Μπαταρία λιθίου φωσφορικού άλατος σιδήρου: τα χαρακτηριστικά, η εφαρμογή

Ο σύγχρονος εξοπλισμός κάθε μέρα γίνεται όλο και πιο περίπλοκη και ισχυρή. Υψηλή τεχνολογία πρότυπα κάνουν υψηλές απαιτήσεις στις μπαταρίες που θα πρέπει τώρα να συνδυάζουν υψηλές επιδόσεις, ενεργειακή απόδοση, και έχουν αυξημένη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.

Η εισαγωγή νέων τύπων παραγωγής ηλεκτρολογικού εξοπλισμού, η επιτάχυνση της διαδικασίας - όλα αυτά αυξάνει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και τις σύγχρονες μπαταρίες δεν μπορούν πλέον πάντα την αντιμετώπισή τους. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, οι κατασκευαστές έχουν επιλέξει να βελτιώσουν την τεχνολογία ιόντων λιθίου. Έτσι γεννήθηκε το μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου λιθίου (LiFePO4), το οποίο είναι ένα ιδεολογικό απόγονος των Li-ion μπαταρίες.

ιστορικές πληροφορίες

LiFePO4, ή LFP, - φυσικά μεταλλικά οικογένεια ολιβίνη, ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1996 από επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τέξας, Τζον Goodenough, που αναζητούν τρόπους να βελτιώσουν τις πηγές ενέργειας Li-ion. Αξιοσημείωτες είναι το γεγονός ότι το ορυκτό έχει χαμηλότερη τοξικότητα και μια υψηλότερη θερμική σταθερότητα από οτιδήποτε γνωστές κατά τη στιγμή τα ηλεκτρόδια.

Εκτός από αυτό συνάντησε στο φυσικό περιβάλλον, και είχε χαμηλότερο κόστος. Το κύριο μειονέκτημα των ηλεκτροδίων με βάση LiFePO4 ήταν ένα μικρό ηλεκτρικό ικανότητα, η οποία είναι ο λόγος λιθίου μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου έχει πάψει να αναπτυχθεί.

Η έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση επαναλήφθηκαν το 2003 στο Massachusetts Institute of Technology. Μια ομάδα επιστημόνων που εργάζονται για τη δημιουργία ριζικά νέα μπαταρία που θα γίνει ένα υποκατάστατο για την πιο προηγμένη εκείνη τη στιγμή μπαταρίες, Li-ion. Το έργο που ενδιαφέρονται για μεγάλες εταιρείες όπως η Motorola και η Qualcomm, η οποία έφερε την εμφάνιση της μπαταρίας με στοιχεία LiFePO4 καθόδου.

LiFePO4 μπαταρίας βάσει της

Αυτό το είδος των ηλεκτρικών στηλών χρησιμοποιεί την ίδια τεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, και τα συνήθη κύτταρα ιόντων λιθίου για εμάς. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Κατ 'αρχάς, είναι να χρησιμοποιήσει τον δικό της τύπο BMS - σύστημα διαχείρισης που προστατεύει την ηλεκτρική μπαταρία από υπερφόρτιση και βαθιά εκφόρτιση, βελτιώνει την αντοχή και καθιστά την πηγή ενέργειας πιο σταθερή.

Δεύτερον, LiFePO4, σε αντίθεση με LiCoO2, είναι λιγότερο τοξική. Το γεγονός αυτό επέτρεψε να αποφευχθούν ορισμένα από τα προβλήματα που σχετίζονται με τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Ειδικότερα για τη μείωση των εκπομπών κοβαλτίου λόγω της ακατάλληλης διάθεσης των μπαταριών.

Τέλος, λόγω της έλλειψης των ενοποιημένων προτύπων στοιχείων LFP έχουν διαφορετικές χημικές συνθέσεις, η οποία προκαλεί τα μοντέλα διακύμανση Απόδοση σε μία ευρεία περιοχή. Επιπλέον, αυτά τα τροφοδοτικά συντήρηση πιο δύσκολο και θα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες.

