Litiu fosfat de fier baterie: caracteristicile, aplicație

Echipamentul modern în fiecare zi devine mai complexă și puternic. standarde de înaltă tehnologie face cerințe ridicate la bateriile care au nevoie acum să combine înaltă performanță, eficiență energetică, și să aibă o creștere a ofertei de energie electrică.

Introducerea de noi tipuri de producție de echipamente electrice, accelerarea procesului - toate acestea pentru a crește cererea de energie electrică, iar bateriile moderne nu le mai poate satisface întotdeauna. Pentru a rezolva această problemă, producătorii au ales pentru a îmbunătăți tehnologia litiu-ion. Astfel sa născut bateria fosfat de fier litiu (LiFePO4), care este un descendent al ideologic Bateriile Li-ion.

informații istorice

LiFePO4, sau LFP, - familia olivina minerale naturale, a fost descoperit în 1996 de către oamenii de știință de la Universitatea din Texas, John Goodenough, care a fost caută modalități de a îmbunătăți sursele de energie Li-ion. Notabil este faptul că mineral are o toxicitate mai scăzută și o stabilitate termică mai mare decât orice cunoscut la momentul electrozi.

În afară de aceasta întâlnit în mediul natural, și a avut un cost mai mic. Principalul dezavantaj al electrozilor pe baza LiFePO4 a fost o capacitate electrică mică, motiv pentru care bateria cu litiu fosfat de fier a încetat să mai fie dezvoltate.

Cercetarea în această direcție au fost reluate în 2003 la Massachusetts Institute of Technology. O echipă de oameni de știință care lucrează la crearea de noi fundamental baterie care ar deveni un substitut pentru cele mai avansate la care bateriile timp, Li-ion. Proiectul interesat de companii mari, cum ar fi Motorola si Qualcomm, care a adus apariția bateriei cu elemente LiFePO4 catod.

baterie LiFePO4 pe baza

Acest tip de baterii utilizează aceeași tehnologie pentru a produce electricitate, iar celulele litiu-ion uzuale pentru noi. Cu toate acestea, există o serie de diferențe semnificative între ele. În primul rând, este de a folosi propriul tip de BMS - sistem de management care protejează bateria electrică de la supraîncărcarea și de descărcare profundă, îmbunătățește durabilitatea și face sursa de energie mai stabilă.

În al doilea rând, LiFePO4, spre deosebire de LiCoO2, este mai puțin toxică. Acest fapt a permis pentru a evita unele dintre problemele asociate cu poluarea mediului. În special, pentru a reduce emisiile de cobalt, datorită eliminării necorespunzătoare a bateriilor.

În cele din urmă, din cauza lipsei unor standarde unificate elemente LFP au diferite compoziții chimice, care provoacă modele variație de performanță pe o gamă largă. În plus, aceste surse de alimentare de întreținere mai dificilă și ar trebui să se facă în conformitate cu anumite reguli.

caracteristici tehnice

Se spune că fosfatul de fier litiu baterie de 48 volți, 36 volți și 60 volți sunt produse prin interconectarea secvențială celulele singulare, deoarece tensiunea maximă într-un DII secțiune nu poate depăși 3,65 V. Prin urmare, performanța fiecărei baterii poate în mod semnificativ diferă unul de altul - totul depinde de asamblare și compoziția chimică particulară.

Pentru analiza performanței prezintă valoarea nominală a unei singure celule.

Cea mai bună realizare a potențialului fiecărei celule individuale din bateria a fost atins Everexceed. Baterie de litiu fosfat de fier Everexceed diferă de viață lungă. Toate acestea pot rezista până la 4 mii. Cicluri de incarcare-descarcare, cu o pierdere a capacității de până la 20%, iar reaprovizionarea de stocare a energiei are loc în 12 minute. Având în vedere acest lucru, putem concluziona că bateriile Everexceed sunt unul dintre cei mai buni reprezentanți ai elementelor-LFP.

Avantaje și dezavantaje

Principalul avantaj al că într-o lumină favorabilă evidențiază litiu fier fosfat baterie, printre alți reprezentanți ai ARC, este longevitatea. Un astfel de element este capabil să reziste mai mult de 3 mii de cicluri de incarcare-descarcare la un nivel de putere scade până la 30% și mai mult de 2 mii - .. Dacă a scăzut la 20%. Din această cauză durata medie de viață a bateriei este de aproximativ 7 ani.

curent de încărcare stabilă este al doilea avantaj important al LFP-elemente. Tensiunea de ieșire rămâne egală cu 3,2 V până când taxa este complet epuizat. Acest lucru simplifică instalația electrică, eliminând nevoia de regulatoare de tensiune.

