LifePO4-акумулатори: характеристики, характеристики, видове

Към днешна дата има голям брой батерии с различни типове химия. Най-популярните батерии днес са литиево-йонните батерии. Същата група включва батерии от литиево-железен фосфат (ферофосфат). Ако всички батерии, принадлежащи към тази категория обикновено са подобни една на друга на техническите характеристики, на литиево-железен фосфат батерията има свои собствени уникални характеристики, които ги отличават от други батерии от литиево-йонна технология.

Историята на откриването на литиево-железни фосфатни батерии

Изобретателят на батерията LiFePO4 е John Goodenough, който е работил в Тексаския университет през 1996 г., за да създаде нов катоден материал за литиево-йонни батерии. Професорът успя да създаде материал, който е по-евтин, с по-малка токсичност и по-висока термична стабилност. Сред недостатъците на батерията, която използва нов катод, е по-малък капацитет.

Никой не се интересува от изобретяването на John Goodenough, но през 2003 г. компанията A 123 Systems реши да развие тази технология, като се има предвид, че това е доста обещаващо. Много големи корпорации станаха инвеститори на тази технология - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Характеристики на LiFePO4 батериите

Напрежението на ферофосфатната батерия е същото като това на другите батерии, свързани с литиево-йонната технология. Номиналното напрежение зависи от размерите на батерията (размер, форма). За батериите 18,650 са 3,7 волта, за 10 440 (малки пръсти) - 3,2, за 24 330 - 3,6.

Почти всички батерии имат ниско напрежение по време на разреждането им. Една от уникалните характеристики е стабилността на напрежението при работа с LiFePO4-батерии. Характеристики на напрежението, подобни на тези, имат батерии, произведени по технология на никел (никел-кадмий, никел-метален хидрид). В зависимост от размера, литиево-желе-фосфатната батерия може да доставя от 3,0 до 3,2 волта до пълното разреждане. Тази характеристика дава повече предимства за тези батерии, когато ги използва в схеми, тъй като на практика премахва необходимостта от регулиране на напрежението.

Напрежението при пълен разряд е 2,0 волта, което е най-ниската регистрирана граница за разреждане между всички батерии на литиева технология. Тези батерии са лидерите в експлоатационния живот, което е еквивалентно на 2000 цикъла за зареждане и разреждане. От гледна точка на безопасността на неговата химична структура, LiFePO4 батериите могат да се зареждат с помощта на специален ускорен делта V метод, когато се използва голям ток към батерията.

Много батерии не могат да издържат на зареждането по този начин, което води до тяхното прекомерно нагряване и повреда. В случая на литиево-железни фосфатни батерии, този метод не е просто възможно, а дори се препоръчва. Ето защо, особено за зареждането на такива батерии, има специални зарядни устройства. Разбира се, такива Зарядни Не използвайте батерии с други химикали. В зависимост от формата, литиево-железни фосфатни батерии на такива зарядни устройства могат да бъдат напълно заредени за 15-30 минути.

Последните разработки в областта на LiFePO4-батериите предлагат на потребителя батерии с подобрен диапазон от работни температури. Ако стандартният обхват за литиево-йонните батерии работи от -20 до +20 градуса по Целзий, тогава литиево-железни фосфатни батерии могат да работят перфектно в диапазона от -30 до +55. Зареждането или изхвърлянето на батерията при температури над или под описаните ще навреди сериозно на батерията.

Литиево-железни фосфатни батерии са подложени на ефекта на стареене в много по-малка степен в сравнение с други литиево-йонни батерии. Застаряването е естествена загуба на капацитет с течение на времето, което не зависи от това дали батерията се използва или от рафта. За сравнение: всички литиево-йонни батерии губят около 10% капацитет всяка година. Литиево-железният фосфат губи само 1,5%.

От недостатъците на тези батерии е да се разпредели по-малък капацитет, което е с 14% по-малко (или около това) от другите литиево-йонни батерии.

Безопасност на ферофосфатните батерии

Този вид батерия се счита за един от най-безопасните сред всички съществуващи видове батерии. Литиеви батерии фосфат LiFePO4 химия са много стабилни и са добре в състояние да издържат на големи натоварвания по време на разтоварване (ниско съпротивление) и зареждане (по-високи токове, когато батерията се зарежда).

