LifePO4-akumulatori: značajke, značajke, vrste

Do danas postoji velik broj baterija s različitim vrstama kemije. Najpopularnije baterije danas su litij-ionske. Ista skupina uključuje litij-željezo-fosfatne (ferofosfatne) akumulatore. Ako su sve baterije koje se odnose na ovu kategoriju općenito i općenito slične jedna drugoj, onda litij-željezo-fosfatne baterije imaju svoje jedinstvene značajke koje ih razlikuju od drugih litij-ionskih baterija.


Povijest otkrića litij-željezne fosfatne baterije

Izumitelj LiFePO4 baterije je John Goodenaf, koji je 1996. godine radio na Sveučilištu Texas na Teksaškom sveučilištu kako bi stvorio novi materijal za katodu pod litij-ionskim baterijama. Profesor je uspio stvoriti materijal koji je jeftiniji, ima manje toksičnosti i visoku toplinsku otpornost. Među nedostacima baterije, koja je koristila novu katodu, bio je manji kapacitet.
Nitko nije bio zainteresiran za uvođenje Johna Goodenafa, ali je 2003. godine A 123 Systems odlučio razviti ovu tehnologiju, smatrajući je vrlo obećavajućom. Ulagači ove tehnologije postali su mnoge velike korporacije - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Karakteristike baterija LiFePO4

Napon ferofosfatne baterije jednak je naponu drugih baterija koje pripadaju litij-ionskoj tehnologiji. Nazivni napon ovisi o dimenzijama baterije standardne veličine, faktoru oblika. u18650 baterija su 37 volti, za 10440 (za najmlađe) - 32 za 24330 - 36.


U gotovo svim baterijama napon u procesu pražnjenja postupno pada. Jedna od jedinstvenih značajki je naponska stabilnost pri radu s LiFePO4 baterijama. Karakteristike napona slične su karakteristikama akumulatora napravljenih od niklovane tehnologije (nikal-kadmij, nikal-metal hidrid).
Ovisno o veličini litij-željezo-fosfatne baterije može isporučiti od 30 do 32 volta do punog pražnjenja. Ovo svojstvo daje više prednosti tim baterijama kada ih koristite u lancima, jer praktički poništava potrebu za regulacijom napona. Napon pri punom pražnjenju jednak je 20 volta, što je najniža registrirana granica na razini svih akumulatora na litijskoj tehnologiji. Ove baterije su vodeći u životnom vijeku, što je jednako do 2000 ciklusa punjenja i pražnjenja. Zbog sigurnosti svoje kemijske strukture, LiFePO4 baterije je moguće puniti posebnom ubrzanom delta V metodom kada se na akumulator primijeni velika struja. Mnoge baterije ne mogu izdržati punjenje tako da dovodi do prekomjernog zagrijavanja i oštećenja. U slučaju litij-željezo-fosfatnih baterija, uporaba takve metode nije jednostavna, pa čak i preporučena. Posebno za punjenje baterija postoje i posebni punjači. Naravno, takvi punjači se mogu koristiti na baterijama s drugom kemijom. Ovisno o faktoru oblika,Baterije litij-željezo-fosfat na takvim punjačima mogu se potpuno napuniti za 15-30 minuta.
Najnovija dostignuća u asortimanu baterija LiFePO4 nude korisniku napajanje s poboljšanim rasponom radnih temperatura. Ako je standardni raspon za litij-ionske baterije od -20 do + 20 stupnjeva Celzija, litij-željezo-fosfatne baterije mogu dobro raditi u rasponu od -30 do +55. Punjenje ili pražnjenje baterije na temperaturama iznad ili ispod će uvelike oštetiti bateriju.
Litij-željezo-fosfatne baterije imaju tendenciju starenja znatno manje od ostalih litij-ionskih baterija. Starenje je prirodni gubitak kapaciteta tijekom vremena, što ne ovisi o tome koristi li se baterija ili na polici. Za usporedbu: sve litij-ionske baterije gube oko 10% kapaciteta svake godine. U međuvremenu, litij-željezo-fosfat gubi samo 15%. Od minus tih baterija trebate dodijeliti manji kapacitet, što je 14% manje (ili tako) od ostalih litij-ionskih baterija.

Sigurnost ferofosfatnih baterija

Ova vrsta baterija smatra se jednom od najsigurnijih među svim postojećim vrstama baterija. Litij-fosfatne LiFePO4 baterije imaju vrlo stabilnu kemiju i mogu izdržati velika opterećenja pri malom pražnjenju i punjenju (kada je baterija napunjena visokim strujama). Zbog činjenice da su fosfati kemijski sigurni, te se baterije lakše odlažu,nakon što riješe svoje resurse. Mnoge opasne kemikalije (na primjer, litij-kobalt) moraju biti podvrgnute dodatnim procesima recikliranja, kako bi ih se uklonilo od opasnosti za okoliš.

