ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები EEMB - ტევადობის ნახევარი საკმარისია. Lifepo4 ბატარეების მახასიათებლები დამტენები და როგორ დავტენოთ LiFePo4

თანამედროვე ელექტრონიკა სულ უფრო დიდ მოთხოვნებს აყენებს ენერგიის წყაროების სიმძლავრესა და სიმძლავრეზე. მიუხედავად იმისა, რომ ნიკელ-კადმიუმის და ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეები უახლოვდება მათ თეორიულ საზღვრებს, ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიები ჯერ მხოლოდ დასაწყისშია.

Li-Fe (ლითიუმის ფოსფატი) ბატარეები გამოირჩევიან არა მხოლოდ მაღალი ტევადობით, არამედ სწრაფი დატენვით. სულ რაღაც 15 წუთში შეგიძლიათ ბატარეის სრულად დატენვა. გარდა ამისა, ასეთი ბატარეები საშუალებას იძლევა 10-ჯერ მეტი დატენვა-გამონადენი ციკლი, ვიდრე ჩვეულებრივი მოდელები. Li-Fe ბატარეის იდეა არის ელექტროდებს შორის ლითიუმ-იონის გაცვლის გააქტიურება. ნანონაწილაკების დახმარებით შესაძლებელი გახდა ელექტროდების გაცვლის ზედაპირის განვითარება და უფრო ინტენსიური იონური ნაკადის მიღება. ზედმეტი გათბობისა და ელექტროდების შესაძლო აფეთქების თავიდან ასაცილებლად, განვითარების ავტორებმა კათოდებში ლითიუმის/კობალტის ოქსიდის ნაცვლად გამოიყენეს ლითიუმი/რკინის ფოსფატი. ახალი მასალის არასაკმარისი ელექტრული გამტარობა ანაზღაურდება ალუმინის, მანგანუმის ან ტიტანის ნანონაწილაკების შეყვანით.

Li-Fe აკუმულატორების დასატენად უნდა გამოიყენოთ სპეციალური დამტენი, რომელზეც წერია, რომ ამ ტიპის დამტენს შეუძლია იმუშაოს Li-Fe ბატარეებთან, წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენ გაანადგურებთ ბატარეას!

უპირატესობები

• უსაფრთხო, გამძლე კორპუსი, განსხვავებით Li-Po ბატარეის გარსაცმებისაგან
• ულტრა სწრაფი დამუხტვა (7A დენით, სრული დამუხტვა 15 წუთში!!!)
• ძალიან მაღალი გამომავალი დენი 60A - ოპერაციული რეჟიმი; 132A - მოკლევადიანი რეჟიმი (10 წამამდე)
• თვითგამონადენი 3% 3 წლის განმავლობაში
• იმუშავეთ სიცივეში (-30 გრადუსამდე) სამუშაო თვისებების დაკარგვის გარეშე
• MTBF 1000 ციკლი (სამჯერ მეტი ვიდრე ნიკელის ბატარეები)

ხარვეზები

• საჭიროებს სპეციალურ დამტენს (არ თავსებადი LiPo დამტენებთან)
• უფრო მძიმე ვიდრე Li-Po
  

ცოტა ისტორია

Li-ion ბატარეები ორჯერ უფრო დიდია, ვიდრე მათი NiMH კოლეგები სიმძლავრით და თითქმის სამჯერ მეტი სიმძლავრის სიმჭიდროვე. Li-ion ენერგიის სიმკვრივე სამჯერ მეტია ვიდრე NiMH. Li-ion უძლებს ძალიან მაღალ გამონადენს, რასაც NiMH ბატარეები თეორიულადაც კი ვერ უძლებენ. NiMH ასევე უვარგისია მძლავრი პორტატული ინსტრუმენტებისთვის, რომლებიც ხასიათდებიან მაღალი პულსური დატვირთვით, დატენვას დიდი დრო სჭირდება და ჩვეულებრივ „ცოცხლობენ“ არაუმეტეს 500 ციკლისა. NiMH-ის შენახვა კიდევ ერთი მთავარი საკითხია. ეს ბატარეები განიცდიან ძალიან მაღალ თვითგანმუხტვას - თვეში 20%-მდე, ხოლო Li-ion-ისთვის ეს მაჩვენებელი მხოლოდ 2-5%-ია. NiMH ბატარეები ექვემდებარება ეგრეთ წოდებულ მეხსიერების ეფექტს, რომელიც ასევე დამახასიათებელია NiCd ბატარეებისთვის.

მაგრამ Li-ion ბატარეებს ასევე აქვთ თავისი ნაკლოვანებები. ისინი ძალიან ძვირია და საჭიროებენ კომპლექსურ მრავალდონიან ელექტრონულ საკონტროლო სისტემას მათი შეუქცევადი დეგრადაციისადმი მიდრეკილების გამო, თუ ისინი ძალიან ღრმად გამოიყოფა ან სპონტანური წვა მაღალი დატვირთვის ქვეშ. მათ ეს ევალებათ ელექტროდის მთავარ მასალას - ლითიუმის კობალტატს (LiCoO2). მეცნიერები რამდენიმე წელია იბრძვიან კობალტის შემცვლელის პოვნაზე. მომავლის მთავარი ელექტროდის მასალის პოზიციის კანდიდატები არიან სხვადასხვა ლითიუმის ნაერთები - მანგანატები, ტიტანატები, სტანატები, სილიკატები და სხვა. მაგრამ დღეს უდავო ფავორიტად ითვლება ლითიუმის ფეროფოსფატი Li-Fe, რომელიც პირველად იქნა მიღებული 1996 წელს ტეხასის უნივერსიტეტის პროფესორმა ჯონ გუდენაუმმა. დიდი ხნის განმავლობაში, ეს თემა თაროზე მტვერს აგროვებდა, რადგან Li-Fe არაფერი იყო გამორჩეული, გარდა იმისა, რომ იაფი იყო და მისი პოტენციალი შეუსწავლელი რჩებოდა. ყველაფერი შეიცვალა 2003 წელს A123 Systems-ის მოსვლასთან ერთად.

Li-Fe ბატარეების მახასიათებლები

ყველა Li-Fe ბატარეის მსგავსად, მას აქვს რამდენიმე ძირითადი ელექტრული პარამეტრი:

სრულად დამუხტული უჯრედის ძაბვა: Li-Fe-სთვის ეს არის დაახლოებით 3,65 ვ. ამ ტექნოლოგიის თავისებურებების გამო, ამ ელემენტებს ძალიან არ ეშინიათ გადატვირთვისა (ყოველ შემთხვევაში, ეს არ იწვევს ცეცხლს და აფეთქებას, როგორც ეს ხდება ლითიუმის კობალტატზე დაფუძნებულ Li-ion-ზე დაფუძნებულ ელემენტებთან). pol) თუმცა მწარმოებლები მკაცრად რეკომენდირებულია არ დატენოთ 3,9 ვ-ზე მეტი და მხოლოდ რამდენიმე დამუხტვა 4,2 ვ-მდე ელემენტის მთელი სიცოცხლის განმავლობაში.

სრულად დაცლილი უჯრედის ძაბვა:აქ მწარმოებლების რეკომენდაციები გარკვეულწილად განსხვავდება. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, ყველა ტიპის ბატარეის მუშაობის პრაქტიკიდან გამომდინარე, დადგინდა, რომ რაც უფრო მცირეა გამონადენის სიღრმე, მით მეტი ციკლი შეიძლება გადარჩეს ამ ბატარეას და ენერგიის რაოდენობა, რომელიც მოდის ბოლო 0,5 ვოლტზე. გამონადენი (Li-Fe-სთვის) მისი სიმძლავრის მხოლოდ რამდენიმე პროცენტია.

შუა წერტილის ძაბვა:ამ ტექნოლოგიის ელემენტებისთვის, სხვადასხვა მწარმოებლები ცვალებადობენ (აცხადებენ) 3.2 ვ-დან 3.3 ვ-მდე. შუა წერტილის ძაბვა არის ძაბვა, რომელიც გამოითვლება გამონადენის მრუდის საფუძველზე და გამიზნულია ბატარეის საერთო სიმძლავრის გამოსათვლელად, რომელიც გამოიხატება Wh-ში (ვატ.საათი ამისთვის, შუა წერტილის ძაბვა მრავლდება მიმდინარე სიმძლავრეზე, ე.ი მაგალითად, თქვენ გაქვთ უჯრედი, რომლის სიმძლავრეა 1.1Ah და ძაბვის შუა წერტილი არის 3.3V, მაშინ მისი საერთო სიმძლავრეა 3.3*1.1=3.65Wh. (ბევრი ადამიანი ხშირად ურევს შუა წერტილის ძაბვას სრულად დამუხტულ უჯრედის ძაბვას.)

ამასთან დაკავშირებით, მე მინდა გავამახვილო ყურადღება ბატარეების მუშაობის მახასიათებლებზე, უფრო ზუსტად კი 36V და 48V Li-Fe ბატარეების შუა წერტილის ძაბვაზე. ასე რომ, 36V და 48V ძაბვები მითითებულია პირობითად ტყვიის მჟავა ბატარეასთან მიმართებაში, რაც ბევრისთვის უფრო ნაცნობია, უფრო ზუსტად 3 ან 4 12V ტყვიის მჟავა ბატარეის შუა წერტილის ძაბვაზე, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში. 36V Li-Fe ბატარეას აქვს 12 უჯრედი (ელემენტი) დაკავშირებული სერიაში, რაც არის 3.2*12=38.4V (48V ბატარეისთვის 3.2*16=51.2V), რაც ოდნავ აღემატება ტყვიის მჟავა ბატარეების საშუალო რაოდენობას. ანუ თანაბარი ტევადობით (Ah) Li-Fe ბატარეას აქვს უფრო დიდი საერთო სიმძლავრე, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეას.