τεχνικά χαρακτηριστικά

Λέγεται ότι οι μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου λιθίου 48 βολτ, 36 βολτ και 60 βολτ που παράγεται με διαδοχική διασυνδέει τους απλά κύτταρα, επειδή η μέγιστη τάση σε ένα LFP-τμήμα δεν μπορεί να υπερβαίνει 3,65 V. Ως εκ τούτου, η απόδοση κάθε μπαταρία μπορεί σημαντικά διαφέρουν μεταξύ τους - όλα εξαρτώνται από τη συναρμολόγηση και τη συγκεκριμένη χημική σύνθεση.

Για την ανάλυση των επιδόσεων παρουσιάσει ονομαστικής αξίας ενός και μόνο κυττάρου.

Η καλύτερη αξιοποίηση των δυνατοτήτων του κάθε κυττάρου στην μπαταρία έχει φτάσει Everexceed. Μπαταρία λιθίου φωσφορικού σιδήρου Everexceed διαφέρουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Το μόνο που μπορεί να αντέξει μέχρι 4 χιλιάδες κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης. Με μια απώλεια της ικανότητας των έως και 20%, και η αναπλήρωση της αποθήκευσης ενέργειας λαμβάνει χώρα σε 12 λεπτά. Με δεδομένο αυτό, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι μπαταρίες Everexceed είναι ένας από τους καλύτερους εκπροσώπους των LFP στοιχεία.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Το κύριο πλεονέκτημα του ότι σε ένα ευνοϊκό φως αναδεικνύει την μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου λιθίου, μεταξύ των άλλων αντιπροσώπων της CRA, είναι μακροζωία. Ένα τέτοιο στοιχείο είναι σε θέση να αντέξει πάνω από 3 χιλιάδες κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης σε ένα επίπεδο ισχύος πέφτει στο 30%, και περισσότερο από 2 χιλιάδες - .. Εάν μειώθηκε στο 20%. Εξαιτίας αυτού η μέση διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι περίπου 7 χρόνια.

Σταθερό ρεύμα φόρτισης είναι το δεύτερο σημαντικό πλεονέκτημα της LFP στοιχεία. Η τάση εξόδου παραμένει ίση με 3,2 V έως ότου το φορτίο είναι πλήρως εξαντληθεί. Αυτό απλοποιεί την καλωδίωση, εξαλείφοντας την ανάγκη για ρυθμιστές τάσης.

Υψηλότερες ρεύμα κορυφής - τρίτο όφελός τους. Η λειτουργία αυτή επιτρέπει την μπαταρία να τους δώσει τη μέγιστη ισχύ ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτή η ιδιότητα έχει ζητηθεί κατασκευαστές οχημάτων να χρησιμοποιούν λιθίου μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου ως η πρωταρχική πηγή ισχύος κατά την εκκίνηση κινητήρων βενζίνης και ντήζελ.

Μαζί με όλα τα πλεονεκτήματα, μπαταρίες LiFePO4 έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα - μια μεγάλη μάζα και τις διαστάσεις. Αυτό περιορίζει τη χρήση τους σε ορισμένα είδη των μηχανημάτων και ηλεκτρολογικού εξοπλισμού.

Χαρακτηριστικά λειτουργίας

Εάν αγοράσετε έτοιμα μπαταρίες λιθίου-φωσφορικού, οι δυσκολίες με τη συντήρηση και τη λειτουργία δεν θα έχετε. Όλα χάρη στο γεγονός ότι οι κατασκευαστές τέτοιων στοιχείων εισάγεται εντός BMS σκάφους που εμποδίζουν υπερφόρτιση και εμποδίζουν στοιχείο απομάκρυνσης στο χαμηλότερο επίπεδο.

Αλλά αν έχετε αγοράσει μεμονωμένα κύτταρα (μπαταρίες penlight, για παράδειγμα), τότε θα πρέπει να κρατήσετε ένα μάτι για την ισχύ της μπαταρίας μόνο. Όταν φορτίο πέφτει κάτω από το κρίσιμο επίπεδο (2,00 V παρακάτω) θα μειωθεί ταχέως και χωρητικότητα, καθιστώντας αδύνατη την επαναφόρτιση των κυττάρων. Αν, αντιθέτως, να είναι υπερβολικό ποσό (άνω των 3,75 V), το κύτταρο διογκώνεται απλά λόγω των αερίων που απελευθερώνονται.

