi batareyaya ehtiyac duyurdu. Fulap və Riley öz istehsal müəssisələrini yaratmaq üçün çox böyük iş gördülər və müqavilə imzalandıqdan sonra bir il ərzində Çində kommersiya məhsullarının seriyalı istehsalına başladılar. Fulapın enerjisi və Black & Decker ilə sövdələşməsi A123-ün sürətlə böyük sənaye dairəsinə daxil olmasına imkan verdi. Altı ildən az müddətdə Massaçusets şirkəti təmiz ideyadan altı fabrik və 900 işçi heyəti olan böyük tədqiqat və istehsal kompleksinə çevrildi. Bu gün A123 Systems elektrokimya sahəsində 120 patent və patent müraciətinə malikdir və onun litium-ion texnologiya tədqiqat mərkəzi Şimali Amerikada ən yaxşı hesab olunur.
Lakin şirkət bununla kifayətlənmir. Son il yarım ərzində orijinal nanofosfatın xassələri köklü surətdə yaxşılaşdırılıb və elektrolitlərin yeni növləri yaradılıb. Daha təkmil və etibarlı elektron şarj idarəetmə sistemləri yaradılmışdır. Texnologiyanın müxtəlif sahələrində istifadə üçün bir neçə növ batareya paketi dizaynı hazırlanmışdır. Lakin irəliyə doğru əsas addım, əlbəttə ki, gələcək Chevrolet Volt hibrid avtomobili üçün akkumulyatorun hazırlanmasıdır.
Batareya istehsalı texnologiyaları hələ də dayanmır və Ni-Cd (nikel-kadmium) və Ni-MH (nikel-metal hidrid) batareyaları bazarda tədricən batareyalarla əvəz olunur...
Dünyanın müxtəlif ölkələrində litium-ion (Li-ion), litium polimer (Li-Po), litium fosfat (Li-Fe / LiFePO4) batareyaları istehsal edən şirkətlərin siyahısı. İstehsalçı adı Yer...
Müasir avadanlıq gündən-günə daha mürəkkəb və güclü olur. Yüksək texnologiya standartları artıq yüksək performans, enerji səmərəliliyi və artan enerji ehtiyatlarını birləşdirməli olan batareyalara artan tələblər qoyur.
İstehsalata yeni növ elektrik avadanlıqlarının tətbiqi, texnoloji prosesin sürətləndirilməsi - bütün bunlar enerji mənbələrinə olan tələbləri artırır və müasir akkumulyatorlar artıq onları həmişə ödəyə bilmir. Bu problemi həll etmək üçün istehsalçılar litium-ion texnologiyasını təkmilləşdirmək yolunu tutdular. Li-ion batareyalarının ideoloji nəslindən olan litium dəmir fosfat belə yarandı.
Tarixi istinad
LiFePO4 və ya olivin ailəsinin təbii olaraq meydana gələn mineralı olan LFP ilk dəfə 1996-cı ildə Li-ion enerji mənbələrini təkmilləşdirməyin yollarını axtaran Texas Universitetinin alimi Con Qudenou tərəfindən kəşf edilmişdir. Bu mineralın o dövrdə məlum olan bütün elektrodlardan daha az toksikliyə və daha yüksək istilik sabitliyinə malik olması diqqətəlayiq idi.
Bundan əlavə, təbii mühitdə tapıldı və daha aşağı qiymətə sahib oldu. LiFePO4 əsaslı elektrodların əsas çatışmazlığı onların aşağı elektrik tutumu idi, buna görə də litium dəmir fosfat batareyası artıq inkişaf etdirilməmişdir.
Bu istiqamətdə tədqiqatlar 2003-cü ildə bərpa edildi. Alimlər qrupu o dövrdəki ən qabaqcıl Li-ion batareyalarını əvəz edəcək prinsipial olaraq yeni batareyaların yaradılması üzərində işləyirdi. “Motorola” və “Qualcomm” kimi iri şirkətlər LiFePO4 katod elementləri olan akkumulyatorların görünüşünü yaxınlaşdıran layihə ilə maraqlanıblar.
LiFePO4 əsasında batareya
Bu tip elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə etdiyimiz litium-ion hüceyrələri ilə eyni texnologiyadan istifadə edir. Bununla belə, onların arasında bir sıra əhəmiyyətli fərqlər var. Birincisi, bu, öz BMS növünün istifadəsidir - elektrik batareyalarını həddindən artıq yükləmədən və ciddi boşalmadan qoruyan, xidmət müddətini artıran və enerji mənbəyini daha sabit hala gətirən idarəetmə sistemi.
İkincisi, LiFePO4, LiCoO2-dən fərqli olaraq, daha az zəhərlidir. Bu fakt ətraf mühitin çirklənməsi ilə bağlı bir sıra problemlərdən qaçmağa imkan verdi. Xüsusilə, batareyanın düzgün atılmaması səbəbindən atmosferə kobalt emissiyalarını azaldın.
Nəhayət, vahid LFP standartlarının olmaması səbəbindən elementlər müxtəlif kimyəvi tərkibə malikdir, bu da modellərin texniki xüsusiyyətlərinin geniş diapazonda dəyişməsinə səbəb olur. Bundan əlavə, bu enerji təchizatına xidmət daha mürəkkəbdir və müəyyən qaydalara uyğun olmalıdır.
Spesifikasiyalar
48 Volt, 36 Volt və 60 Volt litium-dəmir fosfat batareyalarının ayrı-ayrı hüceyrələri ardıcıl birləşdirərək hazırlandığını söyləmək lazımdır, çünki bir LFP bölməsində maksimum gərginlik 3,65 V-dan çox ola bilməz. Buna görə də hər bir batareyanın texniki göstəriciləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. bir-birindən - hamısı montajdan və xüsusi kimyəvi tərkibdən asılıdır.