Поради факта, че фосфатите са химически безопасни, тези батерии са по-лесни за изхвърляне след като са изпълнили ресурса си. Много батерии за опасни химични вещества (например литий-кобалт) трябва да бъдат подложени на допълнителни процеси на изхвърляне, за да се отстрани опасността за околната среда.

Зареждане на литиево-железни фосфатни батерии

Една от причините за търговския интерес на инвеститорите в химията на ферофосфатите стана възможността за бързо зареждане, което се дължи на неговата стабилност. Непосредствено след организирането на тръбопроводите на LiFePO4-батериите, те бяха позиционирани като батерии, които могат бързо да се зареждат.

За целта са произведени специални зарядни устройства. Както вече беше споменато по-горе, такива Зарядни Не използвайте други батерии, тъй като това ще ги накара да прегреят и сериозно ще ги развалят.

Специално зарядно устройство за тези батерии може да ги зарежда за 12-15 минути. Батериите Ferrofosfatnye могат да се зареждат и обикновени зарядни устройства. Има и комбинирани версии на зарядните устройства с двата режима на зареждане. Най-добрият вариант, разбира се, ще бъде използването на интелигентни зарядни устройства с много опции, които регулират процеса на таксуване.

Устройство литиево-железни фосфатни батерии

Никакви функции на вътрешното устройство LiFePO4 литиево-железен фосфат батерията в сравнение с техните партньори по химическа технология не. Само един елемент претърпява промяна: катод от железен фосфат. Анодният материал е литиев (всички литиево-йонни батерии имат литиев анод).

Работата на която и да е батерия се основава на обратимостта на химическата реакция. В противен случай процесите, протичащи в акумулатора, се наричат ​​процеси на окисляване и редукция. Всяка батерия се състои от електроди - катод (минус) и анод (плюс). Също така във всяка батерия е разделител - порест материал, импрегниран със специална течност - електролит.

Когато акумулаторът се изтощи, литиевите йони се придвижват през сепаратора от катода до анода, като отделят натрупания заряд (окисление). При зареждане на батерията литиевите йони се движат в обратна посока от анода към катода, като натрупват заряд (възстановяване).

Видове литиево-железни фосфатни батерии

Всички видове батерии на тази химия могат да бъдат разделени на четири категории:

• Висококачествена батерия.
• Големи клетки под формата на паралелепипеди.
• Малки клетки под формата на паралелепипеди (призми - LiFePO4 акумулатори при 3.2 V).
• Малки плоски батерии (опаковки).
• Цилиндрични акумулатори.

Литиево-железни фосфатни батерии и клетки могат да имат различни номинални напрежения от 12 до 60 волта. Те са в много отношения пред традиционните оловно-кисели батерии: работният цикъл е много по-висок, теглото е няколко пъти по-ниско, презарежда се няколко пъти по-бързо.

Цилиндричните акумулатори на тази химия се използват както отделно, така и във веригата. Размерите на тези цилиндрични батерии са много различни: от 14,500 (пръст) до 32,650.

Литиево-железни фосфатни батерии

Специално внимание се обръща на ферофосфатните батерии за велосипеди и електрически цикли. С изобретението на нов железен фосфат катода заедно с други видове батерия в този химия се и специални батерии, които поради тяхната подобрена производителност и намаляване на теглото могат да бъдат подходящо използвани дори в конвенционалните велосипеди. Подобни AKB веднага са намерили популярност сред любителите на модернизацията на велосипедите. Литиево-железни фосфатни батерии могат да осигурят няколко часа безгрижно каране на велосипед, отколкото да заслужават конкуренцията на двигателите с вътрешно горене, които често се инсталират на велосипеди. Обикновено за тези цели LiFePO4 батериите се използват за 48V, но има възможност за закупуване на батерии за 25, 36 и 60 волта.

Използване на ферофосфатни батерии

Ролята на батерията в тази химия е разбираема без коментар. За различни цели се използват призматици - LiFePO4 батерии 3.2 v. По-големи клетки се използват като елементи буферни системи за слънчева енергия и вятърни турбини. Ferrofosfatnye батерии се използват активно в изграждането на електрически превозни средства.

Малките плоски батерии се използват за телефони, лаптопи и таблетни компютри. Използват се цилиндрични клетки с различни формови фактори въздушни оръжия, електронни цигари, радио-контролирани модели и др.