ამ დროისთვის, Li-Fe უჯრედების წარმოების მთავარი საწარმოო ბაზა ჩინეთია. არის როგორც ცნობილი კომპანიების (A123System, BMI) ასევე უცნობი კომპანიების ქარხნები. მზა ბატარეების ბევრი გამყიდველი (რომლებიც მათ ყიდიან საცალო ვაჭრობაში) ამტკიცებენ, რომ ისინი თავად უჯრედების მწარმოებლები არიან, რაც სიმართლეს არ შეესაბამება. ელემენტების მსხვილი მწარმოებლები, რომლებიც აწარმოებენ მილიონობით ცალი წელიწადში, არ არიან დაინტერესებულნი საცალო მომხმარებლებთან მუშაობით და უბრალოდ უგულებელყოფენ კითხვებს ათობით ელემენტის გაყიდვის შესახებ, ან სთავაზობენ შესყიდვებს რამდენიმე ათასი ცალი მოცულობით. ასევე არის მცირე საწარმოები, სადაც ნახევრად ხელნაკეთი ელემენტები იწარმოება მცირე პარტიებში, მაგრამ ასეთი ელემენტების ხარისხი უკიდურესად დაბალია, ამის მიზეზი მაღალი ხარისხის მასალების, აღჭურვილობის ნაკლებობა და დაბალი ტექნოლოგიური დისციპლინაა. ასეთ ელემენტებს აქვთ ძალიან დიდი ცვალებადობა სიმძლავრეში და შიდა წინააღმდეგობას თუნდაც ერთ პარტიაში. ასევე მზა ბატარეების აწყობის ბაზარზე არის მსხვილი მწარმოებლების მიერ წარმოებული უჯრედები, მაგრამ იმის გამო, რომ ისინი არ იქნა უარყოფილი გარკვეული პარამეტრების მიხედვით (ტევადობა, შიდა წინააღმდეგობა, ძაბვის ვარდნა შენახვის დროს), ისინი არ აღწევს ბაზარზე და უნდა გადამუშავდეს. ეს ელემენტები არის მცირე ხელნაკეთი საწარმოების მიერ ბატარეების შეკრების საფუძველი. მთავარი განსხვავება ასეთ ელემენტებსა და მსხვილი მწარმოებლების მიერ წარმოებულ სტანდარტული ხარისხის ელემენტებს შორის არის ნიშნების ნაკლებობა თითოეულ ელემენტზე. მარკირება გამოიყენება მწარმოებელში საბოლოო ტესტების დროს და ემსახურება როგორც მწარმოებლის იდენტიფიკატორს, წარმოების თარიღსა და ცვლილებას. ეს ინფორმაცია აუცილებელია მსხვილი მწარმოებლებისთვის, რათა შემდგომში გააკონტროლონ ელემენტების ხარისხი ექსპლუატაციის დროს და ჩივილების შემთხვევაში, შეძლონ პრობლემის მიზეზის პოვნა. როგორც თავად გესმით, მათთვის, ვინც ელემენტებს ხელოსნურ პირობებში აწარმოებს, ასეთ ოპერაციას აზრი არ აქვს.
ამ ბმულების გამოყენებით შეგიძლიათ ნახოთ ელემენტების ყველაზე ცნობილი მწარმოებლების ტესტები:

• http://www.zeva.com.au/tech/LiFePO4.php

სხვათა შორის, საინტერესო ის არის, რომ შემოწმების შედეგების საფუძველზე, თითქმის ყველა მწარმოებელი აცხადებს, რომ ტევადობა უფრო მაღალია, ვიდრე ხელმისაწვდომია (გამონაკლისი არის A123 სისტემა), ხოლო Huanyu-ს, ზოგადად, მეოთხედით დაბალია ვიდრე დეკლარირებული.

მოულოდნელი აღმოჩენა

A123 Systems უჩვეულო კომპანიაა. საუბარში მისი თანამშრომლები, რიგითი ინჟინრებიდან პრეზიდენტამდე, ხშირად იმეორებენ ერთ ფრაზას, რომელიც ამ დღეებში ხშირად არ გესმით: „ჩვენ მხოლოდ გზის დასაწყისში ვართ. მას შემდეგ რაც ვიარეთ ბოლომდე, ჩვენ შევცვლით სამყაროს! ” A123 Systems-ის ისტორია 2000 წლის ბოლოს დაიწყო მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) პროფესორ იეტ მინ ჩანგის ლაბორატორიაში. ჩანგმა, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში მუშაობდა Li-ion ტექნოლოგიაზე, თითქმის შემთხვევით აღმოაჩინა საოცარი ფენომენი. ელექტროდის მასალების კოლოიდური ხსნარზე გარკვეული ზემოქმედებით, ბატარეის სტრუქტურამ დაიწყო საკუთარი თავის რეპროდუცირება! მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები მრავალ ფაქტორზე იყო დამოკიდებული - თავად ნაწილაკების ზომაზე, ფორმასა და რაოდენობაზე, ელექტროლიტის თვისებებზე, ელექტრომაგნიტურ ველზე და ტემპერატურაზე. ჩანგმა ჩაატარა ელექტროდის ნანომასალების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების დეტალური კვლევები და დაადგინა სპონტანური თვითორგანიზაციის პროცესის დაწყების ძირითადი პარამეტრები. მიღებულ ბატარეებს ჰქონდათ სპეციფიური სიმძლავრე, რომელიც ერთი მესამედით აღემატებოდა ჩვეულებრივ ლითიუმის კობალტატის ბატარეებს და უძლებდა ასობით დამუხტვა-დამუხტვის ციკლს. ელექტროდების მიკროსტრუქტურამ, ბუნებრივად შექმნილმა, შესაძლებელი გახადა მთლიანი აქტიური ზედაპირის ფართობის გაზრდა სიდიდის ბრძანებით და დააჩქარა იონური გაცვლა, რამაც თავის მხრივ გაზარდა ბატარეის სიმძლავრე და შესრულება.

ჩანგის მეთოდით თვითორგანიზება ასეთია: მომავალი ბატარეის კორპუსში თავსდება კობალტის ოქსიდისა და გრაფიტის ნანონაწილაკების ნარევი, ემატება ელექტროლიტი და იქმნება საჭირო გარე პირობები - ტემპერატურა, ელექტრომაგნიტური ველი და წნევა. კობალტის ოქსიდის ნაწილაკები ერთმანეთისკენ იზიდავს, მაგრამ იგერიებს გრაფიტის ნაწილაკებს. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები წონასწორობას არ მიაღწევენ. შედეგად, წარმოიქმნება ანოდ-კათოდური წყვილი, რომელიც მთლიანად გამოყოფილია ინტერფაზით - ელექტროლიტით. ნანონაწილაკების იდენტური ზომის გამო, ჩანგმა შეძლო ბატარეის ნიმუშების შექმნა მითითებული სიმძლავრისა და შესრულების პარამეტრებით ლაბორატორიულ პირობებში. ამ ფენომენის შემდგომი შესწავლა და მასზე დაფუძნებული წარმოების ტექნოლოგიის განვითარება ფანტასტიკურ პერსპექტივებს გვპირდებოდა. ჩანგის გამოთვლებით, ბატარეის სიმძლავრე შესაძლოა გაორმაგდეს არსებულ ანალოგებთან შედარებით და ღირებულება განახევრდეს. თვითორგანიზაციის მეთოდმა შესაძლებელი გახადა ნებისმიერი ფორმის ბატარეების შექმნა, ვიდრე ასანთის თავი, მათ შორის უშუალოდ თავად ამჟამინდელი მომხმარებლების შიგნით.

გადადით დიდ ბიზნესში

იმ დროს ელექტროქიმიური ინჟინერი ბარტ რაილი მუშაობდა American Semiconductor-ში, რომელიც აწარმოებდა ნახევარგამტარების ფართო სპექტრს. მას დიდი ხნის ნაცნობობა და საერთო სამეცნიერო ინტერესები ჰქონდა ჩანგთან. როდესაც ჩანგმა რაილის უთხრა თავისი მოულოდნელი აღმოჩენის შესახებ, თვითორგანიზაციის ფენომენზე დაფუძნებული ბიზნესის შექმნის იდეა თითქმის მაშინვე დაიბადა. მაგრამ არცერთ მათგანს არ ჰქონდა წარმოდგენა, თუ როგორ იქმნება კომპანიები. A123 Systems-ის მესამე დამფუძნებელი იყო რიკ ფულაპი, მეწარმე, რომელმაც იცის როგორ გადააქციოს კარგი იდეები დიდ ფულად. 26 წლის ასაკში ფულაპმა უკვე შექმნა ხუთი კომპანია ნულიდან და გაუშვა ისინი დიდ ბიზნესში. ერთ დღეს, MIT-ის სამეცნიერო ჟურნალში ფულაპს წააწყდა პროფესორ ჩანგის სტატია ლითიუმ-იონის ტექნოლოგიაზე. რიკმა წაკითხული ვერაფერი გაიგო, პროფესორის ტელეფონის ნომერი აკრიფა. ნახშირბადის ნანობოჭკოვანი ბიზნესში შესვლის შეთავაზების საპასუხოდ, ჩანგმა უპასუხა, რომ მას უკეთესი იდეა ჰქონდა და ფულაპს დილამდე ვერ ეძინა.

უპირველეს ყოვლისა, პარტნიორებმა შეძლეს მიიღონ ლიცენზია MIT-ისგან ბატარეის თვითორგანიზაციის ტექნიკის სამრეწველო გამოყენებისთვის და შეიძინეს უფლებები ჩანგის ლაბორატორიაში მოპოვებულ კათოდური მასალაზე - ლითიუმის რკინის ფოსფატი. მას არაფერი ჰქონდა საერთო თვითორგანიზაციის ფენომენთან, მაგრამ ფულაპმა გადაწყვიტა, რომ Li-Fe-ზე უფლებები არ დააზარალებს. არ დაუშვათ სიკეთე ფუჭად! გარდა ამისა, ჩანგმა მიიღო სპეციალური გრანტი Li-Fe-ზე კვლევის გასაგრძელებლად. 2001 წლის სექტემბერში რიკ ფულაპი უკვე ტრიალებდა საწარმოს ფონდებში სახსრების საძიებლად. მან მოახერხა კონკურენციის შექმნა ინვესტორებს შორის, რაც ამძაფრებდა მას უფრო და უფრო მეტი პრესის ინფორმაციით Li-ion ბატარეების ფანტასტიკური ბაზრის პერსპექტივების შესახებ.

უკვე 2001 წლის დეკემბერში, პირველი 8 მილიონი დოლარი ჩაირიცხა კომპანიის ანგარიშებზე, პროექტზე მუშაობის დაწყებიდან ოთხი თვის შემდეგ, 2002 წლის აპრილში, მობილური ელექტრონიკის ლიდერები Motorola და Qualcomm შევიდნენ ბიზნესში, რომლებმაც დაინახეს უზარმაზარი პოტენციალი ახალ ტექნოლოგიაში. ბარტ რაილი ღიმილით იხსენებს, როგორ გადახტა ფულაპმა კონფერენციაზე Qualcomm-ის ვიცე-პრეზიდენტ პოლ ჯეიკობსთან. ერთ წუთში, ჯეიკობსს ქურთუკის ლანგზე თითქმის ეჭირა, რიკმა შეძლო გარკვევით აუხსნა ჯეიკობს A123 ტექნოლოგიის უპირატესობა კონკურენტებთან შედარებით და რამდენიმე წამის შემდეგ მან დაუსვა კითხვა - ინვესტიცია დღესვე, ხვალ იქნება. გვიანია! და რამდენიმე დღის შემდეგ ჯეიკობსმა სწორი გადაწყვეტილება მიიღო. მალე A123-ის ინვესტორები შედიოდნენ: ცნობილი კომპანია Sequoia Capital, რომლის ფულით ერთ დროს შექმნა Google და Yahoo, General Electric, Procter & Gamble და მრავალი სხვა დიდი კომპანია.