Εάν χρησιμοποιείτε μια τέτοια μπαταρία για ένα ηλεκτρικό όχημα, μετά από 100% φόρτιση πρέπει να αποσυνδέσετε το φορτιστή μπαταρίας. Διαφορετικά, η μπαταρία διογκώνεται λόγω υπερκορεσμού ηλεκτροπληξίας.

κανόνες λειτουργίας

Εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε ένα λιθίου-φωσφορικό μπαταρίες σε κυκλική λειτουργία και σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα, για παράδειγμα, ως πηγή ενέργειας-ups ή σε συνδυασμό με ένα ηλιακή μπαταρία, θα πρέπει να ασχοληθούν με μείωση του επιπέδου των χρέωση σε 3,40-3,45 V. αντιμετωπίσουν το έργο αυτό βοηθάει «έξυπνες» φορτιστές που να αντισταθμίζει αυτόματα το πρώτο πλήρως για την παροχή ενέργειας, και στη συνέχεια να μειώσει το επίπεδο του στρες.

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, θα πρέπει να παρακολουθεί την ισορροπία των κυττάρων ή τη χρήση ειδικών πληρωμών εξισορρόπηση (στην μπαταρία, που έχουν κατασκευαστεί για ένα ηλεκτρικό όχημα). κύτταρο ανισορροπία ονομάζεται μια τέτοια κατάσταση, όταν η συνολική τάση της συσκευής είναι σε ένα ονομαστικό επίπεδο, αλλά η τάση του κελιού καθίσταται διαφορετική.

Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στη διαφορά των αντιστάσεων των επιμέρους τμημάτων, κακή επαφή μεταξύ τους. Αν τα κύτταρα έχουν διαφορετικές τάσεις, και είναι άνιση φόρτισης-εκφόρτισης τους, η οποία μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Κάνοντας την μπαταρία σε λειτουργία

Πριν από τη χρήση μπαταριών φωσφορικού λιθίου συναρμολογούνται από ξεχωριστά κύτταρα, πρέπει να ληφθεί μέριμνα σύστημα ζυγοστάθμισης, όπως και τα τμήματα μπορούν να έχουν διαφορετικό επίπεδο φόρτισης. Για το σκοπό αυτό, όλα τα εξαρτήματα συνδέονται μεταξύ τους παράλληλα και συνδέονται με τον ανορθωτή, ένα φορτιστή. Ηνωμένες έτσι είναι απαραίτητο να χρεώσει το κύτταρο σε 3,6 V.

Η χρήση μπαταριών φωσφορικού άλατος σιδήρου λίθιου για το ηλεκτρικό ποδήλατο, ίσως παρατηρήσει ότι στα πρώτα λεπτά της μπαταρίας δίνει τη μέγιστη ισχύ, και τότε η χρέωση είναι ραγδαία πτώση στο επίπεδο των 3,3-3,0 V. Μην φοβάστε αυτό, διότι είναι η κανονική λειτουργία της μπαταρίας . Το γεγονός ότι τα περισσότερα από την ικανότητά της (περίπου 90%) βρίσκεται σε αυτό το εύρος.

συμπέρασμα

Αποδοτικότητα μπαταρίες λιθίου-φωσφορικό είναι 20-30% υψηλότερη από εκείνη των άλλων μπαταριών. Την ίδια στιγμή που χρησιμεύουν για 2-3 χρόνια περισσότερο από ό, τι άλλες πηγές ενέργειας, όπως επίσης και να παρέχει ένα σταθερό ρεύμα για ολόκληρη την περίοδο λειτουργίας. Όλα αυτά αναδεικνύει τα στοιχεία που παρουσιάζονται σε ένα ευνοϊκό φως.

Ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι θα αγνοήσει και μπαταρία φωσφορικού άλατος σιδήρου λιθίου. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μπαταρίας ωχριούν μπροστά τιμή τους - είναι 5-6 φορές περισσότερο από το συνηθισμένο για εμάς να μολύβδου-οξέος κύτταρα. Αυτή η μπαταρία του αυτοκινήτου κοστίζει κατά μέσο όρο περίπου 26 χιλιάδες. Ρούβλια.