LiFePO4 baterie

Moderní trh je plný různých elektronických zařízení. Pro jejich fungování se vyvíjejí stále pokročilejší zdroje energie. Mezi nimi je zvláštní místo obsazeno lithium železo-fosfátovými bateriemi. Jsou bezpečné, mají velké elektrické kapacity, prakticky neemitují toxiny a jsou trvanlivé. Snad brzy budou tyto baterie vytlačeny ze zařízení svých „bratrů“.

Co je lithium-železitá fosfátová baterie

Baterie LiFePo4 jsou vysoce kvalitní a spolehlivé napájecí zdroje s vysokým výkonem. Aktivně vytlačují nejen zastaralé olověné kyseliny, ale také moderní Li-ion baterie. Dnes se data baterií nacházejí nejen v průmyslovém vybavení, ale také v domácích zařízeních - od chytrých telefonů po elektrická kola.

Baterie LFP byly vyvinuty na Massachusetts University of Technology v roce 2003. Jejich základem je vylepšená Li-iontová technologie s modifikovaným chemickým složením: pro anodu se místo lithium kobaltátu používá ferofosforečnan lithný. Baterie je široce distribuována díky společnostem, jako jsou Motorola a Qualcomm.

Jak se vyrábí baterie LiFePo4

Hlavní komponenty pro výrobu LiFePo4 baterií jsou do závodu dodávány ve formě tmavě šedého prášku s kovovým leskem. Výrobní schéma anod a katod je stejné, ale vzhledem k nepřípustnosti směšování komponent jsou všechny technologické operace prováděny v různých dílnách. Celá produkce je rozdělena do několika fází.

První krok. Tvorba elektrod. Z tohoto důvodu je hotové chemické složení na obou stranách potaženo kovovou fólií (obvykle pro hliník pro katodu a měď pro anodu). Fólie je předem ošetřena suspenzí, takže může působit jako přijímač proudu a vodivý prvek. Hotové prvky se rozřežou na tenké proužky a několikrát se složí, čímž se vytvoří čtvercové buňky.

Druhý krok. Přímá montáž baterie. Katody a anody ve formě buněk jsou umístěny na obou stranách odlučovače porézního materiálu, pevně na něm upevněny. Výsledný blok je umístěn do plastové nádoby, naplněn elektrolytem a utěsněn.

Poslední fáze. Test nabití / vybití baterie. Nabíjení způsobuje postupné zvyšování napětí, takže nedochází k výbuchu nebo vznícení v důsledku uvolňování velkého množství tepla. K vybití je baterie připojena k výkonnému spotřebiteli. Bez zjištění odchylek jsou hotové položky zasílány zákazníkovi.

Princip činnosti a zařízení lithium-železo-fosfátová baterie

Baterie LFP sestávají z elektrod pevně přitlačených k poréznímu separátoru na obou stranách. Pro napájení zařízení jsou katoda i anoda připojeny k proudovým kolektorům. Všechny komponenty jsou umístěny v plastovém pouzdře naplněném elektrolytem. Na pouzdro je umístěn regulátor, který reguluje aktuální napájení během nabíjení.

Princip činnosti LiFePo4 baterií je založen na interakci lithium ferofosfátu a uhlíku. Samotná reakce probíhá podle vzorce:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xFepo₄ + LiC₆

Nosičem baterie je kladně nabitý lithium-iont. Má schopnost proniknout do krystalové mřížky jiných materiálů a vytvářet chemické vazby.

Specifikace LiFePo4 baterie

Bez ohledu na výrobce mají všechny buňky LFP stejné specifikace:

• špičkové napětí - 3,65 V;
• napětí ve středu - 3,3 V;
• napětí v plně vybitém stavu - 2,0 V;
• jmenovité provozní napětí - 3,0-3,3 V;
• minimální napětí při zatížení - 2,8 V;
• trvanlivost - od 2 do 7 tisíc cyklů nabíjení / vybíjení;
• samonabíjení při teplotě 15-18 ° C^asi - až 5% ročně.

Uvedené technické specifikace se týkají konkrétně LiFePo4 buněk. V závislosti na tom, kolik z nich je kombinováno jednou baterií, se parametry baterií liší.

Případy domácí produkce mají následující vlastnosti:

• kapacita - až 2000 Ah;
• napětí - 12 V, 24 V, 36 V a 48 V;
• s rozsahem provozních teplot - od -30 do +60 ° C^asi;
• s nabíjecím proudem - od 4 do 30A.

Všechny baterie neztrácejí kvalitu během skladování po dobu 15 let, mají stabilní napětí a vyznačují se nízkou toxicitou.