სარეზერვო პარაშუტი

2003 წლის დასაწყისისთვის სამუშაოები შეჩერდა. აღმოჩნდა, რომ პერსპექტიული ტექნოლოგია მხოლოდ ნაწილობრივ მუშაობს - თვითორგანიზაციის პროცესი არასტაბილური აღმოჩნდა. სერიოზული სირთულეები წარმოიშვა ელექტროდის ნანომასალის ნაწილაკების წარმოების ტექნოლოგიასთან დაკავშირებით, რომლებიც ერთგვაროვანია ზომითა და თვისებებით. შედეგად, პროდუქტის შესრულება მერყეობდა გამორჩეულიდან გამოუსადეგარამდე. მიღებული ბატარეების მომსახურების ვადა მნიშვნელოვნად ჩამორჩებოდა არსებულ ანალოგებს ელექტროდების კრისტალური მედის სისუსტის გამო. ის უბრალოდ დაიშალა რამდენიმე გამონადენის ციკლის განმავლობაში. ჩანგი მიხვდა, რომ იდეალური ბატარეებისთვის სამრეწველო ტექნოლოგიის შექმნა ჯერ კიდევ ძალიან შორს იყო. პროექტი იფეთქებს...

იმ დროისთვის ლითიუმის ფეროფოსფატზე მუშაობამ მოულოდნელი შედეგი გამოიღო. თავდაპირველად, რკინის ფოსფატის ელექტრული თვისებები ძალიან მოკრძალებული ჩანდა. Li-Fe-ის უპირატესობა LiCoO2-თან შედარებით იყო მისი არატოქსიკურობა, დაბალი ღირებულება და ნაკლები მგრძნობელობა სითბოს მიმართ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ფეროფოსფატი მნიშვნელოვნად ჩამორჩებოდა კობალტატს - 20% ენერგეტიკული ინტენსივობით, 30% პროდუქტიულობით და საოპერაციო ციკლების რაოდენობით. ეს ნიშნავს, რომ პირველადი Li-Fe-სგან დამზადებული კათოდური ბატარეა არ იყო შესაფერისი მობილური ელექტრონიკისთვის, სადაც სიმძლავრე გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს. ფეროფოსფატი საჭიროებდა ღრმა მოდიფიკაციას. ჩანგმა დაიწყო ექსპერიმენტები ელექტროდის სტრუქტურაში ნიობიუმის და სხვა ლითონების დამატებით და ცალკეული Li-Fe ნაწილაკების ზომის ას ნანომეტრამდე შემცირებით. და მასალა ფაქტიურად გარდაიქმნა! ათასობითჯერ გაზრდილი აქტიური ზედაპირის და გაუმჯობესებული ელექტრული გამტარობის წყალობით, ოქროსა და სპილენძის შემოღების გამო, ნანოსტრუქტურული Li-F-ისგან დამზადებული კათოდური ბატარეები ათჯერ აჭარბებდა ჩვეულებრივ კობალტს გამონადენის დენებში. დროთა განმავლობაში ელექტროდების კრისტალური სტრუქტურა პრაქტიკულად არ ცვდებოდა. ლითონების დამატებამ გააძლიერა იგი, ისევე როგორც გამაგრება აძლიერებს ბეტონს, ამიტომ ბატარეის ციკლების რაოდენობა ათჯერ გაიზარდა - 7000-მდე! სინამდვილეში, ასეთ ბატარეას შეუძლია გაუძლოს მოწყობილობების რამდენიმე თაობას, რომელსაც ის კვებავს. გარდა ამისა, Li-Fe-სთვის წარმოების ტექნოლოგიაში ახალი არაფერი უნდა შექმნილიყო. ეს იმას ნიშნავდა, რომ პროდუქტი, რომელიც რაილიმ, ჩანგმა და ფულაპმა გააკეთეს, მზად იყო დაუყოვნებელი მასობრივი წარმოებისთვის.

"თუ თქვენ ხართ მცირე კომპანია შეზღუდული დაფინანსებით, თქვენ მიდრეკილნი ხართ ფოკუსირდეთ ერთ რამეზე", - ამბობს რაილი. – მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ჯიბეში ორი იდეა გვქონდა! ინვესტორები ითხოვდნენ პროექტის თავდაპირველ თემაზე მუშაობის გაგრძელებას და ნანოფოსფატის უკეთეს დრომდე დატოვებას. მაგრამ ჩვენ ეს ჩვენი გზით გავაკეთეთ. ახალ მიმართულებაზე ინჟინრების მცირე გუნდი გავგზავნეთ. მათ მიეცათ კონკრეტული მიზანი – შეემუშავებინათ კათოდური ნანომასალების სამრეწველო წარმოების ტექნოლოგია“. როგორც მოგვიანებით გაირკვა, ამ ჯიუტმა გადაწყვეტილებამ გადაარჩინა მთელი პროექტი კოლაფსისგან. ნანოფოსფატის პირველი აშკარა წარმატებების შემდეგ, შემდგომი მუშაობა თვითორგანიზაციაზე შეჩერდა, მაგრამ არ დავიწყებია. ყოველივე ამის შემდეგ, ისტორია შეიძლება ოდესმე განმეორდეს ზუსტად საპირისპიროდ.

სამრეწველო გიგანტი

ფაქტიურად ერთი თვის შემდეგ, A123-მა გააფორმა საბედისწერო კონტრაქტი ცნობილ კომპანია Black & Decker-თან. გაირკვა, რომ Black & Decker-ი რამდენიმე წელია ავითარებდა ახალი თაობის სამშენებლო ელექტრული ხელსაწყოებს – მობილურ და მძლავრ პორტატულ მოწყობილობებს. მაგრამ ახალი პროდუქტის დანერგვა გადაიდო შესაბამისი მიმდინარე წყაროს არარსებობის გამო. NiMH და NiCd ბატარეები არ იყო შესაფერისი კომპანიისთვის წონის, ზომისა და შესრულების მახასიათებლების მიხედვით. ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონის ბატარეები საკმაოდ ტევადი იყო, მაგრამ არ იძლეოდა მაღალი დატვირთვის დენს და, სწრაფად გამორთვისას, იმდენად ცხელდებოდა, რომ ცეცხლის გაჩენა შეეძლოთ. გარდა ამისა, მათი დამუხტვისთვის საჭირო დრო ძალიან დიდი იყო და პორტატული ხელსაწყო ყოველთვის მზად უნდა იყოს. ამ მიზნებისათვის იდეალური იყო A123 ბატარეები. ისინი ძალიან კომპაქტური, ძლიერი და აბსოლუტურად უსაფრთხო იყო. 80%-მდე სიმძლავრის დატენვის დრო მხოლოდ 12 წუთი იყო, ხოლო პიკური დატვირთვის დროს Li-Fe ბატარეებმა განავითარეს სიმძლავრე, რომელიც აღემატებოდა საკაბელო ხელსაწყოებს! მოკლედ, Black & Decker-მა იპოვა ზუსტად ის, რასაც ეძებდა.

იმ დროისთვის A123-ს ჰქონდა მხოლოდ პროტოტიპის ბატარეა, რომლის ზომაც იყო, Black & Decker-ს კი მილიონობით რეალური ბატარეა სჭირდებოდა. ფულაპმა და რაილიმ უზარმაზარი სამუშაო შეასრულეს საკუთარი წარმოების ობიექტების შესაქმნელად და ხელშეკრულების ხელმოწერიდან ერთი წლის განმავლობაში დაიწყეს კომერციული პროდუქციის სერიული წარმოება ჩინეთში. Fulap-ის ენერგიამ და სწრაფვამ Black & Decker-თან გარიგების დროს საშუალება მისცა A123-ს სწრაფად შესულიყო დიდ ინდუსტრიულ წრეში. ექვს წელზე ნაკლებ დროში მასაჩუსეტსის კომპანია სუფთა იდეიდან გადაიზარდა დიდ კვლევით და წარმოების კომპლექსად ექვსი ქარხნით და 900 თანამშრომელი პერსონალით. დღეს A123 Systems ფლობს 120 პატენტს და პატენტს ელექტროქიმიის სფეროში და მისი ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიების კვლევის ცენტრი საუკეთესოდ ითვლება ჩრდილოეთ ამერიკაში.

მაგრამ კომპანია აქ არ ჩერდება. გასული წელიწადნახევრის განმავლობაში, ორიგინალური ნანოფოსფატის თვისებები რადიკალურად გაუმჯობესდა და შეიქმნა ელექტროლიტების ახალი ტიპები. შეიქმნა უფრო მოწინავე და საიმედო ელექტრონული დატენვის კონტროლის სისტემები. რამდენიმე ტიპის ბატარეის პაკეტის დიზაინი შემუშავებულია ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგში გამოსაყენებლად. მაგრამ მთავარი წინგადადგმული ნაბიჯი, რა თქმა უნდა, არის ბატარეის შემუშავება მომავალი Chevrolet Volt ჰიბრიდული მანქანისთვის.

აკუმულატორის წარმოების ტექნოლოგიები არ დგას და Ni-Cd (ნიკელ-კადმიუმი) და Ni-MH (ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდი) ბატარეები თანდათან იცვლება ბაზარზე ბატარეებით...

კომპანიების სია, რომლებიც აწარმოებენ ლითიუმ-იონურ (Li-ion), ლითიუმ-პოლიმერულ (Li-Po), ლითიუმ-ფოსფატის (Li-Fe / LiFePO4) ბატარეებს მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყანაში. მწარმოებლის სახელი მდებარეობა...

თანამედროვე აღჭურვილობა დღითიდღე უფრო რთული და მძლავრი ხდება. მაღალი ტექნოლოგიების სტანდარტები აყენებს გაზრდილ მოთხოვნებს ბატარეებზე, რომლებიც ახლა უნდა აერთიანებს მაღალ შესრულებას, ენერგოეფექტურობას და ენერგიის გაზრდილ რეზერვებს.

