LiFePO4-Batterien

Auf dem modernen Markt gibt es eine Vielzahl elektronischer Geräte. Für ihre Funktionsweise werden immer fortschrittlichere Stromquellen entwickelt. Unter ihnen nehmen Lithium-Eisenphosphat-Batterien einen besonderen Platz ein. Sie sind sicher, haben große elektrische Kapazitäten, emittieren praktisch keine Toxine und sind langlebig. Vielleicht werden diese Batterien bald aus den Geräten ihrer "Brüder" gezwungen.

Was ist Lithium-Eisenphosphat-Batterie?

LiFePo4-Akkus sind hochwertige und zuverlässige Netzteile mit hoher Leistung. Sie verdrängen aktiv nicht nur veraltete Blei-Säure-Batterien, sondern auch moderne Li-Ionen-Batterien. Heutzutage sind Batteriedaten nicht nur in Industrieanlagen, sondern auch in Haushaltsgeräten zu finden - vom Smartphone bis zum Elektrofahrrad.

LFP-Batterien wurden 2003 von der Massachusetts University of Technology entwickelt. Grundlage ist eine verbesserte Li-Ionen-Technologie mit veränderter chemischer Zusammensetzung: Für die Anode wird Lithiumferrophosphat anstelle von Lithiumkobaltat verwendet. Der Akku ist dank Unternehmen wie Motorola und Qualcomm weit verbreitet.

Wie ist die Herstellung von LiFePo4-Batterien?

Die Hauptkomponenten für die Herstellung von LiFePo4-Batterien werden in Form eines dunkelgrauen Pulvers mit metallischem Glanz an die Fabrik geliefert. Das Produktionsschema der Anoden und Kathoden ist das gleiche, aber aufgrund der Unzulässigkeit des Mischens der Komponenten werden alle technologischen Vorgänge in verschiedenen Werkstätten durchgeführt. Die gesamte Produktion ist in mehrere Stufen unterteilt.

Erster Schritt. Erzeugung von Elektroden. Zu diesem Zweck wird die fertige chemische Zusammensetzung auf beiden Seiten mit einer Metallfolie beschichtet (normalerweise Aluminium für die Kathode und Kupfer für die Anode). Die Folie ist mit einer Suspension vorbehandelt, so dass sie als Stromempfänger und leitendes Element fungieren kann. Fertige Elemente werden in dünne Streifen geschnitten und mehrmals zu quadratischen Zellen gefaltet.

Zweiter Schritt. Direkt Batteriebaugruppe. Zellförmige Kathoden und Anoden sind auf beiden Seiten des Separators aus porösem Material angeordnet und fest damit verbunden. Der resultierende Block wird in einen Kunststoffbehälter gegeben, mit Elektrolyt gefüllt und versiegelt.

Die letzte Etappe. Batterie Lade- / Entladetest. Durch das Laden steigt die Spannung allmählich an, so dass es nicht zu einer Explosion oder Entzündung aufgrund der Freisetzung einer großen Wärmemenge kommt. Zum Entladen wird der Akku an einen leistungsfähigen Verbraucher angeschlossen. Ohne Abweichungen zu erkennen, werden fertige Artikel an den Kunden gesendet.

Das Funktionsprinzip und das Gerät Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie

LFP-Batterien bestehen aus Elektroden, die auf beiden Seiten fest gegen den porösen Separator gedrückt werden. Zur Stromversorgung der Geräte werden sowohl die Kathode als auch die Anode an Stromkollektoren angeschlossen. Alle Komponenten befinden sich in einem mit Elektrolyt gefüllten Kunststoffgehäuse. Auf dem Gehäuse befindet sich ein Regler, der die Stromversorgung während des Ladevorgangs regelt.

Das Funktionsprinzip von LiFePo4-Batterien beruht auf der Wechselwirkung von Lithiumferrophosphat und Kohlenstoff. Die Reaktion selbst verläuft nach der Formel:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xFepo₄ + LiC₆

Der Ladungsträger der Batterie ist ein positiv geladenes Lithiumion. Es hat die Fähigkeit, unter Bildung chemischer Bindungen in das Kristallgitter anderer Materialien einzudringen.

Technische Daten LiFePo4-Batterien

Unabhängig vom Hersteller haben alle LFP-Zellen die gleichen Spezifikationen:

• Spitzenspannung - 3,65 V;
• Spannung am Mittelpunkt - 3,3 V;
• Spannung im vollständig entladenen Zustand - 2,0 V;
• Bemessungsbetriebsspannung - 3,0-3,3 V;
• Mindestspannung unter Last - 2,8 V;
• Haltbarkeit - von 2 bis 7 Tausend Lade- / Entladezyklen;
• Selbstbeladung bei einer Temperatur von 15-18 ° C^über - bis zu 5% pro Jahr.

