Ličio geležies fosfato baterijos EEMB – užtenka pusės talpos. Lifepo4 baterijų charakteristikos Įkrovikliai ir kaip įkrauti LiFePo4

Šiuolaikinė elektronika kelia vis didesnius reikalavimus energijos šaltinių galiai ir talpai. Nors nikelio-kadmio ir nikelio-metalo hidrido akumuliatoriai artėja prie savo teorinių ribų, ličio jonų technologijos dar tik pradžioje

Li-Fe (ličio fosfato) baterijos išsiskiria ne tik didele talpa, bet ir greitu įkrovimu. Vos per 15 minučių galite visiškai įkrauti akumuliatorių. Be to, tokios baterijos leidžia 10 kartų daugiau įkrovimo-iškrovimo ciklų nei įprasti modeliai. Li-Fe akumuliatoriaus idėja yra suaktyvinti ličio jonų mainus tarp elektrodų. Nanodalelių pagalba buvo galima išvystyti elektrodų mainų paviršių ir išgauti intensyvesnį jonų srautą. Siekiant išvengti per didelio elektrodų įkaitimo ir galimo sprogimo, kūrimo autoriai katoduose naudojo ličio/geležies fosfatą, o ne ličio/kobalto oksidą. Nepakankamas naujos medžiagos elektrinis laidumas kompensuojamas įdedant aliuminio, mangano ar titano nanodaleles.

Norėdami įkrauti Li-Fe baterijas, turite naudoti specialų įkroviklį su žyma, kad tokio tipo įkroviklis gali dirbti su Li-Fe akumuliatoriais, kitaip sugadinsite akumuliatorių!

Privalumai

• Saugus, patvarus korpusas, kitaip nei Li-Po baterijų korpusai
• Itin greitas įkrovimas (esant 7A srovei, pilnas įkrovimas per 15 minučių!!!)
• Labai didelė išėjimo srovė 60A - darbo režimas; 132A - trumpalaikis režimas (iki 10 sekundžių)
• Savaiminio išsikrovimo 3% 3 metus
• Darbas šaltyje (iki -30 laipsnių C), neprarandant darbinių savybių
• MTBF 1000 ciklų (tris kartus daugiau nei nikelio baterijos)

Trūkumai

• Reikalingas specialus įkroviklis (nesuderinamas su LiPo įkrovikliais)
• Sunkesnis už Li-Po
  

Šiek tiek istorijos

Ličio jonų baterijos yra dvigubai didesnės nei jų NiMH baterijos ir beveik tris kartus didesnės galios tankio. Ličio jonų energijos tankis yra tris kartus didesnis nei NiMH. Ličio jonų gali atlaikyti labai dideles iškrovos sroves, kurių NiMH baterijos negali atlaikyti net teoriškai. NiMH taip pat netinka galingiems nešiojamiems instrumentams, kurie pasižymi didelėmis impulsų apkrovomis, ilgai kraunasi ir paprastai „gyja“ ne daugiau kaip 500 ciklų. Kitas svarbus klausimas yra NiMH saugojimas. Šios baterijos kenčia nuo labai didelio savaiminio išsikrovimo - iki 20% per mėnesį, o Li-ion šis skaičius siekia tik 2-5%. NiMH akumuliatoriams taikomas vadinamasis atminties efektas, būdingas ir NiCd akumuliatoriams.

Tačiau ličio jonų akumuliatoriai turi ir trūkumų. Jie yra labai brangūs ir reikalauja sudėtingos daugiapakopės elektroninės valdymo sistemos, nes jie linkę negrįžtamai suirti, jei išleidžiami per giliai arba savaime užsidega esant didelėms apkrovoms. Jie tai skolingi pagrindinei elektrodo medžiagai – ličio kobaltui (LiCoO2). Mokslininkai jau kelerius metus stengiasi rasti kobalto pakaitalą. Į pagrindinės ateities elektrodų medžiagos poziciją pretenduoja įvairūs ličio junginiai – manganatai, titanatai, stanatai, silikatai ir kt. Tačiau šiandien neabejotinu mėgstamiausiu laikomas ličio ferofosfatas Li-Fe, kurį 1996 m. pirmą kartą gavo Teksaso universiteto profesorius Johnas Goodenoughas. Ilgą laiką ši tema rinko dulkes ant lentynos, nes Li-Fe buvo niekuo išskirtinis, išskyrus tai, kad buvo pigus ir jo potencialas liko neištirtas. Viskas pasikeitė 2003 m., kai atsirado A123 Systems.

Li-Fe baterijų charakteristikos

Kaip ir visos Li-Fe baterijos, jos turi keletą pagrindinių elektrinių parametrų:

Visiškai įkrauto elemento įtampa: Li-Fe yra apie 3,65 V Dėl šios technologijos ypatumų šie elementai nelabai bijo perkrovimo (bent jau nesukelia gaisro ir sprogimo, kaip atsitinka su ličio kobaltato ličio jonų, Li- jonų pagrindu pagamintais elementais). pol) nors gamintojai Per visą elemento eksploatavimo laiką labai rekomenduojama nekrauti virš 3,9V ir tik kelis įkrovimus iki 4,2V.

Visiškai iškrauta elemento įtampa:Čia gamintojų rekomendacijos šiek tiek skiriasi, kai kurie rekomenduoja iškrauti elementus iki 2,5 V, kai kurie iki 2,0 V. Bet kokiu atveju, remiantis visų tipų baterijų eksploatavimo praktika, buvo nustatyta, kad kuo mažesnis iškrovimo gylis, tuo daugiau ciklų ši baterija gali išgyventi, o energijos kiekis patenka į paskutinius 0,5 V baterijų. iškrova (Li-Fe) yra tik keli procentai jo talpos.

Vidurio taško įtampa:šios technologijos elementams skirtingi gamintojai skiriasi (teigiama) nuo 3,2 V iki 3,3 V. Vidutinio taško įtampa yra įtampa, apskaičiuojama pagal iškrovos kreivę ir skirta bendrai akumuliatoriaus talpai apskaičiuoti, kuri išreiškiama Wh (vatvalandėmis). Pavyzdžiui, turite 1,1 Ah talpos elementą, o vidurio taško įtampa yra 3,3 V, tada jo bendra talpa yra 3,3 * 1,1 = 3,65 Wh. (Daugelis žmonių dažnai painioja vidurio taško įtampą su visiškai įkrauto elemento įtampa.)

Šiuo atžvilgiu norėčiau atkreipti dėmesį į baterijų veikimo charakteristikas, o tiksliau į 36V ir 48V Li-Fe baterijų vidurinę įtampą. Taigi, 36V ir 48V įtampos nurodomos sąlyginai daug kam labiau pažįstamo švino rūgšties akumuliatoriaus, tiksliau – 3 ar 4 nuosekliai sujungtų 12V švino rūgšties akumuliatorių vidurio taško įtampai. 36V Li-Fe baterija turi 12 nuosekliai sujungtų elementų (elementų), tai yra 3,2*12=38,4V (48V akumuliatoriui 3,2*16=51,2V), o tai šiek tiek viršija vidutinius švino rūgšties akumuliatorių taškus, t.y. vienodos talpos (Ah) Li-Fe akumuliatoriaus bendra talpa yra didesnė nei švino rūgšties akumuliatoriaus.