Texniki xüsusiyyətləri təhlil etmək üçün bir fərdi hüceyrənin nominal dəyərlərini təqdim edirik.
Hər bir fərdi hüceyrənin imkanlarının ən yaxşı şəkildə həyata keçirilməsi Everexceed batareyasında əldə edilmişdir. Everexceed litium dəmir fosfat batareyaları uzun xidmət müddətinə malikdir. Ümumilikdə, onlar 20% -ə qədər tutum itkisi ilə 4 minə qədər yükləmə-boşaltma dövrünə tab gətirə bilirlər və enerji ehtiyatı 12 dəqiqə ərzində doldurulur. Bunu nəzərə alaraq, Everexceed batareyalarının LFP elementlərinin ən yaxşı nümayəndələrindən biri olduğu qənaətinə gələ bilərik.
Yaxşı və pis tərəfləri
Litium dəmir fosfat batareyasını digər batareya növlərindən fərqləndirən əsas üstünlüyü davamlılıqdır. Belə bir element elektrik səviyyəsi 30% -ə endikdə 3 mindən çox yükləmə-boşaltma dövrünə, 20% -ə endikdə isə 2 mindən çox müddətə dözə bilir. Bunun sayəsində batareyanın orta ömrü təxminən 7 ildir.
Stabil şarj cərəyanı LFP elementlərinin ikinci mühüm üstünlüyüdür. Yük tamamilə tükənənə qədər çıxış gərginliyi 3,2 V-da qalır. Bu, məftil diaqramını sadələşdirir və gərginlik tənzimləyicilərindən istifadə ehtiyacını aradan qaldırır.
Yüksək pik cərəyanı onların üçüncü üstünlüyüdür. Batareyanın bu xüsusiyyəti hətta ultra aşağı temperaturda da maksimum güc istehsal etməyə imkan verir. Bu xüsusiyyət avtomobil istehsalçılarını benzin və dizel mühərriklərini işə salarkən əsas enerji mənbəyi kimi litium-dəmir fosfat batareyalarından istifadə etməyə sövq etdi.
Təqdim olunan bütün üstünlüklərlə yanaşı, LiFePO4 batareyalarının bir əhəmiyyətli çatışmazlığı var - böyük çəki və ölçü. Bu, onların müəyyən növ maşın və elektrik avadanlıqlarında istifadəsini məhdudlaşdırır.
Əməliyyat xüsusiyyətləri
Hazır litium-fosfat batareyaları alsanız, onda texniki xidmət və istismarda heç bir çətinlik çəkməyəcəksiniz. Bütün bunlar, istehsalçıların həddindən artıq yüklənmənin qarşısını alan və elementin həddindən artıq aşağı səviyyəyə boşaldılmasının qarşısını alan belə elementlərə BMS lövhələri qurması sayəsindədir.
Ancaq fərdi hüceyrələr (məsələn, qələm batareyaları) alsanız, şarj səviyyəsinə özünüz nəzarət etməli olacaqsınız. Şarj kritik səviyyədən aşağı düşdükdə (2.00 V-dan aşağı), tutum sürətlə düşməyə başlayacaq və bu, hüceyrələrin doldurulmasını qeyri-mümkün edəcəkdir. Əksinə, həddindən artıq yüklənməyə icazə versəniz (3,75 V-dan yuxarı), hüceyrə sərbəst buraxılan qazlar səbəbindən sadəcə şişəcək.
Elektrikli bir avtomobil üçün oxşar batareyadan istifadə edirsinizsə, 100% doldurulduqdan sonra onu ayırmalısınız.
Əməliyyat qaydaları
Litium-fosfor batareyalarını tsiklik rejimdə deyil, tampon rejimində, məsələn, UPS üçün enerji mənbəyi kimi və ya günəş batareyası ilə birlikdə istifadə etməyi planlaşdırırsınızsa, onda şarj səviyyəsini 3.40-a endirməyə diqqət yetirməlisiniz. -3.45 V. Bu tapşırığın öhdəsindən gəlməyə avtomatik rejimdə əvvəlcə enerji təchizatını tamamilə dolduran və sonra gərginlik səviyyəsini aşağı salan "ağıllı" şarj cihazları kömək edir.
Əməliyyat zamanı hüceyrələrin balansını izləmək və ya xüsusi balanslaşdırma lövhələrindən istifadə etmək lazımdır (onlar artıq elektrik avtomobili üçün akkumulyatora quraşdırılmışdır). Hüceyrə balansının pozulması, cihazın ümumi gərginliyinin nominal səviyyədə qaldığı, lakin hüceyrə gərginliyinin fərqli olduğu bir vəziyyətdir.
Bu fenomen ayrı-ayrı bölmələrin müqavimətindəki fərq və aralarındakı zəif təmas səbəbindən baş verir. Hüceyrələrin müxtəlif gərginlikləri varsa, o zaman qeyri-bərabər doldurulur və boşaldılır, bu da batareyanın xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Batareyanın işə salınması
Ayrı-ayrı hüceyrələrdən yığılmış litium-fosforlu batareyaları istifadə etməzdən əvvəl sistemin tarazlaşdırılmasına diqqət yetirilməlidir, çünki bölmələr müxtəlif doldurma səviyyələrinə malik ola bilər. Bunun üçün bütün komponentlər bir-birinə paralel olaraq birləşdirilir və düzəldici və şarj cihazına qoşulur. Bu şəkildə birləşdirilmiş hüceyrələr 3,6 V-a qədər doldurulmalıdır.
Elektrikli velosiped üçün litium-dəmir fosfat batareyasından istifadə edərkən, yəqin ki, işin ilk dəqiqələrində batareyanın maksimum güc istehsal etdiyini və sonra şarjın sürətlə 3,3-3,0 V səviyyəsinə düşdüyünü görmüsünüz. Bundan qorxmayın, çünki bu batareyanın normal işləməsidir. Fakt budur ki, onun əsas tutumu (təxminən 90%) məhz bu diapazondadır.
