LiFePO4 батерии

Съвременният пазар е пълен с разнообразно електронно оборудване. За тяхното функциониране се разработват все по-модерни източници на енергия. Сред тях специално място заемат литиево-железните фосфатни батерии. Те са безопасни, имат голям електрически капацитет, практически не отделят токсини и са издръжливи. Може би скоро тези батерии ще бъдат изтласкани от устройствата на своите "братя".

Какво е литиево-железен фосфатна батерия

LiFePo4 батериите са висококачествени и надеждни източници на енергия с висока производителност. Те активно изместват не само остарелите оловно-киселинни, но и модерни Li-ion батерии. Днес данните за батерията се намират не само в индустриалното оборудване, но и в домакинските устройства - от смартфони до електрически велосипеди.

LFP батериите са разработени от Масачузетския технологичен университет през 2003 г. Основата им е подобрена Li-йонна технология с променен химичен състав: за анода се използва литиев ферофосфат вместо литиев кобалтат. Батерията е широко разпространена благодарение на компании като Motorola и Qualcomm.

Как е производството на батерии LiFePo4

Основните компоненти за производството на LiFePo4 батерии се доставят във фабриката под формата на тъмносив прах с метален блясък. Производствената схема на анодите и катодите е една и съща, но поради недопустимостта на смесване на компонентите всички технологични операции се извършват в различни работилници. Цялото производство е разделено на няколко етапа.

Първа стъпка. Създаване на електроди. За да направите това, готовият химичен състав се покрива от двете страни с метално фолио (обикновено алуминиево за катода и мед за анода). Фолиото е предварително обработено със суспензия, така че да може да действа като токов приемник и проводящ елемент. Готовите елементи се нарязват на тънки ивици и се сгъват няколко пъти, образувайки квадратни клетки.

Втора стъпка. Директно сглобяване на батерията. Катодните клетки и анодите във формата на клетка се поставят от двете страни на сепаратора на порест материал, плътно фиксиран към него. Полученият блок се поставя в пластмасов контейнер, напълва се с електролит и се запечатва.

Последният етап. Тест за зареждане / разреждане на акумулатора. Зареждането води до постепенно увеличаване на напрежението, така че да няма експлозия или запалване поради отделянето на голямо количество топлина. За да се разреди, батерията е свързана с мощен потребител. Без откриване на отклонения, готовите артикули се изпращат на клиента.

Принципът на работа и устройството литиево-железен фосфатна батерия

LFP батериите се състоят от електроди, притиснати плътно към порестия сепаратор от двете страни. За захранване на устройствата и катодът, и анодът са свързани към токовите колектори. Всички компоненти са поставени в пластмасов калъф, напълнен с електролит. На кутията се поставя контролер, който регулира захранването по време на зареждане.

Принципът на работа на LiFePo4 батериите се основава на взаимодействието на литиев ферофосфат и въглерод. Самата реакция протича по формулата:

LiFePo₄ + 6С → Li_1-хFePO₄ + LiC₆

Носителят на заряда на батерията е положително зареден литиев йон. Той има способността да прониква в кристалната решетка на други материали, с образуването на химически връзки.

Спецификации LiFePo4 батерии

Независимо от производителя, всички LFP клетки имат еднакви спецификации:

• пиково напрежение - 3,65 V;
• напрежение в средната точка - 3.3 V;
• напрежение в напълно разредено състояние - 2,0 V;
• номинално работно напрежение - 3.0-3.3 V;
• минимално напрежение под товар - 2,8 V;
• издръжливост - от 2 до 7 хиляди цикъла на зареждане / разреждане;
• самозареждане при температура 15-18 С^за - до 5% годишно.

Представените технически спецификации се отнасят специално за клетките LiFePo4. В зависимост от това колко от тях са комбинирани от една батерия, параметрите на батериите ще варират.

Примери за домашно производство имат следните характеристики:

• капацитет - до 2000 Ah;
• напрежение - 12 v, 24v, 36v и 48v;
• с диапазон на работните температури - от -30 до +60 C^за;
• със заряден ток - от 4 до 30А.

Всички батерии не губят качеството си по време на съхранение в продължение на 15 години, имат стабилно напрежение и се характеризират с ниска токсичност.