ახალი ტიპის ელექტრომოწყობილობის დანერგვა წარმოებაში, ტექნოლოგიური პროცესის დაჩქარება - ეს ყველაფერი ზრდის მოთხოვნებს ენერგიის წყაროებზე და თანამედროვე ბატარეები მათ ყოველთვის ვეღარ აკმაყოფილებენ. ამ პრობლემის გადასაჭრელად მწარმოებლებმა აიღეს გზა ლითიუმ-იონის ტექნოლოგიის გაუმჯობესებისკენ. ასე დაიბადა ლითიუმის რკინის ფოსფატი, რომელიც ლითიუმის იონური ბატარეების იდეოლოგიური შთამომავალია.

ისტორიული ცნობა

LiFePO4, ან LFP, ოლივინების ოჯახის ბუნებრივად არსებული მინერალი, პირველად აღმოაჩინა 1996 წელს ტეხასის უნივერსიტეტის მეცნიერმა ჯონ გუდენაუმ, რომელიც ეძებდა გზებს Li-ion ენერგიის წყაროების გასაუმჯობესებლად. აღსანიშნავია ის ფაქტი, რომ ამ მინერალს ჰქონდა ნაკლები ტოქსიკურობა და უფრო მაღალი თერმული სტაბილურობა, ვიდრე იმ დროისთვის ცნობილი ყველა ელექტროდი.

გარდა ამისა, ის ბუნებრივ გარემოში აღმოჩნდა და უფრო დაბალი ღირებულება ჰქონდა. LiFePO4-ზე დაფუძნებული ელექტროდების მთავარი მინუსი იყო მათი დაბალი ელექტრული სიმძლავრე, რის გამოც ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეა აღარ იყო განვითარებული.

ამ მიმართულებით კვლევა განახლდა 2003 წელს. მეცნიერთა ჯგუფი მუშაობდა ფუნდამენტურად ახალი ბატარეების შექმნაზე, რომლებიც ჩაანაცვლებდნენ იმ დროისთვის ყველაზე მოწინავე Li-ion ბატარეებს. პროექტით დაინტერესდნენ ისეთი მსხვილი კომპანიები, როგორიცაა Motorola და Qualcomm, რამაც დააახლოვა ბატარეების გამოჩენა LiFePO4 კათოდური ელემენტებით.

ბატარეა LiFePO4-ზე დაფუძნებული

ეს ტიპი იყენებს იმავე ტექნოლოგიას ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რასაც ჩვენ შევეჩვიეთ ლითიუმ-იონური უჯრედები. თუმცა, მათ შორის არაერთი მნიშვნელოვანი განსხვავებაა. პირველ რიგში, ეს არის საკუთარი ტიპის BMS-ის გამოყენება - მართვის სისტემა, რომელიც იცავს ელექტრო ბატარეებს გადატვირთვისა და ძლიერი გამონადენისგან, ზრდის მომსახურების ხანგრძლივობას და ხდის ენერგიის წყაროს უფრო სტაბილურს.

მეორეც, LiFePO4, განსხვავებით LiCoO2, ნაკლებად ტოქსიკურია. ამ ფაქტმა საშუალება მოგვცა აგვეცილებინა გარემოს დაბინძურებასთან დაკავშირებული მთელი რიგი პრობლემები. კერძოდ, შეამცირეთ კობალტის გამონაბოლქვი ატმოსფეროში ბატარეის არასათანადო განადგურების გამო.

დაბოლოს, ერთიანი LFP სტანდარტების არარსებობის გამო, ელემენტებს აქვთ განსხვავებული ქიმიური შემადგენლობა, რაც იწვევს მოდელების ტექნიკური მახასიათებლების ცვალებადობას ფართო დიაპაზონში. გარდა ამისა, ამ ელექტრომომარაგების მომსახურება უფრო რთულია და უნდა შეესაბამებოდეს გარკვეულ წესებს.

სპეციფიკაციები

აღსანიშნავია, რომ ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები 48 ვოლტი, 36 ვოლტი და 60 ვოლტი მზადდება ცალკეული უჯრედების სერიაში შეერთებით, რადგან მაქსიმალური ძაბვა ერთ LFP განყოფილებაში არ შეიძლება აღემატებოდეს 3,65 ვ. ამიტომ, თითოეული ბატარეის ტექნიკური მაჩვენებლები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. ერთმანეთისგან - ეს ყველაფერი დამოკიდებულია შეკრებაზე და სპეციფიკურ ქიმიურ შემადგენლობაზე.

ტექნიკური მახასიათებლების გასაანალიზებლად წარმოგიდგენთ ერთი ცალკეული უჯრედის ნომინალურ მნიშვნელობებს.

თითოეული ცალკეული უჯრედის შესაძლებლობების საუკეთესო განხორციელება მიღწეული იქნა Everexceed ბატარეაში. Everexceed ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებს აქვთ ხანგრძლივი მომსახურების ვადა. საერთო ჯამში, მათ შეუძლიათ გაუძლონ 4 ათასამდე დატენვა-განმუხტვის ციკლს ტევადობის დაკარგვით 20% -მდე, ხოლო ენერგიის რეზერვი ივსება 12 წუთში. ამის გათვალისწინებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ Everexceed ბატარეები LFP ელემენტების ერთ-ერთი საუკეთესო წარმომადგენელია.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

მთავარი უპირატესობა, რომელიც განასხვავებს ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეას სხვა ტიპის ბატარეებისგან, არის გამძლეობა. ასეთ ელემენტს შეუძლია გაუძლოს 3000-ზე მეტ დამუხტვა-განმუხტვის ციკლს, როდესაც ელექტროენერგიის დონე ეცემა 30%-მდე და 2 ათასზე მეტს, როცა ის 20%-მდე ეცემა. ამის წყალობით, ბატარეის საშუალო ხანგრძლივობა დაახლოებით 7 წელია.

სტაბილური დატენვის დენი LFP ელემენტების მეორე მნიშვნელოვანი უპირატესობაა. გამომავალი ძაბვა რჩება 3.2 ვ-ზე, სანამ დამუხტვა მთლიანად არ ამოიწურება. ეს ამარტივებს გაყვანილობის დიაგრამას და გამორიცხავს ძაბვის რეგულატორების გამოყენების აუცილებლობას.

უმაღლესი პიკური დენი მათი მესამე უპირატესობაა. ბატარეის ეს თვისება მათ საშუალებას აძლევს გამოიმუშავონ მაქსიმალური სიმძლავრე ულტრა დაბალ ტემპერატურაზეც კი. ამ თვისებამ აიძულა ავტომწარმოებლები გამოიყენონ ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები, როგორც ენერგიის ძირითადი წყარო ბენზინისა და დიზელის ძრავების გაშვებისას.

ყველა წარმოდგენილ უპირატესობასთან ერთად, LiFePO4 ბატარეებს აქვთ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი - დიდი წონა და ზომა. ეს ზღუდავს მათ გამოყენებას გარკვეული ტიპის მანქანებსა და ელექტრო მოწყობილობებში.

ოპერაციის მახასიათებლები

თუ ყიდულობთ მზა ლითიუმ-ფოსფატის ბატარეებს, მაშინ არ შეგექმნებათ სირთულეები მოვლასთან და ექსპლუატაციასთან დაკავშირებით. ეს ყველაფერი იმის დამსახურებაა, რომ მწარმოებლები აშენებენ BMS დაფებს ასეთ ელემენტებში, რაც ხელს უშლის გადატვირთვას და ხელს უშლის ელემენტის უკიდურესად დაბალ დონეზე დაცლას.

მაგრამ თუ თქვენ ყიდულობთ ცალკეულ უჯრედებს (მაგალითად, კალმის უჯრედის ბატარეებს), მაშინ თქვენ თავად მოგიწევთ აკონტროლოთ დატენვის დონე. როდესაც დამუხტვა დაეცემა კრიტიკულ დონეს ქვემოთ (2.00 ვ-ზე ქვემოთ), სიმძლავრე დაიწყებს სწრაფად ვარდნას, რაც შეუძლებელს გახდის უჯრედების დატენვას. თუ პირიქით, თქვენ დაუშვებთ გადატვირთვას (3,75 ვ-ზე მეტი), უჯრედი უბრალოდ ადიდდება გამოთავისუფლებული გაზების გამო.

თუ თქვენ იყენებთ მსგავს ბატარეას ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებისთვის, მაშინ 100% დატენვის შემდეგ თქვენ უნდა გათიშოთ იგი, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ბატარეა ადიდდება ელექტრო დენის გადაჭარბებული გაჯერების გამო.

ოპერაციული წესები

თუ თქვენ აპირებთ ლითიუმ-ფოსფორის ბატარეების გამოყენებას არა ციკლურ რეჟიმში, არამედ ბუფერულ რეჟიმში, მაგალითად, როგორც კვების წყარო UPS-ისთვის ან მზის ბატარეასთან ერთად, მაშინ უნდა იზრუნოთ, რომ დატენვის დონე 3.40-მდე შეამციროთ. -3,45 V. გაუმკლავდეს ამ ამოცანას ეხმარება "ჭკვიანი" დამტენები, რომლებიც ავტომატურ რეჟიმში ჯერ მთლიანად ავსებენ ენერგომომარაგებას და შემდეგ აქვეითებენ ძაბვის დონეს.

ექსპლუატაციის დროს საჭიროა უჯრედების ბალანსის მონიტორინგი ან სპეციალური დამაბალანსებელი დაფების გამოყენება (ისინი უკვე ჩაშენებულია ელექტრომობილის ბატარეაში). უჯრედის დისბალანსი არის მდგომარეობა, როდესაც მოწყობილობის საერთო ძაბვა რჩება ნომინალურ დონეზე, მაგრამ უჯრედის ძაბვა განსხვავებული ხდება.

ეს ფენომენი ხდება ცალკეული მონაკვეთების წინააღმდეგობის განსხვავებისა და მათ შორის ცუდი კონტაქტის გამო. თუ უჯრედებს აქვთ სხვადასხვა ძაბვა, მაშინ ისინი არათანაბრად იტენიან და იხსნება, რაც საგრძნობლად ამცირებს ბატარეის მუშაობის ხანგრძლივობას.

ბატარეის გაშვება

ცალკეული უჯრედებიდან აწყობილი ლითიუმ-ფოსფორის ბატარეების გამოყენებამდე სიფრთხილე უნდა იქნას მიღებული სისტემის დაბალანსებაზე, ვინაიდან სექციებს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული დატენვის დონე. ამისათვის ყველა კომპონენტი დაკავშირებულია ერთმანეთთან პარალელურად და დაკავშირებულია გამსწორებელთან და დამტენთან. ამ გზით დაკავშირებული უჯრედები უნდა იყოს დამუხტული 3.6 ვ.