Nəticə
Effektivlik digər batareyalardan 20-30% yüksəkdir. Eyni zamanda, onlar digər elektrik enerjisi mənbələrindən 2-3 il daha uzun müddətə xidmət edir, həmçinin bütün istismar müddəti ərzində sabit cərəyan təmin edir. Bütün bunlar təqdim olunan elementləri əlverişli işıqda vurğulayır.
Bununla belə, insanların çoxu litium dəmir fosfat batareyalarına məhəl qoymağa davam edəcək. Batareyaların müsbət və mənfi cəhətləri onların qiymətinə nisbətən solğundur - bu, bizim öyrəşdiyimiz qurğuşun-turşu hüceyrələrindən 5-6 dəfə çoxdur. Orta hesabla, bir avtomobil üçün belə bir batareya təxminən 26 min rubla başa gəlir.
Müasir bazar müxtəlif elektron avadanlıqlarla doludur. Onların işləməsi üçün getdikcə daha təkmil enerji mənbələri hazırlanır. Onların arasında litium-dəmir fosfat batareyaları xüsusi yer tutur. Onlar təhlükəsizdir, yüksək elektrik gücünə malikdir, praktiki olaraq toksinlər buraxmır və davamlıdır. Bəlkə də bu batareyalar tezliklə “qardaşlarını” cihazlardan sıxışdıracaqlar.
İçindəkilər
Litium dəmir fosfat batareyası nədir
LiFePo4 batareyaları yüksək performanslı yüksək keyfiyyətli və etibarlı enerji mənbələridir. Onlar təkcə köhnəlmiş qurğuşun-turşu akkumulyatorlarını deyil, həm də müasir Li-ion batareyalarını fəal şəkildə əvəz edirlər. Bu gün bu akkumulyatorlar təkcə sənaye avadanlıqlarında deyil, həm də məişət cihazlarında - smartfonlardan tutmuş elektrik velosipedlərinə qədər rast gəlinir.
LFP batareyaları 2003-cü ildə Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən hazırlanmışdır. Onlar dəyişdirilmiş kimyəvi tərkibə malik təkmilləşdirilmiş Li-ion texnologiyasına əsaslanır: anod üçün litium kobaltat əvəzinə litium ferrofosfat istifadə olunur. Motorola və Qualcomm kimi şirkətlər sayəsində batareyalar geniş yayılıb.
LiFePo4 batareyaları necə istehsal olunur
LiFePo4 batareyalarının istehsalı üçün əsas komponentlər fabrikə metal parıltılı tünd boz toz şəklində verilir. Anodlar və katodlar üçün istehsal sxemi eynidir, lakin komponentlərin qarışdırılmasının yolverilməzliyi səbəbindən bütün texnoloji əməliyyatlar müxtəlif sexlərdə aparılır. Bütün istehsal bir neçə mərhələyə bölünür.
İlk addım. Elektrodların yaradılması. Bunun üçün hazır kimyəvi tərkib hər iki tərəfdən metal folqa ilə örtülür (adətən katod üçün alüminium və anod üçün mis). Folqa əvvəlcədən bir asma ilə müalicə olunur ki, o, cari qəbuledici və keçirici element kimi çıxış edə bilsin. Bitmiş elementlər nazik zolaqlara kəsilir və bir neçə dəfə bükülür, kvadrat hüceyrələr əmələ gətirir.
İkinci addım. Birbaşa batareya yığılması. Katodlar və hüceyrələr şəklində olan anodlar məsaməli materialdan hazırlanmış ayırıcının hər iki tərəfinə yerləşdirilir və ona möhkəm bərkidilir. Yaranan blok plastik bir qabda yerləşdirilir, elektrolitlə doldurulur və möhürlənir.
Son mərhələ. Batareyanın doldurulmasına / boşalmasına nəzarət edin. Doldurma elektrik cərəyanının gərginliyinin tədricən artması ilə həyata keçirilir, belə ki, çox miqdarda istilik buraxılması səbəbindən partlayış və ya alovlanma baş vermir. Boşaltmaq üçün batareya güclü istehlakçıya qoşulur. Heç bir sapma müəyyən edilmədikdə, hazır elementlər müştəriyə göndərilir.
Litium dəmir fosfat batareyasının iş prinsipi və dizaynı
LFP batareyaları hər iki tərəfdən məsaməli ayırıcıya möhkəm basılmış elektrodlardan ibarətdir. Cihazları gücləndirmək üçün həm katod, həm də anod cərəyan kollektorlarına qoşulur. Bütün komponentlər plastik bir qutuya yerləşdirilir və elektrolitlə doldurulur. Şarj zamanı cari təchizatı tənzimləyən bir nəzarətçi qutuya yerləşdirilir.
LiFePo4 batareyalarının iş prinsipi litium ferrofosfat və karbonun qarşılıqlı təsirinə əsaslanır. Reaksiya özü düstura görə davam edir:
LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
Batareyanın yük daşıyıcısı müsbət yüklü litium-iondur. Kimyəvi bağlar yaradaraq, digər materialların kristal qəfəslərinə nüfuz etmək qabiliyyətinə malikdir.
LiFePo4 batareyalarının texniki xüsusiyyətləri
İstehsalçıdan asılı olmayaraq, bütün LFP hüceyrələri eyni texniki xüsusiyyətlərə malikdir:
- pik gərginlik - 3,65 V;
- orta nöqtədə gərginlik - 3,3 V;
- tamamilə boşaldılmış vəziyyətdə gərginlik - 2,0 V;
- nominal iş gərginliyi – 3,0-3,3 V;
- yük altında minimum gərginlik - 2,8 V;
- davamlılıq - 2 ilə 7 min şarj/boşaltma dövrü;
- 15-18 C temperaturda özünü doldurma - ildə 5% -ə qədər.
