LifePO4-acumulatori: caracteristici, caracteristici, tipuri

Până în prezent, există un număr mare de baterii cu diferite tipuri de chimie. Bateriile cele mai populare astăzi sunt bateriile litiu-ion. Același grup include baterii litiu-fier-fosfat (ferofosfat). Dacă toate bateriile aparținând acestei categorii sunt în general similare în ceea ce privește caracteristicile tehnice, bateriile cu litiu-fier-fosfat au proprietățile lor unice care le disting între celelalte baterii realizate cu tehnologie litiu-ion.

Istoria descoperirii bateriei litiu-fier-fosfat

Inventatorul bateriei LiFePO4 este John Goodenough, care a lucrat la Universitatea din Texas în 1996 pentru a crea un nou material catod pentru baterii litiu-ion. Profesorul a reușit să creeze un material mai ieftin, având mai puțină toxicitate și stabilitate termică mai mare. Printre dezavantajele bateriei, care a folosit un nou catod, a fost o capacitate mai mică.

Nimeni nu a fost interesat de invenția lui John Goodenough, dar în 2003 compania A 123 Systems a decis să dezvolte această tehnologie, considerându-o destul de promițătoare. Multe corporații mari au devenit investitori în această tehnologie - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Caracteristicile bateriilor LiFePO4

Tensiunea bateriei fero-fosfat este aceeași cu cea a altor baterii legate de tehnologia litiu-ion. Tensiunea nominală depinde de dimensiunile bateriei (dimensiune, factor de formă). Pentru baterii, 18,650 este de 3,7 volți, pentru 10 440 (degete mici) - 3,2, pentru 24 330 - 3,6.

Practic, toate bateriile au o tensiune scăzută în timpul descărcării. Una dintre caracteristicile unice este stabilitatea tensiunii atunci când se lucrează cu baterii LiFePO4. Caracteristicile de tensiune similare cu acestea au bateriile realizate prin tehnologia nichelului (nichel-cadmiu, hidrură de nichel-metal). În funcție de mărimea de fier cu litiu fosfat capabilă să producă între 3,0 la 3,2 volți până la finalizarea descărcării. Această proprietate oferă mai multe avantaje pentru baterii de date atunci când utilizarea lor în lanțuri, ca negates practic nevoia de reglarea tensiunii.

Tensiunea la descărcare completă este de 2,0 volți, care este cea mai mică limită înregistrată pentru descărcarea între toate bateriile pe tehnologia litiului. Aceste baterii sunt liderii în viața de serviciu, echivalent cu 2000 de cicluri de încărcare și descărcare. Având în vedere siguranța structurii sale chimice, bateriile LiFePO4 pot fi încărcate folosind o metodă specială accelerată delta V atunci când un curent mare este aplicat bateriei.

Multe baterii nu pot suporta încărcarea prin această metodă, ceea ce duce la încălzirea și deteriorarea lor excesivă. În cazul utilizării unei astfel de metode nu este doar posibil, și chiar a recomandat o baterie cu litiu fosfat de fier. Prin urmare, în special pentru încărcarea unor astfel de baterii, există încărcătoare speciale. Bineînțeles, așa încărcătoare Nu utilizați bateriile cu alte substanțe chimice. În funcție de factorul de formare, bateriile litiu-fier-fosfat pe astfel de încărcătoare pot fi încărcate complet în 15-30 de minute.

Evoluțiile recente în domeniul acumulatorilor LiFePO4 oferă bateriilor utilizator o gamă îmbunătățită de temperaturi de funcționare. Dacă gama standard pentru bateriile litiu-ion funcționează între -20 și +20 grade Celsius, bateriile cu litiu-fier-fosfat pot funcționa perfect în intervalul de la -30 până la +55. Încărcarea sau descărcarea bateriei la temperaturi mai mari sau mai mici decât cele descrise vor deteriora grav bateria.

Bateriile litiu-fier-fosfat sunt supuse efectului îmbătrânirii într-o măsură mult mai mică în comparație cu alte baterii litiu-ion. Îmbătrânirea este o pierdere naturală a capacității în timp, care nu depinde de utilizarea bateriei sau de raft. Pentru comparație: toate bateriile litiu-ion pierd aproximativ 10% în fiecare an. Fosfatul litiu-fier pierde doar 1,5%.

Din dezavantajele acestor baterii se alocă o capacitate mai mică, care este cu 14% mai mică (sau cam asta) decât alte baterii litiu-ion.

Siguranța bateriilor ferofosfatice

Acest tip de baterie este considerat unul dintre cele mai sigure dintre toate tipurile de baterii existente. Baterii cu litiu fosfat LiFePO4 chimie sunt foarte stabile și sunt bine capabile să reziste la sarcini grele în timpul descărcării (rezistența scăzută) și încărcare (curenti mai mari atunci când bateria se încarcă).