Šiuo metu pagrindinė Li-Fe elementų gamybos bazė yra Kinija. Yra ir žinomų firmų (A123System, KMI), ir nežinomų firmų gamyklų. Daugelis gatavų baterijų pardavėjų (kurie jas parduoda mažmeninėje prekyboje) teigia, kad jie yra ir pačių elementų gamintojai, o tai pasirodo netiesa. Stambūs elementų gamintojai, pagaminantys milijonus vienetų per metus, nėra suinteresuoti dirbti su mažmeniniais klientais ir tiesiog ignoruoja klausimus apie dešimčių elementų pardavimą arba siūlo įsigyti kelių tūkstančių vienetų. Yra ir mažų įmonių, kuriose pusiau rankų darbo elementai gaminami nedidelėmis partijomis, tačiau tokių elementų kokybė itin žema, to priežastis – kokybiškų medžiagų, įrangos trūkumas ir žema technologinė disciplina. Tokių elementų talpa ir vidinė varža labai skiriasi net vienoje partijoje. Taip pat gatavų baterijų surinkimo rinkoje yra didelių gamintojų gaminamų elementų, tačiau dėl to, kad jie pagal tam tikrus parametrus (talpa, vidinė varža, įtampos kritimas sandėliavimo metu) nebuvo atmesti, jie nepasiekia rinkos ir nepasiekia. turi būti perdirbtas. Šie elementai yra baterijų surinkimo mažose amatų įmonėse pagrindas. Pagrindinis skirtumas tarp tokių elementų ir standartinės kokybės elementų, kuriuos gamina stambių gamintojų kiekvieno elemento žymėjimo trūkumas. Ženklinimas yra naudojamas gamintojui atliekant galutinius bandymus ir naudojamas kaip gamintojo, pagaminimo datos ir pakeitimo identifikatorius. Ši informacija reikalinga stambiesiems gamintojams, kad galėtų toliau stebėti elementų kokybę eksploatacijos metu ir, esant nusiskundimams, galėtų rasti problemos priežastį. Kaip jūs pats suprantate, tiems, kurie gamina elementus amatininkų sąlygomis, tokia operacija nėra prasmės.
Naudodamiesi šiomis nuorodomis galite peržiūrėti garsiausių elementų gamintojų testus:

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

Beje, įdomu tai, kad remiantis patikrinimų rezultatais, beveik visi gamintojai teigia, kad pajėgumai yra didesni nei turimi (vienintelė išimtis yra A123 sistema), o Huanyu paprastai yra ketvirtadaliu mažesnė nei deklaruota.

Netikėtas atradimas

A123 Systems yra neįprasta įmonė. Pokalbiuose jos darbuotojai, nuo eilinių inžinierių iki prezidento, dažnai kartoja vieną frazę, kurios šiais laikais dažnai negirdite: „Esame tik kelio pradžioje. Nuėję juo iki galo, pakeisime pasaulį! A123 sistemų istorija prasidėjo 2000 m. pabaigoje Masačusetso technologijos instituto (MIT) profesoriaus Yet Min Chang laboratorijoje. Changas, ilgą laiką dirbęs su ličio jonų technologija, beveik atsitiktinai atrado nuostabų reiškinį. Padarius tam tikrą poveikį koloidiniam elektrodų medžiagų tirpalui, akumuliatoriaus struktūra pradėjo daugintis! Traukos ir atstūmimo jėgos priklausė nuo daugelio veiksnių – pačių dalelių dydžio, formos ir skaičiaus, elektrolito savybių, elektromagnetinio lauko ir temperatūros. Changas atliko išsamius elektrodų nanomedžiagų fizikinių ir cheminių savybių tyrimus ir nustatė pagrindinius parametrus, leidžiančius pradėti spontaniškos saviorganizacijos procesą. Gautų baterijų specifinė talpa buvo trečdaliu didesnė nei įprastų ličio kobaltato baterijų ir galėjo atlaikyti šimtus įkrovimo-iškrovimo ciklų. Natūraliai sukurta elektrodų mikrostruktūra leido padidinti bendrą aktyvaus paviršiaus plotą dydžiu ir paspartinti jonų mainus, o tai savo ruožtu padidino akumuliatoriaus talpą ir našumą.

Saviorganizacija pagal Chango metodą vyksta taip: į būsimos baterijos korpusą dedamas kobalto oksido ir grafito nanodalelių mišinys, įpilamas elektrolitas ir sukuriamos reikalingos išorinės sąlygos – temperatūra, elektromagnetinis laukas ir slėgis. Kobalto oksido dalelės traukia viena kitą, tačiau atstumia grafito daleles. Procesas tęsiasi tol, kol traukos ir atstūmimo jėgos pasiekia pusiausvyrą. Dėl to susidaro anodo-katodo pora, visiškai atskirta tarpfaze - elektrolitu. Dėl identiško nanodalelių dydžio Chang sugebėjo sukurti baterijų pavyzdžius su nurodytos talpos ir veikimo parametrais laboratorinėmis sąlygomis. Tolimesnis šio reiškinio tyrimas ir juo pagrįstos gamybos technologijos kūrimas žadėjo fantastiškas perspektyvas. Chango skaičiavimais, lyginant su esamais analogais, baterijos talpa galėtų padvigubėti, o savikaina būtų sumažinta perpus. Savarankiško organizavimo metodas leido sukurti bet kokios formos baterijas, mažesnes nei degtuko galvutė, įskaitant tiesiogiai pačių dabartinių vartotojų viduje.

Žingsnis į didelį verslą

Tuo metu elektrochemijos inžinierius Bartas Riley dirbo „American Semiconductor“, gaminančioje platų puslaidininkių asortimentą. Su Changu jis buvo seniai pažįstamas ir turėjo bendrų mokslinių interesų. Kai Chang papasakojo Riley apie savo netikėtą atradimą, idėja sukurti verslą, pagrįstą saviorganizavimosi fenomenu, gimė beveik iš karto. Tačiau nė vienas iš jų neturėjo supratimo, kaip kuriamos įmonės. Trečiasis A123 Systems įkūrėjas buvo Rickas Fulapas, verslininkas, žinantis, kaip geras idėjas paversti dideliais pinigais. Būdamas 26 metų Fulapas jau sukūrė penkias įmones nuo nulio ir paleido jas į didelį verslą. Vieną dieną MIT moksliniame žurnale Fulapas aptiko profesoriaus Chango straipsnį apie ličio jonų technologiją. Nieko nesuprasdamas, ką perskaitė, Rikas surinko profesoriaus telefono numerį. Atsakydamas į pasiūlymą imtis anglies nanopluošto verslo, Changas atsakė, kad turi geresnę idėją, o Fulapas negalėjo miegoti iki ryto.

Visų pirma, partneriams pavyko gauti MIT licenciją pramoniniam baterijų saviorganizavimo technikos naudojimui ir įsigyti teises į Chango laboratorijoje gautą katodo medžiagą – ličio geležies fosfatą. Jis neturėjo nieko bendra su saviorganizacijos fenomenu, bet Fulap nusprendė, kad teisės į Li-Fe nepakenks. Neleiskite gerumui nueiti perniek! Be to, Chang gavo specialią dotaciją tęsti Li-Fe tyrimus. 2001 m. rugsėjį Rickas Fulapas jau klajojo po rizikos fondus ieškodamas lėšų. Jam pavyko sukurti konkurenciją tarp investuotojų, kurstydamas ją vis daugiau spaudos pranešimų apie fantastiškas ličio jonų akumuliatorių rinkos perspektyvas.

Jau 2001 metų gruodį į įmonės sąskaitas buvo įskaityti pirmieji 8 milijonai JAV dolerių, praėjus keturiems mėnesiams nuo projekto pradžios, 2002 metų balandį į verslą įžengė mobiliosios elektronikos rinkos lyderės Motorola ir Qualcomm, įžvelgdamos milžinišką naujosios technologijos potencialą. Bartas Riley su šypsena prisimena, kaip Fulapas konferencijoje prišoko prie „Qualcomm“ viceprezidento Paulo Jacobso. Per minutę, beveik laikydamas Jacobsą už švarko atlapo, Rickas sugebėjo aiškiai paaiškinti Jacobui A123 technologijos pranašumus prieš konkurentus, o po kelių sekundžių tiesiai šviesiai uždavė klausimą – investuok šiandien, rytoj bus. per vėlai! Ir po poros dienų Jacobsas priėmė teisingą sprendimą. Netrukus A123 investuotojai buvo: garsioji bendrovė Sequoia Capital, kurios pinigais vienu metu buvo sukurta Google ir Yahoo, General Electric, Procter & Gamble ir daugelis kitų didelių kompanijų.