Təqdim olunan texniki xüsusiyyətlər xüsusilə LiFePo4 hüceyrələrinə aiddir. Onlardan neçəsinin bir batareya ilə birləşməsindən asılı olaraq, batareyaların parametrləri dəyişəcək.
Yerli istehsalı olan nüsxələr aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:
- gücü - 2000 Ah-a qədər;
- gərginlik – 12 v, 24v, 36v və 48v;
- bir sıra iş temperaturu ilə -30 ilə +60 С о;
- şarj cərəyanı ilə - 4 ilə 30A arasında.
Bütün batareyalar 15 il saxlama zamanı keyfiyyətini itirmir, sabit gərginliyə malikdir və aşağı toksiklik ilə xarakterizə olunur.
LiFePo4 batareyalarının hansı növləri var?
AA və ya AAA simvolları ilə işarələnmiş, öyrəşdiyimiz batareyalardan fərqli olaraq, litium dəmir fosfat hüceyrələri tamamilə fərqli forma faktoruna malikdir - onların ölçüləri 5 rəqəmli rəqəmlə şifrələnir. Onların hamısı cədvəldə təqdim olunur.
| Standart ölçü | Ölçülər, DxL (mm) |
|---|---|
| 14430 | 14 x 43 |
| 14505 | 14 x 50 |
| 17335 | 17 x 33 |
| 18500 | 18 x 50 |
| 18650 | 18 x 65 |
| 26650 | 26 x 65 |
| 32600 | 32 x 60 |
| 32900 | 32 x 90 |
| 38120 | 38 x 120 |
| 40160 | 40 x 160 |
| 42120 | 42 x 120 |
Qarşınızda işarələri olan bir masa olmadan belə, batareyanın ölçülərini asanlıqla idarə edə bilərsiniz. Kodun ilk iki rəqəmi diametrini, qalanları enerji mənbəyinin uzunluğunu (mm) göstərir. Bəzi standart ölçülərin sonundakı 5 rəqəmi yarım millimetrə uyğundur.
Litium dəmir fosfat batareyası: müsbət və mənfi cəhətləri
LFP akkumulyatorları Li-ion texnologiyasına əsaslanır ki, bu da onlara bu enerji mənbələrinin bütün üstünlüklərini mənimsəməyə və eyni zamanda onlara xas olan çatışmazlıqlardan xilas olmağa imkan verir.
Əsas üstünlüklər arasında:
- Davamlılıq - 7000 dövrə qədər.
- Enerjinin doldurulma müddətini azaldan yüksək yük cərəyanı.
- Şarj tamamilə tükənənə qədər düşməyən sabit işləmə gərginliyi.
- Yüksək zirvə gərginliyi - 3,65 Volt.
- Yüksək qiymətləndirilmiş tutum.
- Yüngül çəki - bir neçə kiloqrama qədər.
- Utilizasiya zamanı ətraf mühitin çirklənməsinin aşağı səviyyəsi.
- Şaxta müqaviməti - -30 ilə +60C arasında işləmək mümkündür.
Lakin batareyaların mənfi cəhətləri də var. Bunlardan birincisi yüksək qiymətdir. 20 Ah elementin qiyməti 35 min rubla çata bilər. İkinci və son çatışmazlıq, litium-ion hüceyrələrindən fərqli olaraq, batareya bankını əl ilə yığmağın çətinliyidir. Bu enerji mənbələrinin başqa heç bir aşkar çatışmazlıqları hələ müəyyən edilməmişdir.
Şarj cihazları və LiFePo4-u necə doldurmaq olar
LiFePo4 batareyaları üçün şarj cihazları praktiki olaraq adi çeviricilərdən fərqlənmir. Xüsusilə, yüksək çıxış cərəyanını qeyd edə bilərsiniz - 30A-a qədər, elementləri tez bir zamanda doldurmaq üçün istifadə olunur.
Hazır batareya paketi alsanız, onları doldurmaqda heç bir çətinlik çəkməməlisiniz. Onların dizaynında bütün hüceyrələri tam boşalmadan və elektriklə həddindən artıq doymadan qoruyan daxili elektron idarəetmə var. Bahalı sistemlərdə cihazın bütün hüceyrələri arasında enerjini bərabər paylayan balanslaşdırma lövhəsi istifadə olunur.
Əgər üçüncü tərəf şarj cihazlarından istifadə edirsinizsə, yenidən doldurarkən tövsiyə olunan amperi aşmamaq vacibdir. Bu, hər bir şarj üçün batareyanın ömrünü bir neçə dəfə azaldacaq. Batareya qızdırırsa və ya şişirsə, cari gücü icazə verilən dəyərləri aşır.
LiFePo4 batareyaları harada istifadə olunur?
LFP batareyaları sənaye üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Onlar meteoroloji stansiyalarda və xəstəxanalarda cihazların funksionallığını qorumaq üçün istifadə olunur. Onlar həmçinin külək fermalarında bufer kimi həyata keçirilir və günəş panellərindən enerji saxlamaq üçün istifadə olunur.
Müasir avtomobillərdə adi qurğuşun-turşu elementləri əvəzinə 12v akkumulyatorlardan istifadə edilməyə başlanır. LiFePo4 konstruksiyaları elektrik velosipedlərində və ATV-lərdə, motorlu qayıqlarda əsas enerji mənbəyi kimi quraşdırılır.
Onların mənası gündəlik həyatda geniş yayılmışdır. Onlar telefonlara, planşetlərə və hətta tornavidalara quraşdırılmışdır. Bununla belə, bu cür cihazlar daha az texnoloji cəhətdən inkişaf etmiş həmkarlarından qiymət baxımından əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Buna görə də onları bazarda tapmaq hələ də çətindir.
