LifePO4-акумулатори: характеристики, характеристики, видове

Към днешна дата има голям брой батерии с различни видове химия. Най-популярните батерии днес са литиево-йонни. Същата група включва литиево-желязо-фосфатни (ферофосфатни) акумулатори. Ако всички батерии, свързани с тази категория, са като цяло и по принцип са сходни по характер една на друга, тогава литиево-желязо-фосфатните батерии имат свои уникални характеристики, които ги отличават от други батерии на литиево-йонна основа.


История на откриването на литиево-фосфатна батерия

Изобретателят на LiFePO4 батерията е Джон Гуденаф, който е работил в Университета на Тексас в Тексаския университет през 1996 г., за да създаде нов материал за катод под литиево-йонни батерии. Професорът е успял да създаде материал, който има по-евтина, по-малко токсичност и висока термична устойчивост. Сред недостатъците на батерията, която използва нов катод, е по-малък капацитет.
Никой не се интересуваше от представянето на Джон Гуденаф, но през 2003 г. А 123 системи решиха да разработят тази технология, смятайки я за доста обещаваща. Инвеститори на тази технология станаха много големи корпорации - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Характеристики на LiFePO4 батерии

Напрежението на ферофосфатната батерия е същото като това на други батерии, които принадлежат към литиево-йонната технология. Номиналното напрежение зависи от размерите на батерията със стандартен размер, форм-фактор). за18650 батерии са 37 волта, за 10440 (за малките) - 32 за 24330 - 36.


В почти всички батерии, напрежението в процеса на разтоварване постепенно спада. Една от уникалните характеристики е стабилността на напрежението при работа с LiFePO4 батерии. Характеристиките на напрежението са сходни с тези на акумулаторите, изработени от никелова технология (никел-кадмиев, никел-метален хидрид).
В зависимост от размера на литиево-желязо-фосфатната батерия тя може да достави от 30 до 32 волта до пълно разреждане. Това свойство дава повече предимства на тези батерии, когато ги използва в вериги, тъй като на практика се нулира необходимостта от регулиране на напрежението. Напрежението при пълно разреждане е равно на 20 волта, което е най-ниската регистрирана граница на ниво между всички акумулатори по литиева технология. Тези батерии са лидери в експлоатационния живот, което се равнява на 2000 цикъла на зареждане и разреждане. Благодарение на безопасността на химическата си структура, LiFePO4 батериите могат да се зареждат със специален ускорен делта V метод, когато към батерията се приложи голям ток. Много батерии не могат да издържат на зареждане по такъв начин, че да доведе до прекомерно нагряване и повреда. При литиево-желязо-фосфатните батерии използването на такъв метод не е лесно и дори се препоръчва. Затова специално за зареждане на батерии има и специални зарядни устройства. Разбира се, такива зарядни устройства могат да се използват за батерии с друга химия. В зависимост от формата,Литиево-желязо-фосфатните батерии на такива зарядни устройства могат да се зареждат напълно за 15-30 минути.
Последните развития в обхвата на батериите LiFePO4 предлагат на потребителя захранване с подобрена гама от работни температури. Ако стандартният обхват за литиево-йонни батерии е от -20 до + 20 градуса по Целзий, литиево-желязо-фосфатните батерии могат да работят добре в диапазона от -30 до +55. Зареждането или разреждането на батерията при температури над или по-ниско ще повреди батерията.
Литиево-желязо-фосфатните батерии остаряват значително по-малко от другите литиево-йонни батерии. Стареенето е естествена загуба на капацитет с течение на времето, което не зависи от това дали батерията се използва или на рафта. За сравнение: всички литиево-йонни батерии губят около 10% капацитет всяка година. Междувременно литиево-железният фосфат губи само 15%. От минус тези батерии трябва да разпределите по-малък капацитет, който е с 14% по-малък от този на други литиево-йонни батерии.

Безопасност на ферофосфатните батерии

Този тип батерии се считат за един от най-безопасните сред всички съществуващи видове батерии. Литиево-фосфатните LiFePO4 батерии имат много стабилна химия и могат да издържат на големи натоварвания при ниско разреждане (зареждане) и зареждане (когато батерията е заредена с високи токове). Поради факта, че фосфатите са химически безопасни, тези батерии се изхвърлят по-лесно,след като изработят ресурса си. Много опасни химикали (например литий-кобалт) трябва да бъдат подложени на допълнителни процеси на рециклиране, за да се отстранят от опасност за околната среда.