Rezervinis parašiutas

2003 m. pradžioje darbai sustojo. Paaiškėjo, kad perspektyvi technologija veikia tik iš dalies – savęs organizavimo procesas pasirodė nestabilus. Rimtų sunkumų kilo dėl vienodo dydžio ir savybių elektrodų nanomedžiagų dalelių gamybos technologijos. Dėl to gaminio našumas svyravo nuo išskirtinio iki netinkamo naudoti. Dėl elektrodų kristalinės gardelės silpnumo gautų baterijų tarnavimo laikas buvo žymiai prastesnis nei esamų analogų. Jis tiesiog žlugo per kelis iškrovimo ciklus. Changas suprato, kad pramoninės technologijos idealiems akumuliatoriams sukurti dar labai toli. Projektas lūžta...

Iki to laiko ličio ferofosfato darbas davė netikėtų rezultatų. Iš pradžių geležies fosfato elektrinės savybės atrodė labai kuklios. Li-Fe pranašumai prieš LiCoO2 buvo jo netoksiškumas, maža kaina ir mažesnis jautrumas karščiui. Priešingu atveju ferofosfatas buvo žymiai prastesnis už kobaltatą - 20% energijos intensyvumo, 30% našumo ir veikimo ciklų skaičiaus. Tai reiškia, kad akumuliatorius su katodu, pagamintu iš pirminio Li-Fe, nebuvo tinkamas mobiliajai elektronikai, kur talpa yra nepaprastai svarbi. Ferofosfatą reikėjo giliai modifikuoti. Changas pradėjo eksperimentuoti pridėdamas niobio ir kitų metalų į elektrodo struktūrą ir sumažindamas atskirų Li-Fe dalelių dydį iki šimto nanometrų. Ir medžiaga tiesiogine prasme pasikeitė! Dėl tūkstančius kartų padidinto aktyvaus paviršiaus ploto ir pagerėjusio elektros laidumo dėl aukso ir vario įvedimo baterijos, kurių katodas pagamintas iš nanostruktūrinio Li-Fe, iškrovos srovėmis dešimt kartų viršijo įprastas kobaltines. Elektrodų kristalinė struktūra laikui bėgant praktiškai nesusidėvėjo. Metalų pridėjimas jį sustiprino, kaip armatūra sustiprina betoną, todėl akumuliatoriaus ciklų skaičius išaugo daugiau nei dešimt kartų – iki 7000! Tiesą sakant, tokia baterija gali išgyventi kelias jo maitinamų įrenginių kartas. Be to, Li-Fe neturėjo būti sukurta nieko naujo gamybos technologijoje. Tai reiškė, kad Riley, Chang ir Fulap pagamintas produktas buvo paruoštas nedelsiant masinei gamybai.

„Jei esate maža įmonė, turinti ribotą finansavimą, dažniausiai sutelkiate dėmesį į vieną dalyką“, - sako Riley. – Bet pasirodė, kad kišenėje turėjome dvi idėjas! Investuotojai reikalavo tęsti pradinę projekto temą, o nanofosfatą palikti geresniems laikams. Bet mes tai padarėme savo būdu. Nauja kryptimi išsiuntėme nedidelę inžinierių komandą. Jiems buvo duotas konkretus tikslas – sukurti katodinių nanomedžiagų pramoninės gamybos technologiją. Kaip vėliau paaiškėjo, šis atkaklus sprendimas išgelbėjo visą projektą nuo žlugimo. Po pirmųjų akivaizdžių sėkmės su nanofosfatu tolesnis savarankiško organizavimo darbas buvo atidėtas, bet nepamirštas. Juk istorija kada nors gali pasikartoti visiškai priešingai.

Pramonės milžinas

Žodžiu, praėjus mėnesiui po to, A123 sudarė lemtingą sutartį su garsia kompanija Black & Decker. Paaiškėjo, kad Black & Decker kelerius metus kūrė naujos kartos statybinius elektrinius įrankius – mobilius ir galingus nešiojamus įrenginius. Tačiau naujo produkto pristatymas buvo atidėtas, nes trūko tinkamo srovės šaltinio. NiMH ir NiCd baterijos nebuvo tinkamos įmonei pagal svorį, dydį ir veikimo charakteristikas. Įprasti ličio jonų akumuliatoriai buvo gana talpūs, tačiau nesuteikdavo didelės apkrovos srovės ir greitai išsikrovę įkaisdavo taip, kad galėjo užsidegti. Be to, jų įkrovimo laikas buvo per ilgas, o nešiojamasis įrankis visada turi būti paruoštas. Šiems tikslams puikiai tiko A123 baterijos. Jie buvo labai kompaktiški, galingi ir visiškai saugūs. Įkrovimo laikas iki 80% talpos buvo tik 12 minučių, o esant didžiausiai apkrovai Li-Fe akumuliatoriai išvystydavo galią, viršijančią laidinių įrankių galią! Trumpai tariant, „Black & Decker“ rado būtent tai, ko ieškojo.

Iki to laiko A123 turėjo tik cento dydžio baterijos prototipą, o „Black & Decker“ reikėjo milijonų tikrų baterijų. Fulap ir Riley atliko didžiulį darbą kurdami savo gamybos patalpas ir per metus nuo sutarties pasirašymo pradėjo serijinę komercinių produktų gamybą Kinijoje. Fulapo energija ir polėkis susitarime su Black & Decker leido A123 greitai patekti į didelį pramonės ratą. Per mažiau nei šešerius metus Masačusetso įmonė iš grynos idėjos išaugo į didelį tyrimų ir gamybos kompleksą su šešiomis gamyklomis ir 900 darbuotojų. Šiandien „A123 Systems“ turi 120 patentų ir patentų paraiškų elektrochemijos srityje, o jos ličio jonų technologijų tyrimų centras laikomas geriausiu Šiaurės Amerikoje.

Tačiau įmonė tuo nesibaigia. Per pastaruosius pusantrų metų pradinio nanofosfato savybės buvo radikaliai patobulintos, buvo sukurti nauji elektrolitų tipai. Sukurtos pažangesnės ir patikimesnės elektroninės įkrovos valdymo sistemos. Buvo sukurti kelių tipų baterijų blokai, skirti naudoti įvairiose technologijų srityse. Tačiau pagrindinis žingsnis į priekį, be abejo, yra akumuliatoriaus kūrimas būsimam hibridiniam automobiliui „Chevrolet Volt“.

Baterijų gamybos technologijos nestovi vietoje ir Ni-Cd (nikelio-kadmio) ir Ni-MH (nikelio-metalo hidrido) baterijas rinkoje pamažu keičia baterijos...

Įmonių, gaminančių ličio jonų (Li-ion), ličio polimero (Li-Po), ličio fosfato (Li-Fe / LiFePO4) baterijas įvairiose pasaulio šalyse, sąrašas. Gamintojo pavadinimas Vieta...

Šiuolaikinė įranga kasdien tampa sudėtingesnė ir galingesnė. Aukšti technologijų standartai kelia didesnius reikalavimus baterijoms, kurios dabar turi derinti aukštą našumą, energijos vartojimo efektyvumą ir padidintas energijos atsargas.

Naujų tipų elektros įrangos įvedimas į gamybą, technologinio proceso spartinimas – visa tai didina reikalavimus energijos šaltiniams, o šiuolaikinės baterijos nebe visada gali juos patenkinti. Norėdami išspręsti šią problemą, gamintojai pasuko ličio jonų technologijos tobulinimo keliu. Taip gimė ličio geležies fosfatas, kuris yra idėjinis ličio jonų akumuliatorių palikuonis.