LiFePo4-ün saxlanması, istismarı və atılması qaydaları
LFP batareyasını uzunmüddətli saxlama üçün göndərməzdən əvvəl onu 40-60% doldurmaq və bütün saxlama müddəti ərzində bu doldurma səviyyəsini saxlamaq lazımdır. Batareyanı temperaturun otaq temperaturundan aşağı düşmədiyi quru yerdə saxlamaq lazımdır.
Əməliyyat zamanı istehsalçının tələblərinə əməl edilməlidir. Batareyanın həddindən artıq istiləşməsinin qarşısını almaq vacibdir. Batareyanın işləməsi və ya doldurulması zamanı qeyri-bərabər qızdırıldığını görsəniz, təmir mərkəzinə müraciət etməlisiniz - bəlkə də hüceyrələrdən biri uğursuz oldu və ya idarəetmə blokunda və ya balans lövhəsində nasazlıq var. Şişkinlik görünsə, eyni şey edilməlidir.
Resursunu tamamilə tükənmiş batareyanı düzgün şəkildə atmaq üçün bu sahədə ixtisaslaşmış təşkilatlarla əlaqə saxlamalısınız. Bu yolla siz nəinki vicdanlı vətəndaş kimi davranacaqsınız, həm də ondan pul qazana biləcəksiniz. Ancaq batareyanı sadəcə zibilxanaya göndərsəniz, pis bir şey olmayacaq.
Sizə də maraqlı ola bilər
Miniatür düymə formalı batareyalar bir çox cihazda istifadə olunur. Fərqli istehsalçıların məhsulları fərqli ola bilər
Hər hansı bir avtomobilin mühərrikinin işə salınmasının etibarlılığı əsasən istifadə olunan batareyanın keyfiyyətindən asılıdır. O etməlidir
Hər bir avtomobil üçün düzgün akkumulyator seçmək vacibdir. Bu, xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə artıracaqdır
LiFePO4 batareyası nədir
LiFePO4 təbii olaraq meydana gələn olivin ailəsinin mineralıdır. LiFePO4 batareyalarının doğum tarixi 1996-cı il hesab olunur, o zaman LiFeP04 batareya elektrodunda istifadə ilk dəfə Texas Universitetində təklif edilir. Mineral toksik deyil, nisbətən ucuzdur və təbii şəkildə baş verir.
LiFEPO4 litium batareyaların bir hissəsidir və litium batareyaları ilə eyni enerji texnologiyasından istifadə edir, lakin onlar 100% litium (litium-ion) batareyalar deyil.
Texnologiyanın nisbətən yaxınlarda ortaya çıxması səbəbindən, LiFEPO4 batareyalarının keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün vahid standart, eləcə də bizə tanış olan qurğuşun-turşu batareyalarının performansı ilə birbaşa analogiya yoxdur.
Bazarda LFTP batareyaları üçün vahid standartın olmaması səbəbindən, içərisində fərqli xüsusiyyətlərə və kimyaya malik bir çox növ LFP hüceyrələri və onlardan istifadə edən batareyalar var, hamısı LFP və ya litium batareyaları adlanır, lakin fərqli işləyirlər. Nəhəngliyi qəbul etməyə çalışmadan, diqqətimizi batareyalarımızın nə edəcəyinə zəmanət verəcəyik.
Aliant litium dəmir fosfat batareyaları aşağıdakı praktik üstünlüklərə malikdir:
- Ölçülər - akkumulyatorlar qurğuşun analoqlarından 3 dəfə kiçikdir, buna görə də cəmi 3 akkumulyator motosikletlərin bütün model çeşidini əhatə edir.
- Batareya gündə 0,05% -dən az özünü boşaldır, yəni. şarj etmədən və xüsusiyyətlərini itirmədən bir il rəfdə asanlıqla dayana bilər, mühərriki işə salır və sonra 100% -ə yaxın bir vəziyyətə doldurur.
- sonrakı performans üçün ciddi nəticələr olmadan boşalmış vəziyyətdə ola bilər, batareya terminallarında gərginlik 9,5V-dən aşağı düşmədiyi müddətcə boşalma həddi 9,5V-dir - batareya doldurula və orijinal vəziyyətinə qaytarıla bilər.
- batareyaya quraşdırılmış BMS (Batareya İdarəetmə Sistemi) nəzarətçisindən istifadə edərək içəridəki bütün 4 elementin vahid yüklənməsi. Batareyanın içərisində hər biri 3,3V, nominal gərginlik 13,3V olan ardıcıl olaraq bağlanmış 4 element var, lakin batareya 2 terminal vasitəsilə doldurulur. Bu doldurma üsulu qurğuşun batareyaları üçün uyğundur, lakin LFP üçün uyğun deyil - daxili elementlər həmişə az yüklənir, bu da onların sıradan çıxma ehtimalını artırır batareyanın içərisindəki 4 elementin 2 terminalına gələn yükü bərabər paylayan batareya
litium-ion batareyaları və qurğuşun batareyalarından daha çox sayda doldurulma dövrü,
batareya 70% boşalma vəziyyətindən 3000 şarj dövrünə və 80% boşalma vəziyyətindən 2000 dövrəyə tab gətirə bilər ki, bu da batareyanın ömrünü 7 ilə qədər təmin edir, biz ALIANT batareyalarına qeyd-şərtsiz 2 illik zəmanət veririk; Orta hesabla, batareya 12.000 starter start üçün nəzərdə tutulmuşdur.