ელექტრო ველოსიპედისთვის ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეის გამოყენებისას, ალბათ შენიშნეთ, რომ მუშაობის პირველ წუთებში ბატარეა გამოიმუშავებს მაქსიმალურ სიმძლავრეს, შემდეგ კი დამუხტვა სწრაფად ეცემა 3,3-3,0 ვ-მდე. ნუ შეგეშინდებათ ამის, რადგან ეს არის ნორმალური ბატარეის მუშაობა. ფაქტია, რომ მისი ძირითადი სიმძლავრე (დაახლოებით 90%) სწორედ ამ დიაპაზონშია.

დასკვნა

ეფექტურობა 20-30%-ით მეტია, ვიდრე სხვა ბატარეები. ამავდროულად, ისინი ძლებენ 2-3 წლით მეტს, ვიდრე ელექტროენერგიის სხვა წყაროები და ასევე უზრუნველყოფენ სტაბილურ დენს ექსპლუატაციის მთელი პერიოდის განმავლობაში. ეს ყველაფერი ხაზს უსვამს წარმოდგენილ ელემენტებს ხელსაყრელ შუქზე.

თუმცა, ადამიანების უმეტესობა გააგრძელებს ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეების იგნორირებას. ბატარეების დადებითი და უარყოფითი მხარეები ფერმკრთალია მათ ფასთან შედარებით - ის 5-6-ჯერ აღემატება ტყვიის მჟავას უჯრედებს, რომლებსაც ჩვენ შევეჩვიეთ. საშუალოდ, მანქანისთვის ასეთი ბატარეა დაახლოებით 26 ათასი რუბლი ღირს.

თანამედროვე ბაზარი სავსეა სხვადასხვა ელექტრონული აღჭურვილობით. სულ უფრო და უფრო მოწინავე ენერგიის წყაროები ვითარდება მათი მუშაობისთვის. მათ შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებს. ისინი უსაფრთხოა, აქვთ მაღალი ელექტრული ტევადობა, პრაქტიკულად არ გამოყოფენ ტოქსინებს და გამძლეა. შესაძლოა, ეს ბატარეები მალე გადაანაცვლებს მათ "ძმებს" მოწყობილობებიდან.

შინაარსი

რა არის ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეა

LiFePo4 ბატარეები არის მაღალი ხარისხის და საიმედო ენერგიის წყაროები მაღალი წარმადობით. ისინი აქტიურად ცვლიან არა მხოლოდ მოძველებულ ტყვიის მჟავა ბატარეებს, არამედ თანამედროვე Li-ion ბატარეებს. დღეს ეს ბატარეები გვხვდება არა მხოლოდ სამრეწველო აღჭურვილობაში, არამედ საყოფაცხოვრებო მოწყობილობებშიც - სმარტფონებიდან ელექტრო ველოსიპედებამდე.

LFP ბატარეები შეიქმნა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მიერ 2003 წელს. ისინი ეფუძნება გაუმჯობესებულ Li-ion ტექნოლოგიას შეცვლილი ქიმიური შემადგენლობით: ლითიუმის კობალტატის ნაცვლად ანოდისთვის გამოიყენება ლითიუმის ფეროფოსფატი. ბატარეები ფართოდ გავრცელდა ისეთი კომპანიების წყალობით, როგორიცაა Motorola და Qualcomm.

როგორ იწარმოება LiFePo4 ბატარეები

LiFePo4 ბატარეების წარმოებისთვის ძირითადი კომპონენტები მიეწოდება ქარხანას მუქი ნაცრისფერი ფხვნილის სახით მეტალის ბზინვარებით. ანოდებისა და კათოდების წარმოების სქემა იგივეა, მაგრამ კომპონენტების შერევის დაუშვებლობის გამო, ყველა ტექნოლოგიური ოპერაცია ხორციელდება სხვადასხვა სახელოსნოში. ყველა წარმოება დაყოფილია რამდენიმე ეტაპად.

Პირველი ნაბიჯი.ელექტროდების შექმნა. ამისათვის დასრულებული ქიმიური შემადგენლობა ორივე მხრიდან დაფარულია ლითონის ფოლგით (ჩვეულებრივ ალუმინის კათოდისთვის და სპილენძის ანოდისთვის). ფოლგა წინასწარ არის დამუშავებული სუსპენზიით ისე, რომ მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც მიმდინარე მიმღები და გამტარ ელემენტი. დასრულებული ელემენტები იჭრება თხელ ზოლებად და რამდენჯერმე იკეცება, ქმნის კვადრატულ უჯრედებს.

მეორე ნაბიჯი.ბატარეის პირდაპირი შეკრება. კათოდები და ანოდები უჯრედების სახით მოთავსებულია ფოროვანი მასალისგან დამზადებული გამყოფის ორივე მხარეს და მჭიდროდ ფიქსირდება მასზე. მიღებული ბლოკი მოთავსებულია პლასტმასის კონტეინერში, ივსება ელექტროლიტით და ილუქება.

დასკვნითი ეტაპი.აკონტროლეთ ბატარეის დატენვა/განმუხტვა. დატენვა ხორციელდება ელექტრული დენის ძაბვის თანდათანობითი ზრდით, რათა არ მოხდეს აფეთქება ან აალება დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფის გამო. განმუხტვის მიზნით, ბატარეა დაკავშირებულია ძლიერ მომხმარებელთან. თუ გადახრები არ არის გამოვლენილი, მზა ელემენტები ეგზავნება მომხმარებელს.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეის მუშაობის პრინციპი და დიზაინი

LFP ბატარეები შედგება ელექტროდებისგან, რომლებიც მჭიდროდ არის დაჭერილი ორივე მხრიდან ფოროვან გამყოფთან. მოწყობილობების კვებისათვის, როგორც კათოდი, ასევე ანოდი დაკავშირებულია მიმდინარე კოლექტორებთან. ყველა კომპონენტი მოთავსებულია პლასტმასის ყუთში და ივსება ელექტროლიტით. კორპუსზე მოთავსებულია კონტროლერი, რომელიც არეგულირებს დენის მიწოდებას დამუხტვის დროს.

LiFePo4 ბატარეების მუშაობის პრინციპი ეფუძნება ლითიუმის ფეროფოსფატისა და ნახშირბადის ურთიერთქმედებას. რეაქცია თავისთავად მიმდინარეობს ფორმულის მიხედვით:

LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6

ბატარეის დამუხტვის მატარებელია დადებითად დამუხტული ლითიუმის იონი. მას აქვს უნარი შეაღწიოს სხვა მასალების ბროლის ბადეში, შექმნას ქიმიური ბმები.

LiFePo4 ბატარეების ტექნიკური მახასიათებლები

მწარმოებლის მიუხედავად, ყველა LFP უჯრედს აქვს იგივე ტექნიკური მახასიათებლები:

• პიკური ძაბვა – 3,65 ვ;
• ძაბვა შუა წერტილში – 3,3 ვ;
• ძაბვა მთლიანად დაცლილ მდგომარეობაში – 2,0 ვ;
• ნომინალური სამუშაო ძაბვა – 3,0-3,3 ვ;
• მინიმალური ძაბვა დატვირთვის ქვეშ – 2,8 ვ;
• გამძლეობა - 2-დან 7 ათასამდე დატენვის/დამუხტვის ციკლი;
• თვითდატენვა 15-18 C ტემპერატურაზე – 5%-მდე წელიწადში.

წარმოდგენილი ტექნიკური მახასიათებლები კონკრეტულად ეხება LiFePo4 უჯრედებს. იმის მიხედვით, თუ რამდენი მათგანი შერწყმულია ერთ ბატარეასთან, ბატარეების პარამეტრები განსხვავდება.

შიდა წარმოების ასლებს აქვთ შემდეგი მახასიათებლები:

• სიმძლავრე – 2000 Ah-მდე;
• ძაბვა – 12 ვ, 24 ვ, 36 ვ და 48 ვ;
• ოპერაციული ტემპერატურის დიაპაზონით - -30-დან +60 С о-მდე;
• დამუხტვის დენით - 4-დან 30A-მდე.

ყველა ელემენტი არ კარგავს ხარისხს 15 წლის განმავლობაში შენახვისას, აქვს სტაბილური ძაბვა და ხასიათდება დაბალი ტოქსიკურობით.

რა ტიპის LiFePo4 ბატარეები არსებობს?

ჩვენ მიერ შეჩვეული ბატარეებისგან განსხვავებით, რომლებიც აღინიშნება AA ან AAA სიმბოლოებით, ლითიუმის რკინის ფოსფატის უჯრედებს აქვთ სრულიად განსხვავებული ფორმის ფაქტორი - მათი ზომები დაშიფრულია 5-ნიშნა ნომრით. ყველა მათგანი წარმოდგენილია ცხრილში.

სტანდარტული ზომა	ზომები, DxL (მმ)
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

მაშინაც კი, თუ არ გქონდეთ მაგიდი, რომელსაც აქვს მარკირება, შეგიძლიათ მარტივად გადახედოთ ბატარეის ზომებს. კოდის პირველი ორი ციფრი მიუთითებს დიამეტრზე, დანარჩენი მიუთითებს ენერგიის წყაროს სიგრძეზე (მმ). ზოგიერთი სტანდარტული ზომის ბოლოს რიცხვი 5 შეესაბამება ნახევარ მილიმეტრს.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეა: დადებითი და უარყოფითი მხარეები

LFP ბატარეები დაფუძნებულია Li-ion ტექნოლოგიაზე, რაც მათ საშუალებას აძლევს აითვისონ ამ ენერგიის წყაროების ყველა უპირატესობა და ამავდროულად გაათავისუფლონ მათი თანდაყოლილი უარყოფითი მხარეები.

მთავარ უპირატესობებს შორისაა:

1. გამძლეობა - 7000 ციკლამდე.
2. მაღალი დამუხტვის დენი, რაც ამცირებს ენერგიის შევსების დროს.
3. სტაბილური საოპერაციო ძაბვა, რომელიც არ ეცემა, სანამ დამუხტვა მთლიანად არ ამოიწურება.
4. მაღალი პიკური ძაბვა - 3.65 ვოლტი.
5. მაღალი რეიტინგული ტევადობა.
6. მსუბუქი წონა - რამდენიმე კილოგრამამდე.
7. განადგურების დროს გარემოს დაბინძურების დაბალი დონე.
8. ყინვაგამძლეობა - მუშაობა შესაძლებელია -30-დან +60C ტემპერატურაზე.