Какво представляват LiFePo4 батериите

За разлика от обичайните ни батерии, които са отбелязани със символите AA или AAA, клетките от литиево-железен фосфат имат съвсем различно маркиране на форм-фактора - размерите им са шифровани с 5-цифрено число. Всички те са представени в таблицата.

Дори и без таблица с маркировка пред вас можете лесно да навигирате в размерите на батерията. Първите две цифри на кода указват диаметъра, останалите означават дължината на източника на захранване (mm). Числото 5 в края на някои размери съответства на половин милиметър.

Литиево-железен фосфатна батерия: плюсове и минуси

LFP батериите са базирани на Li-ion технологията, която им позволи да включат всички предимства на тези източници на енергия и в същото време да се отърват от присъщите им недостатъци.

Сред основните предимства са:

1. Издръжливост - до 7000 цикъла.
2. Ток с висок заряд, който намалява времето за попълване на енергия.
3. Стабилно работно напрежение, което не пада до пълното изчерпване на заряда.
4. Високо пиково напрежение - 3,65 волта.
5. Висока номинална вместимост.
6. Леко тегло - до няколко килограма.
7. Ниско замърсяване на околната среда по време на изхвърляне.
8. Устойчивост на замръзване - работата е възможна при температура от -30 до + 60С^за.

Но батериите също имат недостатъци. Първият от тях е високата цена. Цената на елемент за 20 Ah може да достигне 35 хиляди рубли. Вторият и последен недостатък е трудността при сглобяването на батерията можете сами, за разлика от литиево-йонните клетки. Други очевидни минуси в тези източници на енергия все още не са установени.

Зарядни устройства и как да зареждате LiFePo4

Зарядни за батерии LiFePo4 практически не се различават от конвенционалните инвертори. По-специално е възможно да се запише голяма сила на тока на изхода - до 30А, която се използва за бързо зареждане на клетките.

При закупуване на готов комплект батерии не трябва да възникват трудности с тяхното зареждане. В техния дизайн е интегрирано електронното управление, което предпазва всички клетки от пълно изхвърляне и пренасищане на електроенергията. Скъпите системи използват балансираща дъска, която разпределя равномерно енергията между всички клетки на устройството.

При презареждане е важно да не превишавате препоръчителния ток, ако използвате зарядни устройства на трети страни. Това ще намали живота на батерията с няколко пъти с едно зареждане. Ако батерията се нагрее или надуе, токът надвишава допустимите стойности.

Къде се използват LiFePo4 батерии?

LFP батериите са от голямо значение за индустрията. Те се използват за поддържане на работоспособността на устройствата на метеорологичните станции и болниците. Те се прилагат и като буфер във вятърни електроцентрали и се използват за акумулиране на енергия от слънчеви панели.

12v батерии започват да се използват в съвременните автомобили вместо обичайните оловно-киселинни елементи.Конструкциите на LiFePo4 са инсталирани като основен източник на енергия за електрически велосипеди и ATV, моторни лодки.

Широко е тяхното значение в ежедневието. Те са вградени в телефони, таблети и дори отвертки. Въпреки това, такива устройства се различават значително по цена от техните по-малко технологични колеги. Следователно срещата с тях на пазара все още е трудна.

Правила за съхранение, експлоатация и изхвърляне на LiFePo4

Преди да изпратите LFP батерията за дългосрочно съхранение, е необходимо да я зареждате до 40-60% и да поддържате това ниво на заряд през целия период на запазване. Съхранявайте батерията на сухо място, където температурата не пада под стайната.

По време на работа трябва да се спазват изискванията на производителя. Важно е да не прегрявате батерията. Ако забележите, че батерията се нагрява неравномерно по време на работа или презареждане, тогава трябва да се свържете с центъра за ремонт - може би една от клетките се е повредила или има неизправности на контролния блок или балансиращата платка. Същото трябва да се направи, когато се появят мехури.

За правилното изхвърляне на батерия, която напълно е изчерпала живота си, трябва да се свържете с компания, специализирана в това. Така вие не само ще се държите като осъзнат гражданин, но и ще можете да печелите пари от него. Ако обаче просто изпратите батерията на депо, тогава няма да се случи нищо лошо.