yüksək starterin fırlanma cərəyanı, -18C-də batareya başlanğıcı orta yeni qurğuşun batareyasına uyğun güclə təmin edir, lakin +23C-də starterə verilə bilən güc qurğuşun batareyasından iki dəfə çoxdur. Yüksək güc çıxışı mühərriki işə saldıqda dərhal hiss olunur, başlanğıc təzə qurğuşun akkumulyatorunda olduğu kimi sürətlə fırlanır
çəki - ALIANT batareyaları qurğuşun batareyalarından 5 dəfə yüngüldür
sürətli şarj - orta hesabla ilk 2 dəqiqə ərzində batareyalar 50% doldurulur, 30 dəqiqə ərzində 100% doldurulur, bu o deməkdir ki, 30 dəqiqəlik səyahətdən sonra batareya 100% doldurulur, yəni. əslində batareyanız həmişə 100% doldurulur
sabit boşalma gərginliyi - boşalma zamanı batareya son ana qədər 13,2V-a yaxın bir gərginliyi saxlayır, sonra boşaldıqdan sonra gərginliyin kəskin azalması baş verir - qalan yükün 40% -i olan bir batareya başlanğıcı tez bir zamanda çevirəcəkdir.
sabit boşalma gərginliyi - boşalma zamanı batareya sona qədər 13,2V-a yaxın bir gərginliyi saxlayır, sonra boşaldıqdan sonra gərginliyin kəskin azalması baş verir.
ultra aşağı temperaturda işləyin. Biz ultra aşağı temperaturda batareyanın performansına xüsusi diqqət yetirdik; digər istehsalçıların LFP akkumulyatorlarından istifadə edən bəzi təcrübəli motosikletçilər LFP batareyalarının performansının temperaturla kəskin şəkildə aşağı düşdüyünü qeyd etdilər. Beləliklə, +3 dərəcədə başlanğıcın güclü fırlanması yoxdur, lakin mənfi olduqda batareya "yuxuya gedir" və enerji sərbəst buraxıldığından yalnız istiləndikdən sonra oyanacaq. Xüsusi kimya sayəsində batareyalarımız bu çatışmazlıqdan azaddır. Batareyalar tərəfindən -18C-də verilən güc təxminən 2 dəfə azalsa da, başlanğıcı güclü şəkildə çevirmək üçün kifayətdir. Batareya -30C-ə qədər olan temperaturda işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, -3 və daha yuxarı temperaturda, batareyalar artıq gücə malikdir; -18 ilə -30C arasında olan temperatur diapazonunda batareya başlanğıcı döndərəcək, lakin o, yarım boşaldılmış qurğuşun batareyası kimi hiss olunacaq.
İstənilən veziyyetde isleyir akkumulyatorda maye yoxdur istenilen veziyyetde istifade etmek olar gel batareykalar kimi
geniş temperatur diapazonu - -30C-dən +60C-yə qədər
LiFePO4 batareyaları və qurğuşun analoqları arasında əsas fiziki fərqlər
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, LiFePO4 batareyaları və qurğuşun batareyaları fərqli kimyaya malikdir və batareyanızı anlamaq üçün fərqlərin nə olduğunu bilməlisiniz.
Əsas fərq tutumla bağlıdır. Bir nümunədən istifadə edərək batareyalardakı fərqləri başa düşə bilərsiniz: əgər başlanğıcı LiFEP04 akkumulyatoruna və aparıcı akkumulyatora qoşsanız və onu çevirməyə başlasanız, eyni zamanda LiFEPO4 batareyası starteri demək olar ki, 1,5 dəfə çox, praktiki olaraq azalmadan döndərəcək. fırlanma sürəti qurğuşun-turşu akkumulyatorundan daha çox, əgər siz əvvəllər qurğuşun-turşu akkumulyatorlarından istifadə etmisinizsə, onda son dəqiqəyə qədər sizdə belə təəssürat yaranacaq ki, akkumulyatorda çoxlu yük qalıb, amma batareya əslində, artıq demək olar ki, boşalmış ola bilər, fırlanma sürətinin azalması qurğuşun-turşu akkumulyatorunda olduğu kimi rəvan baş verməyəcək, lakin 12V-dən aşağı olan gərginlikdən sonra kəskin şəkildə baş verəcəkdir. Əgər siz 7A/saat tutumlu qurğuşun akkumulyatoru və oxşar tutumlu LiFEPO4 batareyasını götürsəniz, ilk 10 dəqiqədə tam tükənənə qədər starterin fırlanma sayı (əsasən yük) LiFEP04 üçün daha çox olacaq, lakin daha çox olacaq. növbəti 5 dəqiqə batareya tükənəcək, aparıcı batareya isə starteri 20 dəqiqəyə qədər çevirə bilər. Beləliklə, -18C-dən temperaturda həyatın bütün praktiki vəziyyətlərində, generatorun sıradan çıxdığı hallar istisna olmaqla, LiFEPO4 batareyası qurğuşun batareyalarından üstündür. Bu halda, generator olmadan, qurğuşun batareyası LiFePO4-dən daha uzun sürə bilər.
həddindən artıq gərginlik. Doldurma gərginliyi icazə verilən həddi aşdıqda, LiFEPO4 və qurğuşun-turşu batareyaları fərqli davranır. Qurğuşun-turşu batareyası qaynamağa başlayır. LIFEPO4 batareyalarında geri dönməz kimyəvi reaksiyalar baş verir. Bazarda LIFEPO4 akkumulyatorunu zədələyə biləcək gərginliyi təmin edən heç bir motosiklet yoxdur, lakin çox nadir hallarda tənzimləyici rölenin akkumulyator terminallarında gərginliyin 15 ilə 60V aralığında olması uğursuzluqla baş verir. LIFEP04 batareyası zədələnəcək.
temperatur. LIFEP04 batareyaları aşağı temperaturu sevmir, batareyalarımızda -30C-yə qədər temperaturda işləyə bilən xüsusi elementlərdən istifadə edirik, lakin -18C-dən sonra LIFEPO4 batareyasının performansı elə aşağı düşür ki, qurğuşun batareyası bizdən daha çox enerji istehsal edir. . Elementlərdə xüsusi kimya olmasaydı, artıq +4 dərəcə LIFEPO4-də batareya performansını itirəcəkdi.