Istorinė nuoroda

LiFePO4 arba LFP, gamtoje esantį olivinų šeimos mineralą, 1996 m. pirmą kartą atrado Teksaso universiteto mokslininkas Johnas Goodenoughas, ieškojęs būdų, kaip pagerinti ličio jonų energijos šaltinius. Pažymėtina buvo tai, kad šis mineralas buvo mažiau toksiškas ir didesnis terminis stabilumas nei visi tuo metu žinomi elektrodai.

Be to, jis buvo rastas natūralioje aplinkoje ir turėjo mažesnę kainą. Pagrindinis LiFePO4 pagrindu pagamintų elektrodų trūkumas buvo jų maža elektrinė talpa, todėl ličio geležies fosfato baterija nebebuvo kuriama.

Tyrimai šia kryptimi buvo atnaujinti 2003 m. Mokslininkų komanda dirbo kurdama iš esmės naujas baterijas, kurios pakeistų tuo metu pažangiausias ličio jonų baterijas. Didžiosios kompanijos, tokios kaip Motorola ir Qualcomm, susidomėjo projektu, kuris priartino baterijų su LiFePO4 katodo elementais išvaizdą.

Baterija, pagrįsta LiFePO4

Šis tipas naudoja tą pačią elektros energijos gamybos technologiją, kaip ir mums įpratę ličio jonų elementai. Tačiau tarp jų yra nemažai reikšmingų skirtumų. Pirma, tai yra savo tipo BMS naudojimas - valdymo sistema, kuri apsaugo elektros baterijas nuo perkrovimo ir stipraus iškrovimo, padidina tarnavimo laiką ir daro energijos šaltinį stabilesnį.

Antra, LiFePO4, skirtingai nei LiCoO2, yra mažiau toksiškas. Šis faktas leido išvengti daugelio problemų, susijusių su aplinkos tarša. Visų pirma sumažinkite kobalto išmetimą į atmosferą dėl netinkamo akumuliatoriaus šalinimo.

Galiausiai, nesant vienodų LFP standartų, elementai turi skirtingą cheminę sudėtį, todėl modelių techninės charakteristikos labai skiriasi. Be to, šių maitinimo šaltinių aptarnavimas yra sudėtingesnis ir turi atitikti tam tikras taisykles.

Specifikacijos

Verta pasakyti, kad ličio geležies fosfato 48 V, 36 V ir 60 V baterijos gaminamos nuosekliai jungiant atskirus elementus, nes maksimali įtampa vienoje LFP sekcijoje negali viršyti 3,65 V. Todėl kiekvienos baterijos techniniai rodikliai gali labai skirtis. vienas nuo kito - viskas priklauso nuo surinkimo ir konkrečios cheminės sudėties.

Norėdami išanalizuoti technines charakteristikas, pateikiame vienos atskiros ląstelės vardines vertes.

Everexceed akumuliatoriuje buvo pasiektas geriausias kiekvieno atskiro elemento galimybių įgyvendinimas. Everexceed ličio geležies fosfato baterijos turi ilgą tarnavimo laiką. Iš viso jie gali atlaikyti iki 4 tūkstančių įkrovimo-iškrovimo ciklų, prarandant iki 20%, o energijos rezervas pasipildo per 12 minučių. Atsižvelgdami į tai, galime daryti išvadą, kad Everexceed akumuliatoriai yra vieni geriausių LFP elementų atstovų.

Privalumai ir trūkumai

Pagrindinis privalumas, išskiriantis ličio geležies fosfato akumuliatorių iš kitų tipų akumuliatorių, yra patvarumas. Toks elementas gali atlaikyti daugiau nei 3 tūkstančius įkrovimo-iškrovimo ciklų, kai elektros lygis nukrenta iki 30%, ir daugiau nei 2 tūkstančius, kai jis nukrenta iki 20%. Dėl šios priežasties vidutinis baterijos veikimo laikas yra apie 7 metus.

Stabili įkrovimo srovė yra antras svarbus LFP elementų privalumas. Išėjimo įtampa išlieka 3,2 V, kol įkrova visiškai išeikvojama. Tai supaprastina laidų schemą ir pašalina būtinybę naudoti įtampos reguliatorius.

Didesnė didžiausia srovė yra trečiasis jų pranašumas. Ši akumuliatoriaus savybė leidžia pagaminti maksimalią galią net esant itin žemai temperatūrai. Ši savybė paskatino automobilių gamintojus naudoti ličio geležies fosfato baterijas kaip pagrindinį energijos šaltinį užvedant benzininius ir dyzelinius variklius.

Be visų pateiktų privalumų, LiFePO4 akumuliatoriai turi vieną reikšmingą trūkumą – didelį svorį ir dydį. Tai riboja jų naudojimą tam tikrų tipų mašinose ir elektros įrenginiuose.

Veikimo ypatybės

Jei perkate paruoštas ličio fosfato baterijas, jums nebus jokių sunkumų prižiūrint ir eksploatuojant. Visa tai dėka to, kad gamintojai į tokius elementus stato BMS plokštes, kurios neleidžia perkrauti ir neleidžia elementui išsikrauti iki itin žemo lygio.

Bet jei perkate atskirus elementus (pavyzdžiui, rašiklio elementų baterijas), turėsite patys stebėti įkrovimo lygį. Kai įkrova nukris žemiau kritinio lygio (žemiau 2,00 V), talpa pradės sparčiai mažėti, todėl elementų nebebus galima įkrauti. Jei, priešingai, leisite perkrauti (virš 3,75 V), elementas tiesiog išsipūs dėl išsiskiriančių dujų.

Jei naudojate panašų akumuliatorių elektrinei transporto priemonei, po 100% įkrovimo turite jį atjungti.

Veiklos taisyklės

Jei planuojate naudoti ličio-fosforo baterijas ne cikliniu, o buferiniu režimu, pavyzdžiui, kaip UPS maitinimo šaltinį arba kartu su saulės baterija, turite pasirūpinti, kad įkrovos lygis būtų sumažintas iki 3,40. -3,45 V. Susidoroti su Šią užduotį padeda atlikti „išmanieji“ įkrovikliai, kurie automatiniu režimu pirmiausia visiškai papildo energijos tiekimą, o po to sumažina įtampos lygį.

Eksploatacijos metu reikia stebėti elementų balansą arba naudoti specialias balansavimo plokštes (jos jau yra įmontuotos į elektromobilio akumuliatorių). Ląstelių disbalansas – tai būklė, kai bendra įrenginio įtampa išlieka vardinėje, tačiau elementų įtampa skiriasi.

Šis reiškinys atsiranda dėl atskirų sekcijų atsparumo skirtumo ir prasto kontakto tarp jų. Jei elementai turi skirtingą įtampą, jie įkrauna ir išsikrauna netolygiai, o tai žymiai sumažina akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Akumuliatoriaus paleidimas

Prieš naudojant ličio-fosforo baterijas, surinktas iš atskirų elementų, reikia pasirūpinti, kad sistema būtų subalansuota, nes sekcijos gali turėti skirtingus įkrovimo lygius. Norėdami tai padaryti, visi komponentai yra sujungti lygiagrečiai vienas su kitu ir prijungti prie lygintuvo bei įkroviklio. Tokiu būdu prijungtos ląstelės turi būti įkraunamos iki 3,6 V.

Naudodami ličio geležies fosfato akumuliatorių elektriniam dviračiui tikriausiai pastebėjote, kad pirmosiomis veikimo minutėmis akumuliatorius sukuria maksimalią galią, o vėliau įkrova greitai nukrenta iki 3,3–3,0 V. Nebijokite to, nes tai normalus akumuliatoriaus veikimas. Faktas yra tas, kad pagrindinis jo pajėgumas (apie 90%) yra būtent šiame diapazone.