Mai mare curent de vârf - treime din avantajul lor. Această caracteristică permite ca bateria să le dea putere maximă chiar și la temperaturi foarte scăzute. Această proprietate a determinat producătorii de vehicule să utilizeze baterii litiu fosfat de fier ca sursă primară de energie la pornirea motoarelor pe benzină și diesel.

Împreună cu toate avantajele, bateriile LiFePO4 au un dezavantaj major - o masă mare și dimensiuni. Acest lucru limitează utilizarea lor în anumite tipuri de mașini și echipamente electrice.

Caracteristici de funcționare

Dacă cumpărați baterii gata-făcute litiu-fosfat, dificultățile cu întreținerea și exploatarea nu va avea. Toate datorită faptului că producătorii de astfel de elemente sunt introduse în BMS bord, care împiedică supraîncărcarea și împiedică elementul de descărcare la cel mai scăzut nivel.

Dar dacă achiziționați celule individuale (baterii penlight, de exemplu), atunci trebuie să păstreze un ochi pe baterie singur. Atunci când taxa scade sub nivelul critic (2,00 V de mai jos) va scădea și capacitate rapid, ceea ce face imposibilă pentru a reîncărca celulele. Dacă, dimpotrivă, să fie supraîncărcat (peste 3,75 V), celula pur și simplu se bombează din cauza gazelor eliberate.

Dacă utilizați o astfel de baterie pentru un vehicul electric, după 100% de încărcare trebuie să deconectați încărcătorul. În caz contrar, bateria se umflă datorită supersaturarea de electrocutare.

reguli de funcționare

Dacă intenționați să utilizați un baterii litiu-fosfat în mod ciclic și într-un tampon, de exemplu, ca o sursă de putere-up-uri sau în combinație cu o baterie solară, trebuie să aibă grijă de scăderea nivelului de încărcare la 3,40-3,45 V. face față această sarcină ajută încărcătoarele „inteligente“, care în mod automat compensează în primul rând pe deplin pentru furnizarea de energie, iar apoi scad nivelul de stres.

În timpul funcționării, trebuie să monitorizeze echilibrul celulelor sau utilizarea de plată specială de echilibrare (în baterie, acestea sunt construite pentru un vehicul electric). dezechilibru de celule numite astfel de stare, atunci când tensiunea totală a dispozitivului este la un nivel nominal, dar tensiunea celulei devine diferită.

Acest fenomen se datorează diferenței dintre rezistențele secțiunilor individuale, săraci de contact între ele. În cazul în care celulele au tensiuni diferite, și este inegală lor de încărcare-descărcare, ceea ce reduce în mod semnificativ durata de viață a bateriei.

Punerea în funcțiune a bateriei

Înainte de a utiliza baterii litiu-fosfat asamblate din celule separate, de îngrijire trebuie să fie luate de sistem de echilibrare, deoarece secțiunile pot avea nivel de încărcare diferite. În acest scop, toate componentele sunt interconectate în paralel și sunt conectate la redresor, un încărcător. United, astfel, este necesar să se încarce celula la 3.6 V.

Utilizarea bateriei fosfat de fier litiu pentru biciclete electrice, probabil ați observat că, în primele minute ale bateriei oferă puterea maximă, iar apoi taxa scade rapid la nivelul de 3,3-3,0 V. Nu vă fie teamă de acest lucru, pentru că este funcționarea normală a bateriei . Faptul că cea mai mare parte a capacității sale (aproximativ 90%) se află în acest interval.

concluzie

Eficiență baterii litiu-fosfat este de 20-30% mai mare decât cea a altor baterii. În același timp, ele servesc pentru 2-3 ani mai mult decât alte surse de energie, precum și să ofere un curent stabil pe întreaga perioadă de funcționare. Toate acestea evidențiază elementele prezentate într-o lumină favorabilă.

Cu toate acestea, cei mai mulți oameni vor ignora și baterie de litiu fosfat de fier. Pro și contra de baterie pălesc în fața prețul lor - este de 5-6 ori mai mult decât de obicei pentru noi la celule-plumb acid. Această baterie de mașină costă o medie de aproximativ 26 de mii. Ruble.