Dəstək üçün sual verin: Bu e-poçt ünvanı spambotlardan qorunur. Onu görmək üçün JavaScript-i aktiv etməlisiniz.
Bu gün müxtəlif növ kimya ilə çox sayda batareya var. Bu gün ən populyar batareyalar litium-iondur. Litium dəmir fosfat (ferrofosfat) batareyaları da bu qrupa aiddir. Bu kateqoriyaya aid olan bütün akkumulyatorlar ümumi olaraq texniki xüsusiyyətlərinə görə bir-birinə bənzəyirsə, litium-dəmir fosfat batareyaları litium-ion texnologiyası ilə hazırlanmış digər batareyalardan fərqləndirən özünəməxsus xüsusiyyətlərinə malikdir.
Litium dəmir fosfat batareyasının kəşf tarixi
LiFePO4 batareyasının ixtiraçısı 1996-cı ildə Texas Universitetində litium-ion batareyaları üçün yeni katod materialı yaratmaq üçün işləmiş Con Qudenofdur. Professor daha ucuz, daha az toksiklik və yüksək istilik sabitliyinə malik material yaratmağı bacardı. Yeni katoddan istifadə edən akkumulyatorun çatışmazlıqları arasında aşağı tutum da var idi.
John Goodenough-un ixtirası ilə heç kim maraqlanmadı, lakin 2003-cü ildə A 123 Systems şirkəti bu texnologiyanı olduqca perspektivli hesab edərək inkişaf etdirməyə qərar verdi. Bir çox iri korporasiyalar - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola - bu texnologiyanın investoru oldular.
LiFePO4 batareyalarının xüsusiyyətləri
Ferrofosfat batareyasının gərginliyi litium-ion texnologiyası ilə əlaqəli digər batareyaların gərginliyi ilə eynidir. Nominal gərginlik batareyanın ölçülərindən (ölçüsü, forma faktoru) asılıdır. 18 650 batareya üçün bu 3,7 volt, 10 440 (kiçik barmaq batareyaları) üçün - 3,2, 24 330 üçün - 3,6 voltdur.
Demək olar ki, bütün batareyalar üçün boşalma zamanı gərginlik tədricən azalır. Unikal xüsusiyyətlərdən biri LiFePO4 batareyaları ilə işləyərkən gərginliyin sabitliyidir. Bunlara bənzər gərginlik xüsusiyyətləri nikel texnologiyasından (nikel-kadmium, nikel-metal hidrid) istifadə edərək hazırlanmış batareyalara malikdir.
Ölçüsündən asılı olaraq, litium dəmir fosfat batareyası tamamilə boşalana qədər 3,0 ilə 3,2 volt arasında güc verə bilir. Bu xüsusiyyət dövrələrdə istifadə edildikdə bu batareyalara daha çox üstünlüklər verir, çünki gərginliyin tənzimlənməsinə ehtiyacı praktiki olaraq aradan qaldırır.
Tam boşalma gərginliyi 2,0 volt təşkil edir ki, bu da istənilən litium texnologiyalı batareyanın qeydə alınmış ən aşağı boşalma həddidir. Bu batareyalar 2000 şarj və boşalma dövrünə bərabər olan xidmət müddətində liderdir. Kimyəvi quruluşunun təhlükəsizliyinə görə LiFePO4 batareyaları batareyaya yüksək cərəyan verildikdə xüsusi sürətləndirilmiş delta V üsulu ilə doldurula bilər.
Bir çox akkumulyator bu üsulla doldurulmağa tab gətirə bilmir, bu da həddindən artıq istiləşməyə və zədələnməyə səbəb olur. Litium dəmir fosfat batareyaları vəziyyətində bu üsuldan istifadə etmək nəinki mümkün, hətta tövsiyə olunur. Buna görə də, bu cür batareyaları doldurmaq üçün xüsusi şarj cihazları var. Əlbəttə ki, bu cür şarj cihazları başqa kimya ilə batareyalarda istifadə edilə bilməz. Forma faktorundan asılı olaraq, belə şarj cihazlarında olan litium-dəmir fosfat batareyaları 15-30 dəqiqə ərzində tam doldurula bilər.
LiFePO4 batareyaları sahəsində son inkişaflar istifadəçiyə təkmilləşdirilmiş iş temperaturu diapazonuna malik batareyalar təklif edir. Litium-ion batareyalar üçün standart diapazon -20 ilə +20 dərəcə Selsi arasında işləmək olsa da, litium dəmir fosfat batareyaları -30 ilə +55 aralığında mükəmməl işləyə bilər. Batareyanın təsvir ediləndən yuxarı və ya aşağı temperaturda doldurulması və ya boşaldılması batareyaya ciddi ziyan vuracaq.
Litium dəmir fosfat batareyaları digər litium-ion batareyalara nisbətən yaşlanma təsirlərinə daha az həssasdır. Yaşlanma, batareyanın istifadədə olmasından və ya rəfdə oturmasından asılı olmayaraq, zamanla tutumun təbii itkisidir. Müqayisə üçün, bütün litium-ion batareyaları hər il tutumlarının təxminən 10%-ni itirir. Litium dəmir fosfat yalnız 1,5% itirir.
Bu batareyaların çatışmazlıqlarından biri onların aşağı tutumudur ki, bu da digər litium-ion batareyalardan 14% azdır (və ya daha çox).
Ferrofosfat batareyasının təhlükəsizliyi
Bu tip akkumulyator bütün mövcud batareya növləri arasında ən təhlükəsizlərdən biri hesab olunur. LiFePO4 çox sabit bir kimyaya malikdir və boşalma zamanı (aşağı müqavimətli əməliyyatda) və yükləmə zamanı (batareyanı yüksək cərəyanla doldurarkən) ağır yüklərə yaxşı dözə bilir.