Išvada

Efektyvumas yra 20-30% didesnis nei kitų baterijų. Tuo pačiu metu jie tarnauja 2–3 metais ilgiau nei kiti elektros energijos šaltiniai, taip pat užtikrina stabilią srovę per visą veikimo laikotarpį. Visa tai išryškina pateiktus elementus palankioje šviesoje.

Tačiau dauguma žmonių ir toliau ignoruos ličio geležies fosfato baterijas. Akumuliatorių privalumai ir trūkumai nublanksta prieš jų kainą – tai 5-6 kartus daugiau nei mums įprastų švino-rūgštinių elementų. Vidutiniškai tokia automobilio baterija kainuoja apie 26 tūkstančius rublių.

Šiuolaikinėje rinkoje gausu įvairių elektroninės įrangos. Jų veikimui kuriami vis pažangesni maitinimo šaltiniai. Tarp jų ypatingą vietą užima ličio geležies fosfato baterijos. Jie yra saugūs, turi didelę elektrinę talpą, praktiškai neišskiria toksinų, yra patvarūs. Galbūt šios baterijos greitai išstums savo „brolius“ iš įrenginių.

Turinys

Kas yra ličio geležies fosfato baterija

LiFePo4 akumuliatoriai yra aukštos kokybės ir patikimi maitinimo šaltiniai, pasižymintys dideliu našumu. Jie aktyviai keičia ne tik pasenusias švino-rūgšties baterijas, bet ir modernias ličio jonų baterijas. Šiandien šios baterijos randamos ne tik pramoninėje įrangoje, bet ir buitiniuose įrenginiuose – nuo ​​išmaniųjų telefonų iki elektrinių dviračių.

LFP baterijas 2003 m. sukūrė Masačusetso technologijos institutas. Jie pagrįsti patobulinta ličio jonų technologija su modifikuota chemine sudėtimi: anodui vietoj ličio kobaltato naudojamas ličio ferofosfatas. Baterijos tapo plačiai paplitusios tokių kompanijų kaip „Motorola“ ir „Qualcomm“ dėka.

Kaip gaminamos LiFePo4 baterijos

Pagrindiniai komponentai LiFePo4 akumuliatorių gamybai į gamyklą tiekiami tamsiai pilkų miltelių su metaliniu blizgesiu pavidalu. Anodų ir katodų gamybos schema yra ta pati, tačiau dėl maišymo komponentų nepriimtinumo visos technologinės operacijos atliekamos skirtingose ​​dirbtuvėse. Visa gamyba suskirstyta į kelis etapus.

Pirmas žingsnis. Elektrodų kūrimas. Norėdami tai padaryti, gatava cheminė sudėtis iš abiejų pusių padengiama metaline folija (dažniausiai katodui naudojamas aliuminis, o anodas - varis). Folija yra iš anksto apdorota suspensija, kad ji galėtų veikti kaip srovės imtuvas ir laidus elementas. Gatavi elementai supjaustomi plonomis juostelėmis ir kelis kartus sulankstomi, suformuojant kvadratines ląsteles.

Antras žingsnis. Tiesioginis akumuliatoriaus surinkimas. Katodai ir anodai elementų pavidalu dedami iš abiejų akytos medžiagos separatoriaus pusių ir tvirtai prie jo pritvirtinami. Gautas blokas dedamas į plastikinį indą, užpildomas elektrolitu ir sandariai uždaromas.

Galutinis etapas. Valdykite akumuliatoriaus įkrovimą / iškrovimą. Įkrovimas atliekamas palaipsniui didinant elektros srovės įtampą, kad dėl didelio šilumos kiekio neįvyktų sprogimas ar užsidegimas. Norėdami iškrauti, akumuliatorius yra prijungtas prie galingo vartotojo. Jei nukrypimų nenustatoma, gatavi elementai siunčiami klientui.

Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus veikimo principas ir konstrukcija

LFP baterijas sudaro elektrodai, tvirtai prispausti prie poringo separatoriaus iš abiejų pusių. Įrenginiams maitinti katodas ir anodas yra prijungti prie srovės kolektorių. Visi komponentai dedami į plastikinį dėklą ir užpildyti elektrolitu. Ant korpuso uždėtas valdiklis, kuris įkrovimo metu reguliuoja srovės tiekimą.

LiFePo4 baterijų veikimo principas pagrįstas ličio ferofosfato ir anglies sąveika. Pati reakcija vyksta pagal formulę:

LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6

Akumuliatoriaus įkroviklis yra teigiamai įkrautas ličio jonas. Jis turi galimybę prasiskverbti į kitų medžiagų kristalinę gardelę, sudarydamas cheminius ryšius.

LiFePo4 akumuliatorių techninės charakteristikos

Nepriklausomai nuo gamintojo, visi LFP elementai turi tas pačias technines charakteristikas:

• didžiausia įtampa – 3,65 V;
• įtampa viduriniame taške – 3,3 V;
• įtampa visiškai išsikrovus – 2,0 V;
• vardinė darbinė įtampa – 3,0-3,3 V;
• minimali įtampa esant apkrovai – 2,8 V;
• ilgaamžiškumas – nuo ​​2 iki 7 tūkstančių įkrovimo/iškrovimo ciklų;
• savaiminis įkrovimas esant 15-18 C temperatūrai – iki 5% per metus.

Pateiktos techninės charakteristikos yra konkrečiai susijusios su LiFePo4 ląstelėmis. Priklausomai nuo to, kiek jų derinama su viena baterija, akumuliatorių parametrai skirsis.

Buitinės kopijos turi šias charakteristikas:

• talpa – iki 2000 Ah;
• įtampa – 12v, 24v, 36v ir 48v;
• su darbo temperatūrų diapazonu - nuo -30 iki +60 С о;
• su įkrovimo srove - nuo 4 iki 30A.

Visos baterijos nepraranda savo kokybės 15 metų laikant, turi stabilią įtampą ir pasižymi mažu toksiškumu.

Kokių tipų LiFePo4 baterijos yra?

Skirtingai nuo mums įprastų baterijų, kurios žymimos AA arba AAA simboliais, ličio geležies fosfato elementai turi visiškai kitokį formos faktoriaus žymėjimą – jų dydžiai užšifruoti 5 skaitmenų skaičiumi. Visi jie pateikti lentelėje.

Standartinis dydis	Matmenys, DxL (mm)
14430	14x43
14505	14x50
17335	17x33
18500	18x50
18650	18x65
26650	26x65
32600	32x60
32900	32x90
38120	38 x 120
40160	40 x 160
42120	42 x 120

Net ir neturėdami lentelės su ženklais priešais save galite lengvai naršyti akumuliatoriaus matmenis. Pirmieji du kodo skaitmenys nurodo skersmenį, likusieji nurodo maitinimo šaltinio ilgį (mm). Kai kurių standartinių dydžių pabaigoje esantis skaičius 5 atitinka pusę milimetro.

Ličio geležies fosfato baterija: privalumai ir trūkumai

LFP baterijos yra pagrįstos ličio jonų technologija, kuri leidžia absorbuoti visus šių energijos šaltinių privalumus ir tuo pačiu atsikratyti jiems būdingų trūkumų.

Tarp pagrindinių privalumų yra šie:

1. Patvarumas – iki 7000 ciklų.
2. Didelė įkrovimo srovė, kuri sumažina energijos papildymo laiką.
3. Stabili darbinė įtampa, kuri nekrenta tol, kol įkrova visiškai neišsenka.
4. Aukšta didžiausia įtampa - 3,65 voltai.
5. Didelė vardinė talpa.
6. Lengvas svoris - iki kelių kilogramų.
7. Mažas aplinkos taršos lygis šalinimo metu.
8. Atsparumas šalčiui – galimas darbas esant temperatūrai nuo -30 iki +60C.

