السوق الحديثة مليء بمجموعة متنوعة من المعدات الإلكترونية. لوظائفها ، يتم تطوير مصادر الطاقة أكثر وأكثر تقدما. من بينها ، يحتل مكانا خاصا بواسطة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. إنها آمنة ، ولديها قدرات كهربائية كبيرة ، ومن الناحية العملية لا تنبعث منها السموم ، وهي دائمة. ربما سيتم إجبار هذه البطاريات قريبًا على الخروج من أجهزة "إخوانهم".
Sodrezhanie
ما هي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
بطاريات LiFePo4 هي مزود طاقة عالي الجودة وموثوق به مع أداء عالي. إنها تحل بنشاط ليس فقط محل حمض الرصاص المتقادم ، ولكن أيضًا بطاريات Li-ion الحديثة. اليوم ، لا توجد بيانات البطارية في المعدات الصناعية فحسب ، بل في الأجهزة المنزلية أيضًا - من الهواتف الذكية إلى الدراجات الكهربائية.
تم تطوير بطاريات LFP بواسطة جامعة ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2003. أساسها هو تقنية Li-ion محسّنة مع تركيبة كيميائية متغيرة: يستخدم فيرفوسفات الليثيوم في القطب الموجب بدلاً من الليثيوم الكوبالت. يتم توزيع البطارية على نطاق واسع بفضل شركات مثل موتورولا و كوالكوم.
كيف يتم إنتاج بطاريات LiFePo4
يتم توفير المكونات الرئيسية لتصنيع بطاريات LiFePo4 إلى المصنع في شكل مسحوق رمادي غامق مع لمعان معدني. مخطط إنتاج الأنودات والكاثودات هو نفسه ، ولكن نظرًا لعدم مقبولية خلط المكونات ، يتم تنفيذ جميع العمليات التكنولوجية في ورش عمل مختلفة. وينقسم كل الإنتاج إلى عدة مراحل.
الخطوة الأولى إنشاء الأقطاب الكهربائية. للقيام بذلك ، يتم تغليف التركيب الكيميائي النهائي على كلا الجانبين برقائق معدنية (عادة ما يكون الألومنيوم للكاثود ، والنحاس للأنود). تتم معالجة الرقائق مسبقًا بتعليق حتى تتمكن من العمل كجهاز استقبال حالي وعنصر موصل. يتم قطع العناصر النهائية إلى شرائح رقيقة ومطوية عدة مرات ، مكونة خلايا مربعة.
الخطوة الثانية. مجموعة البطارية مباشرة. توضع الكاثودات والأنودات ذات الشكل الخلوي على جانبي فاصل المواد المسامية ، مثبتة بإحكام عليها. يتم وضع الكتلة الناتجة في حاوية بلاستيكية ، مملوءة بالكهرباء ومختومة.
المرحلة النهائية. اختبار شحن / تفريغ البطارية. ينتج عن الشحن زيادة تدريجية في الجهد الكهربائي بحيث لا يحدث أي انفجار أو اشتعال بسبب إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. للتفريغ ، يتم توصيل البطارية بمستهلك قوي. دون اكتشاف الانحرافات ، يتم إرسال العناصر النهائية إلى العميل.
مبدأ التشغيل وجهاز بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
بطاريات LFP تتكون من أقطاب ضغط بإحكام ضد الفاصل المسامي على كلا الجانبين. لتشغيل الأجهزة ، يتم توصيل كل من الكاثود والأنود لهواة الجمع الحاليين. توضع جميع المكونات في علبة بلاستيكية ، مليئة بالكهرباء. يتم وضع وحدة تحكم في العلبة ، والتي تنظم العرض الحالي أثناء الشحن.
يعتمد مبدأ تشغيل بطاريات LiFePo4 على تفاعل الفوسفات الليثيوم والكربون. يستمر رد الفعل نفسه وفقًا للمعادلة:
LiFePO4 + 6C → لي1-سFePO4 + LiC6
حامل شحن البطارية هو أيون الليثيوم موجب الشحنة. لديها القدرة على اختراق الشبكة البلورية للمواد الأخرى ، مع تشكيل الروابط الكيميائية.