მაგრამ ბატარეებს ასევე აქვთ უარყოფითი მხარეები. პირველი მათგანი მაღალი ღირებულებაა. 20 Ah ელემენტის ფასი შეიძლება მიაღწიოს 35 ათას რუბლს. მეორე და ბოლო ნაკლი არის ბატარეის ბანკის ხელით აწყობის სირთულე, ლითიუმ-იონური უჯრედებისგან განსხვავებით. ამ ენერგიის წყაროების სხვა აშკარა უარყოფითი მხარეები ჯერ არ არის გამოვლენილი.

დამტენები და როგორ დავტენოთ LiFePo4

LiFePo4 ბატარეების დამტენები პრაქტიკულად არ განსხვავდება ჩვეულებრივი ინვერტორებისგან. კერძოდ, შეგიძლიათ ჩაწეროთ მაღალი გამომავალი დენი - 30A-მდე, რომელიც გამოიყენება ელემენტების სწრაფად დასატენად.

თუ ყიდულობთ მზა ბატარეის პაკეტს, არ უნდა გაგიჭირდეთ მათი დატენვა. მათ დიზაინს აქვს ჩაშენებული ელექტრონული კონტროლი, რომელიც იცავს ყველა უჯრედს სრული გამონადენისა და ელექტროენერგიით გადაჭარბებული გაჯერებისგან. ძვირადღირებულ სისტემებში გამოიყენება დამაბალანსებელი დაფა, რომელიც თანაბრად ანაწილებს ენერგიას მოწყობილობის ყველა უჯრედს შორის.

დატენვისას მნიშვნელოვანია, რომ არ გადააჭარბოთ რეკომენდებულ ამპერაჟს, თუ იყენებთ მესამე მხარის დამტენებს. ეს რამდენჯერმე შეამცირებს ბატარეის ხანგრძლივობას ერთ დამუხტვაზე. თუ ბატარეა თბება ან შეშუპება, დენის სიძლიერე აღემატება დასაშვებ მნიშვნელობებს.

სად გამოიყენება LiFePo4 ბატარეები?

LFP ბატარეებს დიდი მნიშვნელობა აქვს ინდუსტრიისთვის. ისინი გამოიყენება მოწყობილობების ფუნქციონირების შესანარჩუნებლად ამინდის სადგურებსა და საავადმყოფოებში. ისინი ასევე დანერგილია როგორც ბუფერი ქარის ელექტროსადგურებში და გამოიყენება მზის პანელებიდან ენერგიის შესანახად.

12 ვ ბატარეების გამოყენებას იწყებს თანამედროვე მანქანებში ჩვეულებრივი ტყვიის მჟავა უჯრედების ნაცვლად. LiFePo4 კონსტრუქციები დამონტაჟებულია, როგორც ენერგიის ძირითადი წყარო ელექტრო ველოსიპედებზე და კვადროციკლებზე და საავტომობილო ნავებზე.

მათი მნიშვნელობა ფართოდ არის გავრცელებული ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ისინი ჩაშენებულია ტელეფონებში, ტაბლეტებში და ხრახნიანებშიც კი. თუმცა, ასეთი მოწყობილობები მნიშვნელოვნად განსხვავდება ფასით მათი ნაკლებად ტექნოლოგიურად მოწინავე კოლეგებისგან. ამიტომ, ბაზარზე მათი პოვნა ჯერ კიდევ რთულია.

LiFePo4-ის შენახვის, ექსპლუატაციისა და განადგურების წესები

LFP ბატარეის გრძელვადიან შესანახად გაგზავნამდე აუცილებელია მისი 40-60%-მდე დამუხტვა და ამ დატენვის დონის შენარჩუნება მთელი შენახვის პერიოდის განმავლობაში. ბატარეა უნდა ინახებოდეს მშრალ ადგილას, სადაც ტემპერატურა არ დაეცემა ოთახის ტემპერატურაზე დაბლა.

ექსპლუატაციის დროს უნდა დაიცვან მწარმოებლის მოთხოვნები. მნიშვნელოვანია, რომ თავიდან აიცილოთ ბატარეის გადახურება. თუ შეამჩნევთ, რომ ბატარეა თბება არათანაბრად ექსპლუატაციის ან დატენვის დროს, უნდა დაუკავშირდეთ სარემონტო ცენტრს - შესაძლოა ერთ-ერთი უჯრედი გაფუჭდა, ან არის გაუმართაობა საკონტროლო განყოფილებაში ან ბალანსის დაფაზე. იგივე უნდა გაკეთდეს, თუ შეშუპება გამოჩნდება.

ბატარეის სწორად განკარგვის მიზნით, რომელმაც მთლიანად ამოწურა მისი რესურსი, თქვენ უნდა დაუკავშირდეთ ორგანიზაციებს, რომლებიც სპეციალიზდებიან ამაში. ამ გზით თქვენ არა მხოლოდ მოიქცევით როგორც კეთილსინდისიერი მოქალაქე, არამედ შეძლებთ ამით ფულის გამომუშავებას. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გაგზავნით ბატარეას ნაგავსაყრელზე, მაშინ ცუდი არაფერი მოხდება.

შეიძლება თქვენც დაგაინტერესოთ

მინიატურული ღილაკის ფორმის ბატარეები გამოიყენება ბევრ მოწყობილობაში. სხვადასხვა მწარმოებლის პროდუქტები შეიძლება განსხვავდებოდეს

ნებისმიერი მანქანის ძრავის გაშვების საიმედოობა დიდწილად დამოკიდებულია გამოყენებული ბატარეის ხარისხზე. Მან უნდა

მნიშვნელოვანია აირჩიოთ სწორი ბატარეა თითოეული მანქანისთვის. ეს მნიშვნელოვნად გაზრდის მომსახურების ხანგრძლივობას

რა არის LiFePO4 ბატარეა

LiFePO4 არის ოლივინების ოჯახის მინერალი, რომელიც ბუნებრივად გვხვდება. LiFePO4 ბატარეების დაბადების თარიღად ითვლება 1996 წელი, როდესაც LiFeP04-ის გამოყენება ბატარეის ელექტროდში პირველად იქნა შემოთავაზებული ტეხასის უნივერსიტეტში. მინერალი არატოქსიკურია, შედარებით იაფია და ბუნებრივად გვხვდება.

LiFEPO4 არის ლითიუმის ბატარეების ქვეჯგუფი და იყენებს იგივე ენერგეტიკულ ტექნოლოგიას, როგორც ლითიუმის ბატარეები, თუმცა, ისინი არ არიან 100% ლითიუმის (ლითიუმ-იონური) ბატარეები.

გამომდინარე იქიდან, რომ ტექნოლოგია შედარებით ცოტა ხნის წინ გამოჩნდა, არ არსებობს ერთიანი სტანდარტი LiFEPO4 ბატარეების ხარისხის შესაფასებლად, ისევე როგორც პირდაპირი ანალოგიები ჩვენთვის ნაცნობი ტყვიის მჟავა ბატარეების მუშაობასთან.

ბაზარზე LFTP ბატარეების ერთიანი სტანდარტის არარსებობის გამო, არსებობს მრავალი სახეობის LFP უჯრედები და ბატარეები, რომლებიც იყენებენ მათ სხვადასხვა მახასიათებლებით და ქიმიით შიგნით, მათ ყველას უწოდებენ LFP ან ლითიუმის ბატარეებს, მაგრამ ისინი განსხვავებულად მუშაობენ. უსაზღვროების ათვისების მცდელობის გარეშე, ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ იმაზე, თუ რას აკეთებენ ჩვენი ბატარეები გარანტირებული.

Aliant ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებს აქვთ შემდეგი პრაქტიკული უპირატესობები:

დატენვის ციკლების დიდი რაოდენობა, უფრო მეტი ვიდრე ლითიუმ-იონური ბატარეებისა და ტყვიის ბატარეები,
ბატარეას შეუძლია გაუძლოს 3000 დატენვის ციკლს 70%-იანი გამონადენის მდგომარეობიდან და 2000 ციკლი 80%-იანი გამონადენის მდგომარეობიდან, რაც უზრუნველყოფს ბატარეის ხანგრძლივობას 7 წლამდე. საშუალოდ, ბატარეა განკუთვნილია 12000 დამწყებ სტარტზე.

დამწყებ როტაციის მაღალი დენი, -18C-ზე ბატარეა სტარტერს აძლევს სიმძლავრეს, რომელიც შეესაბამება საშუალო ახალ ტყვიის ბატარეას, მაგრამ +23C-ზე სიმძლავრე, რომელიც შეიძლება მიეწოდება დამწყებს, ორჯერ აღემატება ტყვიის ბატარეას. მაღალი სიმძლავრე მაშინვე იგრძნობა ძრავის გაშვებისას, დამწყები სწრაფად ბრუნავს, როგორც ახალი ტყვიის ბატარეაზე.

წონა - ALIANT ბატარეები 5-ჯერ მსუბუქია, ვიდრე ტყვიის ბატარეები

• ზომები - ბატარეები 3-ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ტყვიის ანალოგები, ამიტომ მხოლოდ 3 ბატარეა მოიცავს მოტოციკლების მთელ სამოდელო დიაპაზონს

სწრაფი დამუხტვა - საშუალოდ ბატარეები იტენება 50%-ით პირველ 2 წუთში, 100%-ით იტენება 30 წუთში, ეს ნიშნავს, რომ 30 წუთის მგზავრობის შემდეგ ბატარეა 100%-ით იტენება, ე.ი. სინამდვილეში თქვენი ბატარეა ყოველთვის 100% დატენულია

სტაბილური გამონადენი ძაბვა - გამორთვის დროს ბატარეა ინარჩუნებს ძაბვას 13,2 ვ-სთან ახლოს ბოლო მომენტამდე, შემდეგ, გამორთვის შემდეგ, ხდება ძაბვის მკვეთრი ვარდნა - ბატარეა დარჩენილი დამუხტვის 40%-ით სწრაფად აქცევს სტარტერს.

სტაბილური გამონადენი ძაბვა - გამორთვის დროს ბატარეა ბოლომდე ინარჩუნებს ძაბვას 13,2 ვ-სთან ახლოს, შემდეგ, გამორთვის შემდეგ, ხდება ძაბვის მკვეთრი ვარდნა.