Fosfatlar kimyəvi cəhətdən təhlükəsiz olduğuna görə, bu batareyaların istismar müddəti bitdikdən sonra təkrar emal etmək daha asandır. Tərkibində təhlükəli kimyəvi maddələr olan bir çox batareyalar (məsələn, litium-kobalt) ətraf mühit təhlükəsini azaltmaq üçün əlavə təkrar emal proseslərindən keçməlidir.
Litium dəmir fosfat batareyalarının doldurulması
İnvestorların ferrofosfat kimyasına kommersiya marağının səbəblərindən biri onun sabitliyindən irəli gələn sürətli şarj imkanları idi. LiFePO4 batareyalarının konveyer istehsalı təşkil edildikdən dərhal sonra onlar tez doldurula bilən batareyalar kimi yerləşdirildi.
Bu məqsədlə xüsusi doldurucular istehsal olunmağa başladı. Artıq yuxarıda yazıldığı kimi, bu cür şarj cihazları digər batareyalarda istifadə edilə bilməz, çünki bu, onların həddindən artıq istiləşməsinə və ciddi şəkildə zədələnməsinə səbəb olacaqdır.
Bu akkumulyatorlar üçün xüsusi qurğu onları 12-15 dəqiqəyə doldura bilir. Ferrofosfat batareyaları adi şarj cihazları ilə də doldurmaq olar. Hər iki şarj rejimi ilə birləşdirilmiş şarj cihazı variantları da var. Ən yaxşı seçim, əlbəttə ki, şarj prosesini tənzimləyən bir çox variantı olan ağıllı şarj cihazlarından istifadə etmək olardı.
Litium dəmir fosfat batareya dizaynı
Litium dəmir fosfat LiFePO4 batareyası kimyəvi texnologiyadakı analoqları ilə müqayisədə daxili strukturunda heç bir xüsusi xüsusiyyətə malik deyil. Yalnız bir element dəyişdirildi - dəmir fosfatdan hazırlanmış katod. Anod materialı litiumdur (bütün litium-ion texnologiyalı batareyalarda litium anod var).
Hər hansı bir batareyanın işləməsi kimyəvi reaksiyanın geri çevrilməsinə əsaslanır. Əks halda, batareyanın daxilində baş verən proseslərə oksidləşmə və reduksiya prosesləri deyilir. Hər hansı bir batareya elektrodlardan ibarətdir - bir katod (minus) və anod (artı). Həmçinin hər hansı bir batareyanın içərisində bir ayırıcı var - xüsusi bir maye ilə hopdurulmuş gözenekli bir material - elektrolit.
Batareya boşaldıqda, litium ionları separator vasitəsilə katoddan anoda doğru hərəkət edərək yığılmış yükü (oksidləşmə) buraxır. Batareyanı doldurarkən litium ionları anoddan katoda əks istiqamətdə hərəkət edərək yük yığır (azalır).
Litium dəmir fosfat batareyalarının növləri
Bu kimyadakı hər şeyi dörd kateqoriyaya bölmək olar:
- Tam batareyalar.
- Paralelepipedlər şəklində böyük hüceyrələr.
- Paralelepipedlər şəklində kiçik hüceyrələr (prizmatik - 3,2 V LiFePO4 batareyaları).
- Kiçik düz batareyalar (paketlər).
- Silindrik batareyalar.
Litium dəmir fosfat batareyaları və hüceyrələri 12 ilə 60 volt arasında müxtəlif gərginlik dərəcələrinə malik ola bilər. Onlar bir çox cəhətdən ənənəvi iş dövrlərini qabaqlayır, daha yüksəkdir, çəkisi bir neçə dəfə aşağıdır və bir neçə dəfə daha sürətli doldurulur.
Bu kimyadan istifadə edən silindrik batareyalar həm ayrıca, həm də dövrədə istifadə olunur. Bu silindrik batareyaların ölçüləri çox fərqlidir: 14.500-dən (barmaq tipli) 32.650-ə qədər.
Litium dəmir fosfat batareyaları
Velosipedlər və elektrik dövrələri üçün ferrofosfat batareyaları xüsusi diqqətə layiqdir. Yeni dəmir-fosfat katodunun ixtirası ilə bu kimyaya əsaslanan digər akkumulyator növləri ilə yanaşı, təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərinə və daha az çəkisinə görə hətta adi velosipedlərdə də rahat istifadə edilə bilən xüsusi akkumulyatorlar çıxdı. Bu cür batareyalar dərhal velosipedlərini təkmilləşdirmək həvəskarları arasında populyarlıq qazandı.
Litium dəmir fosfat batareyaları bir neçə saat qayğısız velosiped sürməyə qadirdir, bu da onları keçmişdə tez-tez velosipedlərdə quraşdırılan daxili yanma mühərriklərinə layiqli rəqib edir. Tipik olaraq, bu məqsədlər üçün 48v LiFePO4 batareyaları istifadə olunur, lakin 25, 36 və 60 volt batareyaları almaq mümkündür.
Ferrofosfat batareyalarının tətbiqi
Bu kimyada batareyanın rolu şərhsiz aydındır. Prizmatiklər müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur - LiFePO4 3,2 v batareyaları. Daha böyük hüceyrələr günəş enerjisi və külək turbinləri üçün hüceyrələr kimi istifadə olunur. Ferrofosfat batareyaları elektrik nəqliyyat vasitələrinin dizaynında fəal şəkildə istifadə olunur.
Kiçik düz batareyalar telefonlar, noutbuklar və planşet kompüterlər üçün istifadə olunur. Elektron siqaretlər, radio ilə idarə olunan modellər və s. üçün müxtəlif forma faktorlarının silindrik batareyaları istifadə olunur.