Tačiau baterijos turi ir trūkumų. Pirmasis iš jų yra didelė kaina. 20 Ah elemento kaina gali siekti 35 tūkstančius rublių. Antrasis ir paskutinis trūkumas yra tai, kad, skirtingai nei ličio jonų elementai, sunku rankiniu būdu surinkti akumuliatorių. Kitų akivaizdžių šių energijos šaltinių trūkumų kol kas nenustatyta.

Įkrovikliai ir kaip įkrauti LiFePo4

LiFePo4 akumuliatorių įkrovikliai praktiškai nesiskiria nuo įprastų inverterių. Visų pirma, galite įrašyti didelę išėjimo srovę - iki 30A, kuri naudojama norint greitai įkrauti elementus.

Jei perkate gatavą akumuliatorių, jums neturėtų kilti sunkumų juos įkraunant. Jų konstrukcijoje yra įmontuotas elektroninis valdymas, kuris apsaugo visas ląsteles nuo visiško išsikrovimo ir perpildymo elektra. Brangiose sistemose naudojama balansavimo lenta, kuri tolygiai paskirsto energiją tarp visų įrenginio elementų.

Jei naudojate trečiųjų šalių įkroviklius, įkrovimo metu svarbu neviršyti rekomenduojamo srovės stiprumo amperų. Tai kelis kartus sumažins akumuliatoriaus veikimo laiką per vieną įkrovimą. Jei akumuliatorius įkaista arba išsipučia, srovės stiprumas viršija leistinas vertes.

Kur naudojamos LiFePo4 baterijos?

LFP akumuliatoriai yra labai svarbūs pramonei. Jie naudojami prietaisų funkcionalumui palaikyti meteorologijos stotyse ir ligoninėse. Jie taip pat diegiami kaip buferis vėjo jėgainėse ir naudojami saulės baterijų energijai kaupti.

Šiuolaikiniuose automobiliuose vietoj įprastų švino rūgšties elementų pradedami naudoti 12v akumuliatoriai. LiFePo4 konstrukcijos montuojamos kaip pagrindinis maitinimo šaltinis elektriniuose dviračiuose ir keturračiuose bei motorinėse valtyse.

Jų reikšmė plačiai paplitusi kasdieniame gyvenime. Jie yra įmontuoti telefonuose, planšetiniuose kompiuteriuose ir net atsuktuvuose. Tačiau tokie prietaisai kaina labai skiriasi nuo mažiau technologiškai pažangių kolegų. Todėl vis dar sunku jų rasti rinkoje.

LiFePo4 saugojimo, eksploatavimo ir šalinimo taisyklės

Prieš siunčiant LFP akumuliatorių ilgalaikiam saugojimui, būtina jį įkrauti iki 40-60% ir išlaikyti tokį įkrovimo lygį visą saugojimo laikotarpį. Akumuliatorių reikia laikyti sausoje vietoje, kur temperatūra nenukrenta žemiau kambario temperatūros.

Eksploatacijos metu turi būti laikomasi gamintojo reikalavimų. Svarbu, kad akumuliatorius neperkaistų. Pastebėjus, kad eksploatacijos ar įkrovimo metu akumuliatorius įkaista netolygiai, reikėtų kreiptis į remonto centrą – galbūt sugedo vienas iš elementų, o gal sugedo valdymo blokas ar balanso plokštė. Tą patį reikia daryti, jei atsiranda patinimas.

Norėdami tinkamai išmesti akumuliatorių, kuris visiškai išnaudojo savo išteklius, turėtumėte susisiekti su tuo besispecializuojančiomis organizacijomis. Taip ne tik elgsitės kaip sąžiningas pilietis, bet ir galėsite iš to užsidirbti. Tačiau jei akumuliatorių tiesiog išsiųsite į sąvartyną, nieko blogo nenutiks.

Galbūt jus taip pat domina

Miniatiūrinės mygtuko formos baterijos naudojamos daugelyje įrenginių. Skirtingų gamintojų produktai gali skirtis

Bet kurio automobilio variklio užvedimo patikimumas labai priklauso nuo naudojamo akumuliatoriaus kokybės. Jis privalo

Kiekvienam automobiliui svarbu pasirinkti tinkamą akumuliatorių. Tai žymiai pailgins tarnavimo laiką

Kas yra LiFePO4 baterija

LiFePO4 yra olivinų šeimos mineralas, atsirandantis natūraliai. LiFePO4 baterijų gimimo data laikoma 1996 m., kai Teksaso universitete pirmą kartą buvo pasiūlyta naudoti LiFeP04 akumuliatoriaus elektrode. Mineralas yra netoksiškas, santykinai pigus ir atsiranda natūraliai.

LiFEPO4 yra ličio baterijų pogrupis ir naudoja tą pačią energijos technologiją kaip ir ličio baterijos, tačiau tai nėra 100 % ličio (ličio jonų) baterijos.

Dėl to, kad technologija pasirodė palyginti neseniai, nėra vieno LiFEPO4 akumuliatorių kokybės vertinimo standarto, taip pat tiesioginių analogijų su mums žinomų švino-rūgštinių baterijų veikimu.

Kadangi rinkoje nėra vienodo LFTP baterijų standarto, yra daug skirtingų LFP elementų ir juos naudojančių baterijų, kurių viduje yra skirtingos charakteristikos ir cheminė sudėtis, visi jie vadinami LFP arba ličio baterijomis, tačiau veikia skirtingai. Nemėgindami aprėpti begalybės, sutelksime dėmesį į tai, ką garantuotai veikia mūsų baterijos.

Aliant ličio geležies fosfato baterijos turi šiuos praktinius pranašumus:

daug įkrovimo ciklų, daugiau nei ličio jonų akumuliatorių ir švino baterijų,
akumuliatorius gali atlaikyti 3000 įkrovimo ciklų nuo 70% išsikrovimo būsenos ir 2000 ciklų iš 80% iškrovimo būsenos, o tai užtikrina iki 7 metų baterijos veikimo laiką, ALIANT akumuliatoriams suteikiame besąlyginę 2 metų garantiją. Vidutiniškai akumuliatorius skirtas 12 000 starterių paleidimų.

didelė starterio sukimosi srovė, esant -18C akumuliatorius starteriui suteikia galią, atitinkančią vidutinį naują švino akumuliatorių, tačiau esant +23C galia, kurią galima tiekti starteriui, yra dvigubai didesnė nei švino akumuliatoriaus. Didelė galia iškart jaučiama užvedus variklį, starteris sukasi greitai, kaip ant šviežio švino akumuliatoriaus

svoris – ALIANT akumuliatoriai yra 5 kartus lengvesni už švino baterijas

• Matmenys - akumuliatoriai yra 3 kartus mažesni už švino analogus, todėl tik 3 akumuliatoriai apima visą motociklų modelių gamą

greitas įkrovimas – vidutiniškai baterijos 50% įkraunamos per pirmąsias 2 minutes, 100% įkraunamos per 30 minučių, tai reiškia, kad po 30 minučių kelionės akumuliatorius įkraunamas 100%, t.y. iš tikrųjų jūsų baterija visada yra 100% įkrauta

stabili iškrovimo įtampa - išsikrovimo metu akumuliatorius iki paskutinės akimirkos palaiko artimą 13,2 V įtampą, tada po išsikrovimo įvyksta staigus įtampos kritimas - akumuliatorius, kurio įkrova liko 40%, greitai pasuks starterį

stabili iškrovimo įtampa - išsikrovimo metu akumuliatorius iki galo palaiko įtampą, artimą 13,2 V, tada po išsikrovimo staigiai nukrenta įtampa

