LifePO4-akumulátory: funkce, funkce, typy

K dnešnímu dni existuje velké množství baterií s různými typy chemie. Nejoblíbenější baterie jsou dnes lithium-iontové. Tato skupina zahrnuje a lithium-železo-fosfátové (ferofosfatni) baterie. Pokud jsou všechny baterie patřící do této kategorie, obecně podobný navzájem technickými vlastnostmi, že lithium-železo-fosfátové akumulátory mají své vlastní jedinečné vlastnosti, které je odlišují mimo jiné baterie z lithium-iontové technologii.


Historie lithium železo fosfátu baterie

Vynálezce LiFePO4 baterie John Goodenough, který pracoval v roce 1996 na univerzitě v Texasu nového materiálu katody v lithium-iontových baterií. Profesorovi se podařilo vytvořit materiál, který má větší levost, má nižší toxicitu a vysokou tepelnou odolnost. Mezi nedostatky akumulátoru, který používal nový katodu byl menší kapacity.
John Goodenough vynález nikdo nebyl zájem, ale v roce 2003 se společnost A 123 Systems rozhodla vyvinout tuto technologii, s ohledem na to velmi slibné. Investoři tato technologie bylo mnoho velkých korporací - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Charakteristiky LiFePO4 baterií

ferrofosfatnoho napětí baterie je stejné jako v ostatních baterií, která patří do lithium-iontové technologii. Jmenovité napětí závisí na rozměrech baterie standardní velikosti, tvarového faktoru). Pro18650 baterií je 37 voltů, u 10440 (u malých) - 32 pro 24330 - 36.


V prakticky všech bateriích postupně klesá napětí v procesu vypouštění. Jednou z jedinečných vlastností je stabilita napětí při práci s bateriemi LiFePO4. Napěťové charakteristiky jsou podobné jako u akumulátorů vyrobených z niklové technologie (nikl-kadmium, nikl-hydrid kovu).
V závislosti na velikosti lithium-železo-fosfátové baterie může dodávat 30 až 32 voltů až do úplného vybití. Tato vlastnost dává těmto bateriím více výhod při jejich použití v řetězcích, neboť prakticky znemožňuje potřebu regulace napětí. Napětí při plném vybití se rovná 20 V, což je nejnižší registrovaná hranice na úrovni všech akumulátorů na lithiové technologii. Tyto baterie jsou vůdci v životnosti, což se rovná až 2000 cyklům nabití a vybití. Z důvodu bezpečnosti chemické struktury je možné nabíjet baterie LiFePO4 se speciální akcelerovanou delta V metodou, pokud je na baterii použit velký proud. Mnoho baterií nemůže vydržet nabíjení takovým způsobem, že dochází k nadměrnému ohřevu a poškození. V případě lithium-železo-fosfátových baterií není použití takové metody snadné a dokonce se doporučuje. Proto jsou pro nabíjení speciálně nabíjeny speciální nabíječky. Samozřejmě, že tyto nabíječky lze použít na baterie s jinou chemii. V závislosti na tvarovém faktoru,Lithium-železo-fosfátové baterie na takových nabíječkách mohou být zcela nabité za 15-30 minut.
Nejnovější vývoj v oblasti baterií LiFePO4 nabízí uživateli napájení s vylepšeným rozsahem provozních teplot. Pokud je standardní rozsah pro lithium-iontové baterie od -20 do + 20 stupňů Celsia, mohou lithium-železo-fosfátové baterie dobře pracovat v rozmezí -30 až +55. Nabíjení nebo vybíjení akumulátoru při teplotách nad nebo pod baterií značně poškodí.
Lithium-železo-fosfátové baterie mají tendenci stárnout podstatně méně než ostatní lithium-iontové baterie. Stárnutí je přirozenou ztrátou kapacity v průběhu času, což nezávisí na tom, zda je baterie používána nebo na polici. Pro srovnání: všechny lithium-iontové baterie každoročně ztrácejí asi 10% kapacitu. Lithium-iron-fosfát mezitím ztrácí pouze 15%. Z mínus těchto baterií byste měli přidělit menší kapacitu, která je o 14% méně než jiné lithium-iontové baterie.

Bezpečnost ferofosfátových baterií

Tento typ baterie je považován za jeden z nejbezpečnějších ze všech existujících typů baterií. LiFePO4 lithium-fosfátové baterie mají velmi stabilní chemii a vydrží velké zatížení při nízkém výboji (nabíjení) a nabíjení (když je baterie nabitá vysokými proudy). Vzhledem k tomu, že fosfáty jsou chemicky bezpečné, jsou tyto baterie jednodušší nakládat,po vyčerpání svého zdroje. Mnoho nebezpečných chemických látek v bateriích (například lithium-kobalt) mají odhalit další procesy recyklace s cílem snížit jim nic nebezpečné pro životní prostředí.