• ბატარეა დღეში 0,05%-ზე ნაკლებით იტენება, ე.ი. შეუძლია ადვილად დადგეს თაროზე ერთი წლის განმავლობაში გადატენვის გარეშე და მისი მახასიათებლების დაკარგვის გარეშე, ჩართოს ძრავა და შემდეგ დატენოს 100%-მდე მდგომარეობამდე
• შეიძლება იყოს დაცლილ მდგომარეობაში, შემდგომი მუშაობისთვის სერიოზული შედეგების გარეშე, გამონადენის ზღვარი არის 9,5 ვ, სანამ ბატარეის ტერმინალებზე ძაბვა არ დაეცემა 9,5 ვ-ზე დაბლა - ბატარეის დამუხტვა და დაბრუნება შესაძლებელია პირვანდელ მდგომარეობაში.

მუშაობა ულტრა დაბალ ტემპერატურაზე. ჩვენ განსაკუთრებული აქცენტი გავაკეთეთ ბატარეის მუშაობაზე ულტრა დაბალ ტემპერატურაზე ზოგიერთი გამოცდილი მოტოციკლისტი, რომლებიც იყენებდნენ LFP ბატარეებს სხვა მწარმოებლებისგან, შენიშნეს, რომ LFP ბატარეების მოქმედება მკვეთრად ეცემა ტემპერატურასთან ერთად. ასე რომ, +3 გრადუსზე, აღარ არის დამწყებლის ენერგიული ბრუნვა, მაგრამ მინუსზე, ბატარეა "იძინებს" და გაიღვიძებს მხოლოდ გახურების შემდეგ, რადგან ენერგია გამოიყოფა. სპეციალური ქიმიის წყალობით, ჩვენი ბატარეები თავისუფალია ამ ნაკლისაგან. მიუხედავად იმისა, რომ -18C-ზე ბატარეების მიერ მიწოდებული სიმძლავრე თითქმის 2-ჯერ ეცემა, ის მაინც საკმარისია სტარტერის ენერგიულად შემობრუნებისთვის. ბატარეა შექმნილია იმისთვის, რომ იმუშაოს -30C და ზემოთ ტემპერატურაზე, ბატარეებს აქვთ ჭარბი სიმძლავრე. ტემპერატურულ დიაპაზონში -18-დან -30C-მდე ბატარეა ამოძრავებს სტარტერს, მაგრამ იგრძნობა ნახევრად დაცლილი ტყვიის ბატარეა.

მუშაობს ნებისმიერ მდგომარეობაში, ბატარეაში არ არის სითხეები, მისი გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერ მდგომარეობაში, ისევე როგორც გელის ბატარეები

• შიგნით ოთხივე ელემენტის ერთგვაროვანი დამუხტვა ბატარეაში ჩაშენებული BMS (ბატარეის მართვის სისტემის) კონტროლერის გამოყენებით. ბატარეის შიგნით არის 4 ელემენტი დაკავშირებული სერიულად, თითოეული 3.3V, ნომინალური ძაბვა 13.3V, თუმცა ბატარეა იტენება 2 ტერმინალის მეშვეობით. დატენვის ეს მეთოდი შესაფერისია ტყვიის ბატარეებისთვის, მაგრამ არ არის შესაფერისი LFP-სთვის - შიდა ელემენტები ყოველთვის დატვირთული რჩება, რაც ზრდის მათი უკმარისობის ალბათობას იმისათვის, რომ სერიულ კავშირში LFP ელემენტები თანაბრად დაიტენოს, მასში ჩაშენებულია ელექტრონული წრე ბატარეა, რომელიც თანაბრად ანაწილებს მუხტს ბატარეის შიგნით 4 ელემენტზე 2 ტერმინალზე

ფართო ტემპერატურის დიაპაზონი - -30C-დან +60C-მდე

ფუნდამენტური ფიზიკური განსხვავებები LiFePO4 ბატარეებსა და ტყვიის ანალოგებს შორის

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, LiFePO4 ბატარეებსა და ტყვიის ბატარეებს განსხვავებული ქიმია აქვთ და თქვენი ბატარეის გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ რა განსხვავებებია.

მთავარი განსხვავება ტევადობას ეხება. თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ განსხვავება ბატარეებში მაგალითის გამოყენებით: თუ სტარტერს დაუკავშირებთ LiFEP04 ბატარეას და ტყვიის ბატარეას და დაიწყებთ მის ტრიალს, მაშინ ამავე დროს LiFEPO4 ბატარეა დააბრუნებს სტარტერს თითქმის 1,5-ჯერ მეტს, პრაქტიკულად შემცირების გარეშე. ბრუნვის სიჩქარე, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეა, თუ ადრე იყენებდით ტყვიმჟავას ბატარეებს, მაშინ ბოლო წუთამდე გექნებათ შთაბეჭდილება, რომ ბატარეაში ბევრი დამუხტვაა დარჩენილი, მაგრამ ბატარეა, ფაქტობრივად, შეიძლება უკვე თითქმის გამორთულია, ბრუნვის სიჩქარის ვარდნა არ მოხდება შეუფერხებლად, როგორც ტყვიის მჟავა ბატარეის შემთხვევაში, მაგრამ მოულოდნელად მოხდება ძაბვის 12 ვ-ზე დაბლა ვარდნის შემდეგ. თუ იღებთ 7A/სთ ტყვიის ბატარეას და მსგავსი სიმძლავრის LiFEPO4 ბატარეას, მაშინ დამწყებლის ბრუნვის რაოდენობა (ძირითადად დატვირთვა) სრულ ამოწურვამდე პირველ 10 წუთში გაცილებით მეტი იქნება LiFEP04-ისთვის, მაგრამ მეტი მომდევნო 5 წუთში ბატარეა დაიწურება, ხოლო ტყვიის ბატარეას შეუძლია სტარტერის ჩართვა 20 წუთამდე. ამრიგად, სიცოცხლის ყველა პრაქტიკულ შემთხვევაში -18C ტემპერატურაზე, LiFEPO4 ბატარეა აჯობებს ტყვიის ბატარეებს, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც გენერატორი ავარია. ამ შემთხვევაში, გენერატორის გარეშე, ტყვიის ბატარეამ შეიძლება უფრო დიდხანს გაძლოს, ვიდრე LiFePO4.

გადაჭარბებული ძაბვა. როდესაც დამუხტვის ძაბვა აღემატება დასაშვებ ზღვარს, LiFEPO4 და ტყვიის მჟავა ბატარეები განსხვავებულად იქცევიან. ტყვიის მჟავა ბატარეა იწყებს დუღილს. შეუქცევადი ქიმიური რეაქციები ხდება LIFEPO4 ბატარეებში. ბაზარზე არ არსებობს მოტოციკლი, რომელიც უზრუნველყოფს ძაბვას, რომელმაც შეიძლება დააზიანოს LIFEPO4 ბატარეა, თუმცა, ძალიან იშვიათ შემთხვევებში, როდესაც რეგულატორის რელე იშლება ისე, რომ ბატარეის ტერმინალებზე ძაბვა არის 15-დან 60 ვ-მდე დიაპაზონში - LIFEP04 ბატარეა დაზიანდება.

ტემპერატურა. LIFEP04 ბატარეებს არ მოსწონთ დაბალი ტემპერატურა, ჩვენს ბატარეებში ვიყენებთ სპეციალურ ელემენტებს, რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა -30C ტემპერატურაზე, თუმცა -18C-ის შემდეგ LIFEPO4 ბატარეის მუშაობა ისე იკლებს, რომ ტყვიის ბატარეა უფრო მეტ ენერგიას გამოიმუშავებს, ვიდრე ჩვენი. . რომ არა ელემენტების განსაკუთრებული ქიმია, მაშინ უკვე +4 გრადუსზე LIFEPO4 ბატარეა დაკარგავდა მუშაობას.

დაუსვით შეკითხვა მხარდასაჭერად: ელფოსტის ეს მისამართი დაცულია სპამბოტებისგან. თქვენ უნდა გქონდეთ ჩართული JavaScript მის სანახავად.

დღეს არის დიდი რაოდენობით ბატარეები სხვადასხვა ტიპის ქიმიით. დღეს ყველაზე პოპულარული ბატარეები არის ლითიუმ-იონური. ამ ჯგუფს მიეკუთვნება ასევე ლითიუმის რკინის ფოსფატის (ფეროფოსფატის) ბატარეები. თუ ამ კატეგორიას მიეკუთვნება ყველა ბატარეა, ზოგადად, ერთმანეთის მსგავსია ტექნიკური მახასიათებლებით, მაშინ ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებს აქვთ საკუთარი უნიკალური მახასიათებლები, რომლებიც განასხვავებენ მათ ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიის გამოყენებით დამზადებული სხვა ბატარეებისგან.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეის აღმოჩენის ისტორია

LiFePO4 ბატარეის გამომგონებელი არის ჯონ გუდენაუ, რომელიც 1996 წელს მუშაობდა ტეხასის უნივერსიტეტში ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის ახალი კათოდური მასალის შესაქმნელად. პროფესორმა მოახერხა უფრო იაფი, ნაკლები ტოქსიკურობის და მაღალი თერმული სტაბილურობის მქონე მასალის შექმნა. ბატარეის ნაკლოვანებებს შორის, რომელიც იყენებდა ახალ კათოდს, იყო დაბალი სიმძლავრე.

არავის აინტერესებდა ჯონ გუდენაუს გამოგონება, მაგრამ 2003 წელს კომპანია A 123 Systems-მა გადაწყვიტა შეემუშავებინა ეს ტექნოლოგია, მიიჩნია ის საკმაოდ პერსპექტიული. ბევრი მსხვილი კორპორაცია - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola - გახდა ამ ტექნოლოგიის ინვესტორი.

LiFePO4 ბატარეების მახასიათებლები

ფეროფოსფატის ბატარეის ძაბვა იგივეა, რაც ლითიუმ-იონურ ტექნოლოგიასთან დაკავშირებული სხვა ბატარეების ძაბვა. ნომინალური ძაბვა დამოკიდებულია ბატარეის ზომებზე (ზომა, ფორმის ფაქტორი). 18 650 ბატარეებისთვის ეს არის 3.7 ვოლტი, 10 440 (პატარა თითის ბატარეებისთვის) - 3.2, 24 330 - 3.6.

თითქმის ყველა ბატარეისთვის ძაბვა თანდათან ეცემა გამონადენის დროს. ერთ-ერთი უნიკალური თვისებაა ძაბვის სტაბილურობა LiFePO4 ბატარეების მუშაობისას. ძაბვის მსგავსი მახასიათებლები აქვს ნიკელის ტექნოლოგიის გამოყენებით დამზადებული ბატარეები (ნიკელ-კადმიუმი, ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდი).