Datorită faptului că fosfații sunt siguri din punct de vedere chimic, aceste baterii sunt mai ușor de eliminat, după ce și-au împlinit resursele. Multe baterii cu chimie periculoasă (de exemplu litiu-cobalt) trebuie să fie supuse unor procese suplimentare de eliminare pentru a-și neglija pericolul pentru mediul înconjurător.

Încărcarea bateriilor litiu-fier-fosfat

Unul dintre motivele pentru interesul comercial al investitorilor în chimia fero-fosfatului a devenit posibilitatea unei taxări rapide, care rezultă din stabilitatea sa. Imediat după organizarea conductelor cu baterii LiFePO4, acestea au fost poziționate ca baterii care pot fi încărcate rapid.

În acest scop, au fost fabricate încărcătoare speciale. După cum sa menționat deja mai sus, astfel încărcătoare Nu utilizați alte baterii, deoarece acestea vor cauza supraîncălzirea și le va strica grav.

Un încărcător special pentru aceste baterii le poate încărca timp de 12-15 minute. Bateriile Ferrofosfatnye pot fi încărcate și încărcătoare convenționale. Există, de asemenea, versiuni combinate de încărcătoare cu ambele moduri de încărcare. Cea mai bună opțiune, desigur, va fi utilizarea de încărcătoare inteligente cu multe opțiuni care reglează procesul de încărcare.

Dispozitiv baterie litiu-fier-fosfat

Nu există caracteristici în dispozitivul intern litiu-fier-fosfat LiFePO4 baterie comparativ cu omologii lor pe tehnologia chimică nu. Numai un element a suferit o schimbare: un catod din fosfat de fier. Materialul anodic este litiu (toate bateriile litiu-ion au un anod de litiu).

Funcționarea oricărei baterii se bazează pe reversibilitatea reacției chimice. În caz contrar, procesele care se produc în interiorul bateriei se numesc procese de oxidare și de reducere. Orice baterie constă din electrozi - catod (minus) și anod (plus). De asemenea, în interiorul oricărei baterii se află un separator - un material poros impregnat cu un lichid special - un electrolit.

Când bateria este descărcată, ionii de litiu se deplasează prin separator de la catod la anod, dând la o parte încărcătura acumulată (oxidare). La încărcarea bateriei, ionii litiu se deplasează în direcția opusă anodului la catod, încărcând acumulatorul (recuperarea).

Tipuri de baterii litiu-fier-fosfat

Toate tipurile de baterii din această chimie pot fi împărțite în patru categorii:

• Baterie de înaltă calitate.
• Celule mari sub formă de paralelipipede.
• Celule mici sub formă de paralelipipede (prisme - acumulatori LiFePO4 la 3,2 V).
• Baterii plate mici (pachete).
• Acumulatoare cilindrice.

Bateriile și celulele cu litiu-fier-fosfat pot avea tensiuni diferite de la 12 la 60 de volți. Ele sunt în multe privințe înaintea bateriilor tradiționale cu plumb acid: ciclul de lucru este mult mai mare pondere în câteva ori reîncarcate mai mici de mai multe ori mai rapid.

Acumulatorii cilindrici pe această chimie sunt utilizați separat și în circuit. Dimensiunile acestor baterii cilindrice sunt foarte diferite: de la 14.500 (deget) la 32.650.

Baterii litiu-fier-fosfat

O atenție deosebită este acordată bateriilor ferofosfatice pentru biciclete și cicluri electrice. Odată cu inventarea noului catod de fosfat de fier, împreună cu alte tipuri de baterii la această chimie afară și baterii speciale, care, datorită performanțelor lor îmbunătățite și greutate redusă pot fi utilizate în mod convenabil, chiar și în biciclete convenționale. Similar, AKB au descoperit odată popularitatea printre fanii modernizării bicicletelor. Bateriile litiu-fier-fosfat sunt în măsură să ofere câteva ore de ciclism fără griji decât rivalii demne de motoare cu combustie internă, care au, de asemenea, de multe ori instalate pe biciclete. De obicei, în aceste scopuri, bateriile LiFePO4 sunt utilizate pentru 48V, dar există o oportunitate de a cumpăra baterii pentru 25, 36 și 60 de volți.

Utilizarea bateriilor ferofosfatice

Rolul bateriei în această chimie este de înțeles fără comentarii. În scopuri diferite, sunt utilizate prizmatice - baterii LiFePO4 de 3.2 v. Celulele mari sunt folosite ca elemente sisteme tampon pentru energia solară și turbinele eoliene. Bateriile Ferrofosfatnye sunt utilizate în mod activ în construcția de vehicule electrice.

Bateriile plate plate sunt utilizate pentru telefoane, laptopuri și tablet PC-uri. Sunt folosite celule cilindrice de factori de formă diferiți arme airsoft, tigarete electronice, modele controlate cu radio, etc.