Nabíjení baterií lithium-železo-fosfát

Jedním z důvodů pro komerční zájem investorů o chemii ferofosfátů byla možnost rychlého nabíjení, která vyplývá ze své stability. Bezprostředně poté, co organizace jsou dopravníky produkční LiFePO4 baterie umístěn jako baterie, které lze dobíjet rychle.
Za tímto účelem byly vydány speciální nabíječky. Jak již bylo popsáno výše, tyto nabíječky mohou být použity v jiných baterií, protože by to způsobit přehřátí a bude důrazně zkazit je. Speciální nabíječ baterií je může nabíjet po dobu 12-15 minut. Ferofosfátové baterie mohou být nabíjeny s běžnými nabíječkami. K dispozici jsou také kombinované nabíjecí varianty s oběma režimy nabíjení. Nejlepším řešením bude samozřejmě použití inteligentních nabíječek s mnoha možnostmi, které regulují nabíjecí proces.

Montáž lithium železo fosfátu baterií

K dispozici jsou ve vnitřní struktuře fosforečnan lithný železa, LiFePO4 baterie v porovnání s jeho kolegou chemické inženýrství nemá žádné vlastnosti. Pouze jeden prvek - katoda vyrobená z fosforečnanu železitého - se změnila. Materiál anody je lithium (všechny lithium-iontové baterie mají lithiovou anodu). Prácejakákoli baterie je založena na reverzibilitě chemické reakce. Jinak procesy, které se vyskytují uvnitř baterie, se nazývají procesy oxidace a regenerace. Každá baterie se skládá z elektrod - katody (mínus) a anody (plus). Také v každé baterii je oddělovač - porézní materiál, namočený ve speciální kapalině - elektrolytem. Když je baterie vybita, ionty lithia se pohybují oddělovačem od katody k anodě, čímž vzniká nahromaděný náboj (oxidace). Při nabíjení baterie se ionty lithia pohybují opačným směrem od anody k katodě a akumulují náboj (zotavení).

Typy lithiových železo-fosfátových baterií

Všechny typy baterií v této chemii lze rozdělit do čtyř kategorií:
  • Plná baterie.
  • Velké buňky ve tvaru rovnoběžnosti.
  • Malé buňky ve tvaru paralelipipedů (prizmatické - baterie LiFePO4 při 32 V).
  • Malé ploché baterie (balení).
  • Válcové baterie.
  • Lithium-železo-fosfátové baterie a články mohou mít různá jmenovitá napětí 12 až 60 voltů. Jsou převážně před tradičními olověnými kyselými bateriemi: cyklus práce mnohem vyšší, několikanásobně nižší, několikrát rychlejší nabíjení.
    Válcové baterie v této chemii se používají jak jednotlivě, tak v řetězci. Rozměry údajů o válcových bateriích jsou nejrozmanitější: od 14500 (prsty) po 32650.

    Lithium-železo-fosfátové baterie

    Zvláštní pozornost se věnuje fosforovým bateriím pro jízdní kola aelektrické cykly S vynálezem nového fosforečnanu železa katodou spolu s jinými typy baterií v tomto chemii a speciálních baterií na to, že vzhledem k jejich vyšší výkon a nižší hmotností mohou být užitečné i pro konvenční kola. Podobné AKB okamžitě získala popularitu mezi fanoušky modernizace svých kol.
    Lithium-železo-fosfát baterie může poskytovat několik hodin bezstarostný cyklování než soutěžit tvoří spalovací motory jsou stále ještě příliš často namontovány na jízdní kola. Obvykle tyto účely LiFePO4 baterie 48V, ale je možné zakoupit baterie 2536 a 60 voltů.

    Použití baterií ferrofosfatnыh

    Úlohou banky v této chemie je jasné a bez komentáře. Pro různé účely se používají hranoly - baterie LiFePO4 32 v. Větší buňky se používají jako prvky vyrovnávacích systémů pro solární energii a větrné turbíny. Ferrofosfátové baterie se aktivně používají v konstrukci elektrických vozidel. Malé plné baterie se používají pro telefony, notebooky a stolní počítače. Válcové baterie různých tvarových faktorů používaných pro airsoftové zbraně, elektronické cigarety a jiné modely rádiem řízených.

    Související publikace