مواصفات بطاريات LiFePo4
بغض النظر عن الشركة المصنعة ، جميع خلايا LFP لها نفس المواصفات:
- ذروة الجهد - 3.65 فولت ؛
- الجهد عند نقطة المنتصف - 3.3 فولت ؛
- الجهد في حالة تفريغها بالكامل - 2.0 V ؛
- تصنيف التشغيل الجهد - 3.0-3.3 فولت ؛
- الجهد الأدنى تحت الحمل - 2.8 فولت ؛
- المتانة - من 2 إلى 7 آلاف دورة شحن / تفريغ ؛
- التحميل الذاتي عند درجة حرارة 15-18 مئويةحول - ما يصل إلى 5 ٪ سنويا.
تتعلق المواصفات الفنية المقدمة على وجه التحديد بخلايا LiFePo4. اعتمادًا على عدد منها الذي يتم الجمع بينه بواسطة بطارية واحدة ، ستختلف معلمات البطاريات.
حالات الإنتاج المحلي لها الخصائص التالية:
- القدرة - ما يصل إلى 2000 آه ؛
- الجهد - 12 فولت ، 24 فولت ، 36 فولت و 48 فولت ؛
- مع مجموعة من درجات حرارة التشغيل - من -30 إلى +60 درجة مئويةحول;
- مع تهمة الحالية - من 4 إلى 30A.
لا تفقد جميع البطاريات جودتها أثناء التخزين لمدة 15 عامًا ، ولها جهد ثابت وتتميز بسمية منخفضة.
ما هي بطاريات LiFePo4
على عكس البطاريات المعتادة لدينا ، والتي تتميز بالرموز AA أو AAA ، تتميز خلايا فوسفات حديد الليثيوم بعلامات مختلفة تمامًا لعامل الشكل - يتم تشفير أحجامها برقم مكون من 5 أرقام. يتم عرض كل منهم في الجدول.
| حجم قياسي | الأبعاد ، dxl (مم) |
|---|---|
| 14430 | 14 × 43 |
| 14505 | 14 × 50 |
| 17335 | 17 × 33 |
| 18500 | 18 × 50 |
| 18650 | 18 × 65 |
| 26650 | 26 × 65 |
| 32600 | 32 × 60 |
| 32900 | 32 × 90 |
| 38120 | 38 × 120 |
| 40160 | 40 × 160 |
| 42120 | 42 × 120 |
حتى بدون وجود طاولة بها علامة أمامك ، يمكنك بسهولة التنقل في أبعاد البطارية. يشير أول رقمين من الكود إلى القطر ، بينما يشير الباقي إلى طول مصدر الطاقة (مم). الرقم 5 في نهاية بعض الأحجام يتوافق مع نصف ملليمتر.
بطارية ليثيوم فوسفات الحديد: إيجابيات وسلبيات
تعتمد بطاريات LFP على تقنية Li-ion ، التي سمحت لها بدمج جميع مزايا مصادر الطاقة هذه ، وفي الوقت نفسه تخلص من عيوبها المتأصلة.
من بين المزايا الرئيسية هي:
- المتانة - ما يصل إلى 7000 دورة.
- تيار عالي الشحن ، مما يقلل من وقت تجديد الطاقة.
- جهد تشغيل ثابت ، لا ينخفض حتى يتم استنفاد الشحن بالكامل.
- ذروة الجهد العالي - 3.65 فولت.
- قدرة عالية التصنيف.
- خفيفة الوزن - ما يصل إلى عدة كيلوغرامات.
- انخفاض التلوث البيئي أثناء التخلص منها.
- مقاومة الصقيع - العمل ممكن في درجة حرارة من -30 إلى + 60 درجة مئويةحول.