• Akumuliatorius savaime išsikrauna mažiau nei 0,05% per dieną, t.y. gali lengvai stovėti lentynoje metus neįkraunant ir neprarandant savo savybių, užvesti variklį ir tada įkrauti iki būsenos beveik 100 %
• gali būti išsikrovęs be rimtų pasekmių tolesniam veikimui, iškrovos slenkstis yra 9,5 V, kol įtampa akumuliatoriaus gnybtuose nenukrenta žemiau 9,5 V - akumuliatorių galima įkrauti ir grąžinti į pradinę būseną

dirbti itin žemoje temperatūroje. Ypatingą dėmesį skyrėme akumuliatoriaus veikimui esant itin žemai temperatūrai, kai kurie patyrę motociklininkai, naudoję kitų gamintojų LFP akumuliatorius, pastebėjo, kad LFP akumuliatorių našumas smarkiai krenta didėjant temperatūrai. Taigi prie +3 laipsnių energingo starterio sukimosi nebelieka, o esant minusui, akumuliatorius „užmiega“ ir pabus tik sušilęs, nes išsiskiria energija. Dėl specialios chemijos mūsų akumuliatoriai neturi šio trūkumo. Nors akumuliatorių tiekiama galia esant -18C nukrenta beveik 2 kartus, vis tiek užtenka energingai pasukti starterį. Akumuliatorius skirtas veikti iki -30C temperatūroje nuo -3 ir aukštesnėje temperatūroje, baterijos turi perteklinės energijos. Temperatūros diapazone nuo -18 iki -30C akumuliatorius suks starterį, tačiau jausis kaip pusiau išsikrovęs švino akumuliatorius.

Veikia bet kokioje padėtyje, akumuliatoriuje nėra skysčių, galima naudoti bet kokioje padėtyje, kaip ir gelinės baterijos

• vienodas visų 4 elementų įkrovimas viduje naudojant akumuliatoriuje įmontuotą BMS (Battery Management System) valdiklį. Akumuliatoriaus viduje yra 4 nuosekliai sujungti elementai, kiekvienas 3,3 V, nominali įtampa 13,3 V, tačiau akumuliatorius įkraunamas per 2 gnybtus. Šis įkrovimo būdas tinka švino akumuliatoriams, bet netinka LFP – vidiniai elementai visada lieka nepakankamai įkrauti, todėl padidėja jų gedimo tikimybė akumuliatorius, kuris tolygiai paskirsto į 2 gnybtus patenkantį įkrovimą ant 4 elementų akumuliatoriaus viduje

platus temperatūrų diapazonas - nuo -30C iki +60C

Esminiai fiziniai skirtumai tarp LiFePO4 baterijų ir švino analogų

Kaip minėta anksčiau, LiFePO4 baterijos ir švino akumuliatoriai turi skirtingą cheminę sudėtį, o norėdami suprasti akumuliatorių, turite žinoti, kokie yra skirtumai.

Pagrindinis skirtumas susijęs su pajėgumu. Akumuliatorių skirtumus galite suprasti pateikdami pavyzdį: jei pajungsite starterį prie LiFEP04 akumuliatoriaus ir prie švino akumuliatoriaus ir pradėsite jį sukti, tai tuo pačiu metu LiFEPO4 akumuliatorius pasuks starterį beveik 1,5 karto daugiau, praktiškai nesumažindamas. sukimosi greitis nei švino rūgšties akumuliatoriaus, jei anksčiau naudojote švino rūgšties akumuliatorius, tada iki paskutinės minutės susidarys įspūdis, kad akumuliatoriuje liko daug įkrovos, bet iš tikrųjų jau gali būti beveik išsikrovęs, sukimosi greičio kritimas nevyks sklandžiai, kaip švino-rūgštinio akumuliatoriaus atveju, o staigiai nukritus įtampai žemiau 12V. Jei imsite 7A/h švino akumuliatorių ir panašios talpos LiFEPO4 akumuliatorių, tada starterio apsisukimų skaičius (iš esmės apkrova) iki visiško išsikrovimo per pirmąsias 10 minučių bus daug didesnis LiFEP04 atveju, bet per kitas 5 minutes akumuliatorius bus išsikrovęs, o švino akumuliatorius gali pasukti starterį iki 20 minučių. Taigi visais praktiniais eksploatavimo atvejais esant temperatūrai nuo -18C, LiFEPO4 baterija lenkia švino baterijas, išskyrus atvejį, kai sugenda generatorius. Tokiu atveju be generatoriaus švino baterija gali tarnauti ilgiau nei LiFePO4.

viršįtampis. Kai įkrovimo įtampa viršija leistiną ribą, LiFEPO4 ir švino rūgšties akumuliatoriai elgiasi skirtingai. Švino rūgšties akumuliatorius pradeda virti. LIFEPO4 akumuliatoriuose vyksta negrįžtamos cheminės reakcijos. Rinkoje nėra motociklo, kuris teiktų įtampą, galinčią pažeisti LIFEPO4 akumuliatorių, tačiau labai retais atvejais, kai reguliatoriaus relė sugenda taip, kad įtampa akumuliatoriaus gnybtuose yra nuo 15 iki 60 V, LIFEP04 baterija bus pažeista.

temperatūros. LIFEP04 akumuliatoriai nemėgsta žemos temperatūros, savo baterijose naudojame specialius elementus, kurie gali veikti net iki -30C temperatūroje, tačiau po -18C LIFEPO4 akumuliatoriaus našumas krenta taip, kad švino baterija pagamina daugiau energijos nei mūsų. . Jei ne ypatinga elementų chemija, tada jau esant +4 laipsniams LIFEPO4 baterija prarastų savo našumą.

Užduokite klausimą palaikymui: Šis el. pašto adresas yra apsaugotas nuo šiukšlių. Jei norite jį peržiūrėti, turite įjungti „JavaScript“.

Šiandien yra daug baterijų su skirtingomis cheminėmis medžiagomis. Šiandien populiariausios yra ličio jonų baterijos. Šiai grupei priklauso ir ličio geležies fosfato (ferofosfato) baterijos. Jei visos šiai kategorijai priklausančios baterijos iš esmės yra panašios viena į kitą pagal technines charakteristikas, tai ličio geležies fosfato akumuliatoriai turi savo išskirtinių savybių, kurios išskiria jas iš kitų akumuliatorių, pagamintų naudojant ličio jonų technologiją.

Ličio geležies fosfato baterijos atradimo istorija

LiFePO4 akumuliatoriaus išradėjas yra Johnas Goodenoughas, 1996 m. dirbęs Teksaso universitete kurdamas naują katodinę medžiagą ličio jonų baterijoms. Profesoriui pavyko sukurti pigesnę, mažiau toksišką ir aukštą terminį stabilumą turinčią medžiagą. Tarp baterijos, kurioje buvo naudojamas naujas katodas, trūkumų buvo mažesnė talpa.

Niekas nesidomėjo Johno Goodenough išradimu, tačiau 2003 metais kompanija A 123 Systems nusprendė sukurti šią technologiją, laikydamas ją gana perspektyvia. Daugelis didelių korporacijų – „Sequoia Capital“, „Qualcomm“, „Motorola“ – tapo investuotojais į šią technologiją.

LiFePO4 baterijų charakteristikos

Ferofosfato akumuliatoriaus įtampa yra tokia pati kaip ir kitų su ličio jonų technologija susijusių baterijų. Nominali įtampa priklauso nuo akumuliatoriaus matmenų (dydžio, formos faktoriaus). 18 650 akumuliatoriams tai yra 3,7 volto, 10 440 (mažojo piršto baterijos) - 3,2, 24 330 - 3,6.

Beveik visų baterijų įtampa palaipsniui mažėja išsikrovimo metu. Viena iš unikalių savybių yra įtampos stabilumas dirbant su LiFePO4 akumuliatoriais. Į šias panašias įtampos charakteristikas turi baterijos, pagamintos naudojant nikelio technologiją (nikelio-kadmio, nikelio-metalo hidrido).

Priklausomai nuo dydžio, ličio geležies fosfato baterija gali tiekti nuo 3,0 iki 3,2 voltų įtampą, kol ji visiškai išsikrauna. Ši savybė suteikia šioms baterijoms daugiau pranašumų naudojant grandinėse, nes praktiškai nebereikia reguliuoti įtampos.