Punjenje litij-željezo-fosfatnih baterija

Jedan od razloga komercijalnog interesa investitora za kemiju ferofosfata bila je mogućnost brzog punjenja, što je rezultat njegove stabilnosti. Odmah nakon organiziranja proizvodnje LiFePO4 akumulatora, postavljeni su kao napajanja koja se mogu brzo puniti.
U tu svrhu izdani su punjači za posebne namjene. Kao što je već spomenuto, ovi punjači mogu se koristiti na drugim baterijama, jer će se zbog toga pregrijati i ozbiljno ih oštetiti. Poseban punjač baterija može ih puniti 12-15 minuta. Ferofosfatne baterije mogu se puniti redovitim punjačima. Tu su i kombinirane varijante punjača s oba načina punjenja. Najbolja opcija, naravno, bit će korištenje pametnih punjača s mnoštvom opcija koje reguliraju proces punjenja.

Uređaj za litij-željezo-fosfatne baterije

U unutarnjem uređaju nema značajki litij-željezo-fosfatna LiFePO4 baterija u usporedbi s odgovarajućim kemijskim sredstvima. Samo je jedan element - katoda od željeznog fosfata - bila podložna promjenama. Materijal anode je litij (sve litij-ionske baterije imaju litijsku anodu). posaosvaka se baterija temelji na reverzibilnosti kemijske reakcije. Inače, procesi koji se odvijaju unutar baterije nazivaju se procesima oksidacije i oporavka. Baterija se sastoji od elektroda - katode (minus) i anode (plus). Također, unutar bilo koje baterije nalazi se separator - porozni materijal, natopljen posebnom tekućinom - elektrolitom. Kada se baterija isprazni, litij ioni se kreću kroz separator od katode do anode, dajući akumulirani naboj (oksidacija). Pri punjenju baterije, litij ioni se kreću u suprotnom smjeru od anode do katode, akumulirajući naboj (oporavak).

Vrste litijevih željezom-fosfatnih baterija

Sve vrste baterija u ovoj kemiji mogu se podijeliti u četiri kategorije:
  • Puna baterija.
  • Velike ćelije u obliku paralelopipeda.
  • Male ćelije u obliku paralelopipeda (prizmatične LiFePO4 baterije pri 32 V).
  • Baterije za male stanove (paketi).
  • Cilindrične baterije. Litij-željezo-fosfatne baterije i ćelije mogu imati različite nazivne napone od 12 do 60 volti. Oni su u velikoj mjeri ispred tradicionalnih olovnih baterija: ciklus rada je mnogo veći, teži nekoliko puta niže, punjenje nekoliko puta brže.
    Cilindrične baterije u ovoj kemiji koriste se pojedinačno iu lancu. Dimenzije cilindričnih podataka o bateriji su najrazličitije: od 14500 (prstiju) do 32650.

    Litij-željezo-fosfatne baterije

    Posebna se pozornost pridaje fosfornim baterijama za bicikle ielektrični ciklusi Izumom nove gvožđe-fosfatne katode, zajedno s drugim vrstama baterija u ovoj kemiji, postojale su i posebne baterije koje se, zahvaljujući svojim poboljšanim karakteristikama i manjoj težini, mogu koristiti i na običnim biciklima. Sličan AKB odmah je stekao popularnost među ljubiteljima modernizacije svojih bicikala.
    Litij-željezo-fosfatne baterije mogu pružiti nekoliko sati bezbrižnog vožnje biciklom nego pristojno natjecanje za motore s unutarnjim izgaranjem, koji su također često instalirani na biciklima. Obično se za te namjene LiFePO4 baterije koriste na 48V, ali je moguće kupiti bateriju od 2536 i 60 volti.

    Primjena ferofosfatnih akumulatora

    Uloga baterije u ovoj kemiji je jasna i bez komentara. Za različite namjene koriste se prizme - LiFePO4 baterije 32 v. Veće ćelije koriste se kao elementi tamponskih sustava za solarnu energiju i vjetroturbine. Ferrofosfatne baterije se aktivno koriste u projektiranju električnih vozila. Male ravne baterije koriste se za telefone, prijenosna računala i tablet računala. Cilindrični elementi za hranjenje različitih formata služe za uhodavanje oružja, elektroničkih cigareta, radio-kontroliranih modela i drugih.
  • Povezane publikacije