ზომიდან გამომდინარე, ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეას შეუძლია მიაწოდოს 3.0-დან 3.2 ვოლტამდე, სანამ სრულად არ დაიშლება. ეს თვისება ამ ბატარეებს უფრო მეტ უპირატესობას ანიჭებს სქემებში გამოყენებისას, რადგან ის პრაქტიკულად გამორიცხავს ძაბვის რეგულირების საჭიროებას.

სრული გამონადენის ძაბვა არის 2.0 ვოლტი, რაც არის ლითიუმის ტექნოლოგიის ნებისმიერი ბატარეის ყველაზე დაბალი დაფიქსირებული გამონადენის ზღვარი. ეს ბატარეები ლიდერობენ მომსახურების ვადაში, რაც უდრის 2000 დატენვისა და განმუხტვის ციკლს. მათი ქიმიური სტრუქტურის უსაფრთხოების გამო, LiFePO4 ბატარეების დამუხტვა შესაძლებელია სპეციალური აჩქარებული დელტა V მეთოდით, როდესაც ბატარეას მიეწოდება მაღალი დენი.

ბევრი ბატარეა ვერ უძლებს დატენვას ამ მეთოდით, რაც იწვევს ზედმეტ გათბობას და დაზიანებას. ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეების შემთხვევაში ამ მეთოდის გამოყენება არა მხოლოდ შესაძლებელია, არამედ რეკომენდირებულიც კი. ამიტომ, არსებობს სპეციალური დამტენები სპეციალურად ასეთი ბატარეების დასატენად. რა თქმა უნდა, ასეთი დამტენები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ქიმიურ ბატარეებზე. ფორმის ფაქტორიდან გამომდინარე, ასეთ დამტენებზე ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები სრულად დამუხტავს 15-30 წუთში.

LiFePO4 ბატარეების სფეროში ბოლო განვითარებული მოვლენები მომხმარებელს სთავაზობს ბატარეებს გაუმჯობესებული ოპერაციული ტემპერატურის დიაპაზონით. მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეების სტანდარტული დიაპაზონი მუშაობს -20-დან +20 გრადუს ცელსიუსამდე, ლითიუმ-რკინის ფოსფატის ბატარეებს შეუძლიათ იდეალურად იმუშაონ -30-დან +55-მდე დიაპაზონში. ბატარეის დატენვა ან განმუხტვა აღწერილზე ზემოთ ან ქვემოთ ტემპერატურაზე სერიოზულად დააზიანებს ბატარეას.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები გაცილებით ნაკლებად მგრძნობიარეა დაბერების ეფექტების მიმართ, ვიდრე სხვა ლითიუმ-იონური ბატარეები. დაბერება არის სიმძლავრის ბუნებრივი დაკარგვა დროთა განმავლობაში, იმისდა მიუხედავად, ბატარეა გამოიყენება თუ თაროზე. შედარებისთვის, ყველა ლითიუმ-იონური ბატარეა ყოველწლიურად კარგავს სიმძლავრის დაახლოებით 10%-ს. ლითიუმის რკინის ფოსფატი კარგავს მხოლოდ 1,5%-ს.

ამ ბატარეების ერთ-ერთი მინუსი არის მათი დაბალი ტევადობა, რაც 14%-ით ნაკლებია (ანუ სხვა ლითიუმ-იონური ბატარეების შედარებით).

ფეროფოსფატის ბატარეის უსაფრთხოება

ამ ტიპის ბატარეა ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე უსაფრთხოდ არსებულ ბატარეებს შორის. LiFePO4-ს აქვს ძალიან სტაბილური ქიმიური შემადგენლობა და შეუძლია კარგად გაუძლოს მძიმე დატვირთვას გამონადენის დროს (დაბალი წინააღმდეგობის მუშაობისას) და დამუხტვის დროს (ბატარეის მაღალი დენებით დამუხტვისას).

იმის გამო, რომ ფოსფატები ქიმიურად უსაფრთხოა, ამ ბატარეების გადამუშავება უფრო ადვილია მას შემდეგ, რაც ამოწურულია მათი მომსახურების ვადა. ბევრი ბატარეა, რომელიც შეიცავს საშიშ ქიმიურ ნივთიერებებს (როგორიცაა ლითიუმ-კობალტი) უნდა გაიაროს დამატებითი გადამუშავების პროცესი, რათა შემცირდეს მათი გარემოსდაცვითი საფრთხე.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეების დამუხტვა

ფეროფოსფატის ქიმიის მიმართ ინვესტორების კომერციული ინტერესის ერთ-ერთი მიზეზი იყო მისი სტაბილურობის შედეგად მიღებული სწრაფი დატენვის შესაძლებლობა. მას შემდეგ, რაც LiFePO4 ბატარეების ასამბლეის ხაზის წარმოება მოეწყო, ისინი განლაგდნენ, როგორც ბატარეები, რომელთა დატენვაც შესაძლებელი იყო.

ამ მიზნით დაიწყო სპეციალური დამტენების წარმოება. როგორც ზემოთ უკვე დავწერე, ასეთი დამტენები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ბატარეებზე, რადგან ეს გამოიწვევს მათ გადახურებას და ძლიერ დაზიანებას.

ამ ბატარეებისთვის სპეციალურ მოწყობილობას შეუძლია მათი დატენვა 12-15 წუთში. ფეროფოსფატის ბატარეების დამუხტვა შესაძლებელია ჩვეულებრივი დამტენებითაც. ასევე არსებობს დამტენის კომბინირებული ვარიანტები დატენვის ორივე რეჟიმით. საუკეთესო ვარიანტი, რა თქმა უნდა, იქნება ჭკვიანი დამტენების გამოყენება მრავალი ვარიანტით, რომლებიც არეგულირებს დატენვის პროცესს.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეის დიზაინი

ლითიუმის რკინის ფოსფატის LiFePO4 ბატარეას არ აქვს რაიმე განსაკუთრებული მახასიათებლები მის შიდა სტრუქტურაში ქიმიურ ტექნოლოგიაში მის კოლეგებთან შედარებით. შეიცვალა მხოლოდ ერთი ელემენტი - კათოდი, დამზადებული რკინის ფოსფატით. ანოდის მასალა არის ლითიუმი (ყველა ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიის ბატარეას აქვს ლითიუმის ანოდი).

ნებისმიერი ბატარეის მოქმედება ეფუძნება ქიმიური რეაქციის შექცევადობას. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ბატარეის შიგნით მიმდინარე პროცესებს ეწოდება ჟანგვის და შემცირების პროცესები. ნებისმიერი ბატარეა შედგება ელექტროდებისგან - კათოდი (მინუს) და ანოდი (პლუს). ასევე ნებისმიერი ბატარეის შიგნით არის გამყოფი - ფოროვანი მასალა, რომელიც გაჟღენთილია სპეციალური სითხით - ელექტროლიტით.

როდესაც ბატარეა განმუხტავს, ლითიუმის იონები გამყოფის გავლით გადადიან კათოდიდან ანოდამდე, ათავისუფლებენ დაგროვილ მუხტს (დაჟანგვას). ბატარეის დამუხტვისას ლითიუმის იონები ანოდიდან კათოდის საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობენ, აგროვებენ მუხტს (შემცირებას).

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეების სახეები

ამ ქიმიაში ყველაფერი შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად:

• სრული ბატარეები.
• დიდი უჯრედები პარალელეპიპედების სახით.
• მცირე ზომის უჯრედები პარალელეპიპედების სახით (პრიზმული - 3.2 ვ LiFePO4 ბატარეები).
• პატარა ბრტყელი ბატარეები (პაკეტები).
• ცილინდრული ბატარეები.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებსა და უჯრედებს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული ძაბვის რეიტინგები 12-დან 60 ვოლტამდე. ისინი მრავალი თვალსაზრისით უსწრებენ ტრადიციულ სამუშაო ციკლებს, გაცილებით მაღალი, წონა რამდენჯერმე დაბალია და რამდენჯერმე უფრო სწრაფად იტენება.

ცილინდრული ბატარეები ამ ქიმიის გამოყენებით გამოიყენება როგორც ცალკე, ასევე წრედში. ამ ცილინდრული ბატარეების ზომები ძალიან განსხვავებულია: 14500-დან (თითის ტიპი) 32650-მდე.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეები

განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს ფეროფოსფატის ბატარეები ველოსიპედებისთვის და ელექტრო ციკლებისთვის. ახალი რკინა-ფოსფატის კათოდის გამოგონებით, ამ ქიმიაზე დაფუძნებული სხვა ტიპის ბატარეებთან ერთად, გამოვიდა სპეციალური ბატარეები, რომლებიც გაუმჯობესებული მახასიათებლებისა და დაბალი წონის გამო, მოხერხებულად გამოიყენება ჩვეულებრივ ველოსიპედებზეც კი. ასეთმა ბატარეებმა მაშინვე მოიპოვეს პოპულარობა ველოსიპედების განახლების მოყვარულთა შორის.

ლითიუმის რკინის ფოსფატის ბატარეებს შეუძლიათ უზრუნველყონ რამდენიმე საათის უყურადღებო ველოსიპედი, რაც მათ ღირსეულ კონკურენტებად აქცევს შიდა წვის ძრავებს, რომლებიც ასევე ხშირად იყო დამონტაჟებული ველოსიპედებზე წარსულში. როგორც წესი, ამ მიზნებისათვის გამოიყენება 48 ვ LiFePO4 ბატარეები, მაგრამ შესაძლებელია 25, 36 და 60 ვოლტის ბატარეების შეძენა.

ფეროფოსფატის ბატარეების გამოყენება

ბატარეის როლი ამ ქიმიაში აშკარაა კომენტარის გარეშე. Prismatics გამოიყენება სხვადასხვა მიზნებისთვის - LiFePO4 3.2 ვ ბატარეები. უფრო დიდი უჯრედები გამოიყენება მზის ენერგიისა და ქარის ტურბინების უჯრედებად. ფეროფოსფატის ბატარეები აქტიურად გამოიყენება ელექტრო მანქანების დიზაინში.

პატარა ბრტყელი ბატარეები გამოიყენება ტელეფონებისთვის, ლეპტოპებისთვის და პლანშეტური კომპიუტერებისთვის. სხვადასხვა ფორმის ფაქტორების ცილინდრული ბატარეები გამოიყენება ელექტრონული სიგარეტებისთვის, რადიო კონტროლირებადი მოდელებისთვის და ა.შ.