Visiško iškrovimo įtampa yra 2,0 voltų, o tai yra žemiausia užregistruota bet kurios ličio technologijos baterijos iškrovimo riba. Šios baterijos pirmauja pagal tarnavimo laiką, kuris prilygsta 2000 įkrovimo ir iškrovimo ciklų. Dėl savo cheminės sandaros saugumo LiFePO4 akumuliatorius galima įkrauti specialiu pagreitinto delta V metodu, kai į akumuliatorių tiekiama didelė srovė.

Daugelis baterijų negali atlaikyti įkrovimo naudojant šį metodą, todėl per daug įkaista ir sugenda. Ličio geležies fosfato baterijų atveju naudoti šį metodą ne tik įmanoma, bet netgi rekomenduojama. Todėl yra specialūs įkrovikliai, skirti būtent tokioms baterijoms įkrauti. Žinoma, tokių įkroviklių negalima naudoti su kitos cheminės medžiagos akumuliatoriais. Priklausomai nuo formos, tokių įkroviklių ličio geležies fosfato baterijas galima visiškai įkrauti per 15-30 minučių.

Naujausi pokyčiai LiFePO4 baterijų srityje siūlo vartotojui patobulintą darbinės temperatūros diapazoną. Nors standartinis ličio jonų baterijų diapazonas yra veikti nuo -20 iki +20 laipsnių Celsijaus, ličio geležies fosfato baterijos gali puikiai veikti nuo -30 iki +55 laipsnių. Akumuliatoriaus įkrovimas arba iškrovimas aukštesnėje arba žemesnėje temperatūroje, nei aprašyta, gali rimtai sugadinti akumuliatorių.

Ličio geležies fosfato baterijos yra daug mažiau jautrios senėjimo poveikiui nei kitos ličio jonų baterijos. Senėjimas yra natūralus talpos praradimas laikui bėgant, neatsižvelgiant į tai, ar baterija naudojama, ar stovi lentynoje. Palyginimui, visos ličio jonų baterijos kasmet praranda apie 10% savo talpos. Ličio geležies fosfatas netenka tik 1,5 proc.

Vienas iš šių baterijų trūkumų yra mažesnė jų talpa, kuri yra 14% mažesnė (maždaug) nei kitų ličio jonų baterijų.

Ferofosfato akumuliatoriaus sauga

Šio tipo akumuliatoriai yra laikomi vienu saugiausių tarp visų esamų baterijų tipų. LiFePO4 turi labai stabilią chemiją ir gerai atlaiko dideles apkrovas iškrovimo (mažo pasipriešinimo režimu) ir įkrovimo metu (kraunant akumuliatorių didelėmis srovėmis).

Dėl to, kad fosfatai yra chemiškai saugūs, šias baterijas lengviau perdirbti pasibaigus jų tarnavimo laikui. Daugelis baterijų, kuriose yra pavojingų cheminių medžiagų (pvz., ličio kobalto), turi būti papildomai perdirbamos, kad būtų sumažintas pavojus aplinkai.

Ličio geležies fosfato baterijų įkrovimas

Viena iš investuotojų komercinio susidomėjimo ferofosfato chemija priežasčių buvo greito įkrovimo galimybė, atsirandanti dėl jos stabilumo. Iškart po to, kai buvo organizuota LiFePO4 akumuliatorių gamyba iš surinkimo linijos, jie buvo išdėstyti kaip akumuliatoriai, kuriuos galima greitai įkrauti.

Tam buvo pradėti gaminti specialūs įkrovikliai. Kaip jau rašyta aukščiau, tokių įkroviklių negalima naudoti su kitomis baterijomis, nes taip jos perkais ir smarkiai sugadins.

Specialus šioms baterijoms skirtas prietaisas gali jas įkrauti per 12-15 minučių. Ferofosfato baterijas taip pat galima įkrauti įprastais įkrovikliais. Taip pat yra kombinuotų įkrovimo variantų su abiem įkrovimo režimais. Geriausias pasirinkimas, žinoma, būtų naudoti išmaniuosius įkroviklius su daugybe įkrovimo procesą reguliuojančių galimybių.

Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus dizainas

Ličio geležies fosfato LiFePO4 akumuliatoriaus vidinė struktūra neturi jokių ypatingų savybių, palyginti su analogais chemijos technologijoje. Buvo pakeistas tik vienas elementas – katodas, pagamintas iš geležies fosfato. Anodo medžiaga yra ličio (visos ličio jonų technologijos baterijos turi ličio anodą).

Bet kurios baterijos veikimas pagrįstas cheminės reakcijos grįžtamumu. Priešingu atveju akumuliatoriaus viduje vykstantys procesai vadinami oksidacijos ir redukcijos procesais. Bet kuri baterija susideda iš elektrodų - katodo (minuso) ir anodo (pliuso). Taip pat bet kurio akumuliatoriaus viduje yra separatorius - porėta medžiaga, impregnuota specialiu skysčiu - elektrolitu.

Akumuliatoriui išsikraunant, ličio jonai per separatorių juda nuo katodo iki anodo, išlaisvindami sukauptą krūvį (oksidaciją). Įkraunant akumuliatorių, ličio jonai juda priešinga kryptimi nuo anodo link katodo, kaupdami krūvį (sumažinimą).

Ličio geležies fosfato baterijų tipai

Viską šioje chemijoje galima suskirstyti į keturias kategorijas:

• Pilnos baterijos.
• Didelės ląstelės gretasienio pavidalo.
• Mažos gretasienio formos ląstelės (prizminės – 3,2 V LiFePO4 baterijos).
• Mažos išsikrovusios baterijos (paketai).
• Cilindrinės baterijos.

Ličio geležies fosfato baterijos ir elementai gali turėti skirtingą įtampą nuo 12 iki 60 voltų. Jie daugeliu atžvilgių lenkia tradicinius darbo ciklus, daug didesni, svoris kelis kartus mažesnis, o įkraunamas kelis kartus greičiau.

Cilindrinės baterijos, kuriose naudojama ši chemija, naudojamos tiek atskirai, tiek grandinėje. Šių cilindrinių baterijų matmenys labai skirtingi: nuo 14 500 (pirštų tipo) iki 32 650.

Ličio geležies fosfato baterijos

Ypatingo dėmesio nusipelno ferofosfatinės dviračių ir elektrinių dviračių baterijos. Išradus naują geležies-fosfato katodą, kartu su kitų tipų baterijomis pagal šią chemiją, atsirado specialios baterijos, kurios dėl patobulintų charakteristikų ir mažesnio svorio gali būti patogiai naudojamos net ant įprastų dviračių. Tokios baterijos iš karto įgijo populiarumą tarp dviračių atnaujinimo gerbėjų.

Ličio geležies fosfato akumuliatoriai gali užtikrinti kelias valandas nerūpestingo važiavimo dviračiu, todėl yra verti konkurentai vidaus degimo varikliams, kurie anksčiau taip pat dažnai buvo montuojami ant dviračių. Paprastai šiems tikslams naudojami 48v LiFePO4 akumuliatoriai, tačiau galima įsigyti 25, 36 ir 60 voltų akumuliatorių.

Ferofosfato baterijų taikymas

Akumuliatoriaus vaidmuo šioje chemijoje aiškus be komentarų. Prizmatikos naudojamos įvairiems tikslams – LiFePO4 3,2 v baterijos. Didesni elementai naudojami kaip saulės energijos ir vėjo turbinų elementai. Ferofosfato akumuliatoriai aktyviai naudojami projektuojant elektromobilius.

Mažos išsikrovusios baterijos naudojamos telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir planšetiniams kompiuteriams. Įvairių formų cilindrinės baterijos naudojamos elektroninėms cigaretėms, radijo bangomis valdomiems modeliams ir kt.