لكن البطاريات لديها أيضا عيوب. أول هذه التكلفة العالية. سعر عنصر 20 آه يمكن أن تصل إلى 35 ألف روبل. العيب الثاني والأخير هو صعوبة تجميع بطارية يمكن لنفسك ، على عكس خلايا أيون الليثيوم. لم يتم بعد تحديد السلبيات الأخرى الواضحة في مصادر الطاقة هذه.
شواحن وكيفية شحن LiFePo4
لا تختلف شواحن بطاريات LiFePo4 بشكل عملي عن المحولات التقليدية. على وجه الخصوص ، من الممكن تسجيل قوة تيار كبيرة عند الخرج - حتى 30A ، والتي يتم استخدامها لشحن الخلايا بسرعة.
عند شراء حزمة بطارية جاهزة ، لا ينبغي أن تنشأ صعوبات في الشحن. في التصميم ، تم دمج التحكم الإلكتروني ، الذي يحمي جميع الخلايا من التفريغ الكامل والكميات المفرطة من الكهرباء. تستخدم الأنظمة عالية التكلفة لوحة موازنة تقوم بتوزيع الطاقة بالتساوي بين جميع خلايا الجهاز.
عند إعادة الشحن ، من المهم عدم تجاوز التيار الموصى به إذا كنت تستخدم أجهزة شحن تابعة لجهات خارجية. هذا سوف يقلل من عمر البطارية عدة مرات في شحنة واحدة. إذا كانت البطارية ترتفع أو تتضخم ، فإن التيار يتخطى القيم المسموح بها.
أين تستخدم بطاريات LiFePo4؟
بطاريات LFP ذات أهمية كبيرة لهذه الصناعة. يتم استخدامها للحفاظ على قابلية تشغيل الأجهزة في محطات الطقس والمستشفيات. كما يتم تنفيذها كمنطقة عازلة في مزارع الرياح وتستخدم لتجميع الطاقة من الألواح الشمسية.
تبدأ بطاريات 12 فولت في استخدامها في السيارات الحديثة بدلاً من عناصر حمض الرصاص المعتادة.يتم تثبيت تصاميم LiFePo4 كمصدر الطاقة الرئيسي للدراجات الكهربائية وسيارات الدفع الرباعي والقوارب الآلية.
على نطاق واسع أهميتها في الحياة اليومية. وهي مدمجة في الهواتف والأجهزة اللوحية وحتى المفكات. ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة تختلف اختلافًا كبيرًا في الأسعار عن نظيراتها الأقل تقنية. لذلك ، لقائها في السوق لا يزال صعبا.
قواعد لتخزين وتشغيل والتخلص من LiFePo4
قبل إرسال بطارية LFP للتخزين على المدى الطويل ، من الضروري شحنه بنسبة تصل إلى 40-60٪ والحفاظ على مستوى الشحن هذا طوال فترة الحفظ بأكملها. ضع البطارية في مكان جاف حيث لا تنخفض درجة الحرارة عن درجة حرارة الغرفة.
أثناء التشغيل ، يجب اتباع متطلبات الشركة المصنعة. من المهم عدم ارتفاع درجة حرارة البطارية. إذا لاحظت أن البطارية ترتفع بشكل غير متساو أثناء التشغيل أو إعادة الشحن ، فعليك الاتصال بمركز الإصلاح - ربما تكون إحدى الخلايا قد فشلت ، أو توجد خلل في وحدة التحكم أو لوحة الموازنة. يجب أن يتم نفس الشيء عند ظهور بثور.
للتخلص السليم من بطارية استنفدت عمرها بالكامل ، يجب عليك الاتصال بشركة متخصصة في هذا. لذلك لن تعمل فقط كمواطن واعي ، ولكن ستكون أيضًا قادرًا على جني الأموال من ذلك. ومع ذلك ، إذا قمت فقط بإرسال البطارية إلى مكب النفايات ، فلن يحدث شيء سيء.