Зареждане на литиево-желязо-фосфатни батерии

Една от причините за търговския интерес на инвеститорите към химията на ферофосфатите е възможността за бързо зареждане, което е резултат от неговата стабилност. Веднага след организирането на производството на LiFePO4 батерии, те бяха позиционирани като захранващи устройства, които могат да се презареждат бързо.
За тази цел са издадени зарядни устройства със специално предназначение. Както вече бе споменато по-горе, тези зарядни устройства могат да се използват на други батерии, тъй като това ще ги накара да прегреят и ще ги повредят сериозно. Специално зарядно устройство може да ги зарежда за 12-15 минути. Ферофосфатните батерии могат да се зареждат с обикновени зарядни устройства. Има и комбинирани варианти на зарядното устройство с двата режима на зареждане. Най-добрият вариант, разбира се, ще бъде използването на интелигентни зарядни устройства с много опции, които регулират процеса на зареждане.

Устройство за литиево-желязно-фосфатна батерия

Във вътрешното устройство няма литиево-желязно-фосфатна LiFePO4 батерия в сравнение с нейните аналози по химическа технология. Само един елемент - катод от железен фосфат - е бил обект на промяна. Материалът на анода е литий (всички литиево-йонни батерии имат литиева анода). работавсяка батерия се основава на обратимостта на химическата реакция. В противен случай процесите, протичащи вътре в батерията, се наричат ​​процеси на окисление и възстановяване. Всяка батерия се състои от електроди - катод (минус) и анод (плюс). Също така, във всяка батерия има сепаратор - порест материал, напоен със специална течност - електролит. Когато батерията се изтощи, литиевите йони се движат през сепаратора от катода до анода, давайки натрупания заряд (окисляване). Когато зареждате батерията, литиевите йони се движат в обратна посока от анода към катода, като акумулират заряд (възстановяване).

Видове литиево-фосфатни батерии

Всички видове батерии в тази химия могат да бъдат разделени в четири категории:
  • Пълна батерия.
  • Големи клетки под формата на паралелепипеди.
  • Малки клетки под формата на паралелепипеди (призматични - LiFePO4 батерии при 32 V).
  • Малки батерии (опаковки).
  • Цилиндрични батерии.
  • Литиево-желязо-фосфатните батерии и клетки могат да имат различни номинални напрежения от 12 до 60 волта. Те до голяма степен изпреварват традиционните оловно-кисели батерии: цикълът на работа е много по-висок, с тегло няколко пъти по-нисък, таксуване няколко пъти по-бързо.
    Цилиндричните батерии в тази химия се използват както поотделно, така и във веригата. Размерите на данните за цилиндричната батерия са най-разнообразни: от 14500 (пръсти) до 32650.

    Литиево-желязо-фосфатни батерии

    Особено внимание се обръща на фосфорни батерии за велосипеди иелектрически цикли С изобретяването на новия желязо-фосфатен катод, заедно с други видове батерии в тази химия, имаше и специални батерии, които благодарение на подобрените си характеристики и по-ниско тегло могат да се използват удобно дори при обикновени велосипеди. Подобна АКБ незабавно придоби популярност сред феновете на модернизацията на велосипедите си.
    Литиево-желязо-фосфатните батерии могат да осигурят няколко часа безгрижно каране на велосипед, отколкото приличната конкуренция за двигателите с вътрешно горене, които също често се монтират на велосипеди. Обикновено за тези цели батериите LiFePO4 се използват при 48V, но е възможно да се закупи батерия от 2536 и 60 волта.

    Прилагане на ферофосфатни акумулатори

    Ролята на акумулаторната батерия в тази химия е ясна и без коментар. За различни цели се използват призми - LiFePO4 батерии 32 v. По-големите клетки се използват като елементи на буферни системи за слънчева енергия и вятърни турбини. Ферофосфатните батерии се използват активно при проектирането на електрически превозни средства. Малките плоски батерии се използват за телефони, лаптопи и таблетни компютри. Цилиндрични елементи за подаване на различни форм-фактори се използват за преследване на оръжия, електронни цигари, радиоуправляеми модели и др.

    Свързани публикации