Co jsou baterie LiFePo4

Na rozdíl od našich obvyklých baterií, které jsou označeny symboly AA nebo AAA, mají lithium-železo-fosfátové články zcela odlišné označení tvarového faktoru - jejich velikosti jsou šifrovány 5místným číslem. Všechny jsou uvedeny v tabulce.

I bez stolu s označením před sebou můžete snadno procházet rozměry baterie. První dvě číslice kódu označují průměr, zbytek označují délku zdroje energie (mm). Číslo 5 na konci některých velikostí odpovídá půl milimetru.

Lithium-železitá fosfátová baterie: klady a zápory

Baterie LFP jsou založeny na lithium-iontové technologii, která jim umožnila začlenit všechny výhody těchto zdrojů energie a zároveň se zbavit svých vlastních nevýhod.

Mezi hlavní výhody patří:

1. Trvanlivost - až 7 000 cyklů.
2. Vysoký nabíjecí proud, který zkracuje dobu doplňování energie.
3. Stabilní provozní napětí, které neklesne, dokud není náboj zcela vybitý.
4. Vysoké špičkové napětí - 3,65 V.
5. Vysoká jmenovitá kapacita.
6. Nízká hmotnost - až několik kilogramů.
7. Nízké znečištění životního prostředí při likvidaci.
8. Odolnost proti mrazu - práce je možná při teplotě od -30 do + 60 ° C^asi.

Baterie však mají také nevýhody. První z nich jsou vysoké náklady. Cena prvku za 20 Ah může dosáhnout 35 tisíc rublů. Druhou a poslední nevýhodou je obtížnost sestavení baterie, na rozdíl od lithium-iontových článků. Jiné zjevné minusy v těchto zdrojích energie nebyly dosud identifikovány.

Nabíječky a jak nabíjet LiFePo4

Nabíječky pro LiFePo4 baterie se prakticky neliší od konvenčních střídačů. Zejména je možné zaznamenat velkou proudovou sílu na výstupu - až 30A, která se používá k rychlému nabíjení článků.

Při nákupu hotové baterie by neměly vznikat potíže s nabíjením. Ve své konstrukci je integrováno elektronické ovládání, které chrání všechny články před úplným vybitím a přesycením elektřiny. Drahé systémy používají vyrovnávací desku, která rovnoměrně distribuuje energii mezi všechny buňky zařízení.

Při nabíjení je důležité nepřekračovat doporučenou proudovou intenzitu, pokud používáte nabíječky třetích stran. Tímto se na jedno nabití několikrát zkrátí životnost baterie. Pokud se baterie zahřeje nebo se zvětší, pak proud přesáhne přípustné hodnoty.

Kde se používají baterie LiFePo4?

LFP baterie jsou pro průmysl velmi důležité. Používají se k udržení funkčnosti zařízení na meteorologických stanicích a nemocnicích. Jsou také implementovány jako vyrovnávací paměť ve větrných farmách a používají se k akumulaci energie ze solárních panelů.

12v baterie se začínají používat v moderních automobilech místo obvyklých olověných prvků.Design LiFePo4 je instalován jako hlavní zdroj energie pro elektrická kola a čtyřkolky, motorové čluny.

Široce jejich význam v každodenním životě. Jsou zabudovány do telefonů, tabletů a dokonce i šroubováků. Cena těchto zařízení se však výrazně liší od jejich méně technologických protějšků. Jejich setkávání na trhu je proto stále obtížné.

Pravidla pro skladování, provoz a likvidaci LiFePo4

Před odesláním baterie LFP pro dlouhodobé skladování je nutné ji nabít až na 40–60% a tuto úroveň nabíjení udržovat po celou dobu ochrany. Baterii skladujte na suchém místě, kde neklesne pod pokojovou teplotu.

Během provozu musí být dodrženy požadavky výrobce. Je důležité baterii přehřát. Pokud si všimnete, že se baterie během provozu nebo dobíjení nerovnoměrně zahřívá, měli byste se obrátit na servisní středisko - možná došlo k selhání jednoho z článků nebo došlo k poruše řídicí jednotky nebo vyvažovací desky. Totéž by mělo být provedeno, když se objeví puchýře.

Pro správnou likvidaci baterie, která zcela vyčerpala její životnost, byste se měli obrátit na společnost specializující se na tuto baterii. Nebudete tedy jednat pouze jako vědomý občan, ale také na tom budete moci vydělat peníze. Pokud však pouze pošlete baterii na skládku, nedojde k ničemu špatnému.