Die angegebenen technischen Daten beziehen sich speziell auf LiFePo4-Zellen. Je nachdem, wie viele von ihnen von einer Batterie kombiniert werden, variieren die Parameter der Batterien.

Inlandsprodukte weisen folgende Merkmale auf:

• Kapazität - bis zu 2000 Ah;
• Spannung - 12 V, 24 V, 36 V und 48 V;
• mit einem Bereich von Betriebstemperaturen - von -30 bis +60 ° C^über;
• mit einem Ladestrom - von 4 bis 30A.

Alle Batterien verlieren während der Lagerung 15 Jahre lang nicht ihre Qualität, haben eine stabile Spannung und zeichnen sich durch geringe Toxizität aus.

Was sind LiFePo4-Batterien?

Im Gegensatz zu unseren üblichen Batterien, die mit den Symbolen AA oder AAA gekennzeichnet sind, haben Lithium-Eisenphosphat-Zellen eine völlig andere Kennzeichnung des Formfaktors - ihre Größen sind mit einer 5-stelligen Zahl verschlüsselt. Alle von ihnen sind in der Tabelle dargestellt.

Auch ohne einen Tisch mit einer Markierung vor Ihnen können Sie problemlos durch die Abmessungen des Akkus navigieren. Die ersten beiden Ziffern des Codes geben den Durchmesser an, die übrigen die Länge der Stromquelle (mm). Die Zahl 5 am Ende einiger Größen entspricht einem halben Millimeter.

Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie: Vor- und Nachteile

LFP-Batterien basieren auf der Li-Ionen-Technologie, die es ihnen ermöglichte, alle Vorteile dieser Stromquellen zu nutzen und gleichzeitig ihre inhärenten Nachteile zu beseitigen.

Zu den Hauptvorteilen zählen:

1. Haltbarkeit - bis zu 7.000 Zyklen.
2. Hoher Ladestrom, der die Energieauffüllzeit verkürzt.
3. Stabile Betriebsspannung, die nicht abfällt, bis die Ladung vollständig erschöpft ist.
4. Hohe Spitzenspannung - 3,65 Volt.
5. Hohe Nennkapazität.
6. Geringes Gewicht - bis zu mehreren Kilogramm.
7. Geringe Umweltbelastung bei der Entsorgung.
8. Frostbeständigkeit - Arbeiten bei Temperaturen von -30 bis + 60 ° C möglich^über.

Die Batterien haben aber auch Nachteile. Das erste davon sind die hohen Kosten. Der Preis eines Elements für 20 Ah kann 35 Tausend Rubel erreichen. Der zweite und letzte Nachteil ist die Schwierigkeit, eine Batterie selbst zusammenbauen zu können, im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Zellen. Andere offensichtliche Minuspunkte bei diesen Stromquellen wurden noch nicht identifiziert.

Ladegeräte und wie man LiFePo4 auflädt

Ladegeräte für LiFePo4-Akkus unterscheiden sich praktisch nicht von herkömmlichen Wechselrichtern. Insbesondere ist es möglich, eine große Stromstärke am Ausgang zu erfassen - bis zu 30A, mit der Zellen schnell aufgeladen werden können.

Beim Kauf eines gebrauchsfertigen Akkupacks sollten keine Schwierigkeiten beim Laden auftreten. In ihr Design ist eine elektronische Steuerung integriert, die alle Zellen vor einer vollständigen Entladung und Übersättigung der Elektrizität schützt. Bei teuren Systemen wird eine Ausgleichsplatine verwendet, die die Energie gleichmäßig auf alle Zellen des Geräts verteilt.

Beim Aufladen ist es wichtig, die empfohlene Stromstärke nicht zu überschreiten, wenn Sie Ladegeräte von Drittanbietern verwenden. Dies verkürzt die Batterielebensdauer mit einer einzigen Ladung um ein Mehrfaches. Wenn sich der Akku erwärmt oder aufquillt, überschreitet die Stromstärke die zulässigen Werte.

Wo werden LiFePo4-Batterien eingesetzt?

LFP-Batterien sind für die Industrie von großer Bedeutung. Sie dienen zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit von Geräten an Wetterstationen und Krankenhäusern. Sie werden auch als Puffer in Windparks eingesetzt und zur Speicherung von Energie aus Sonnenkollektoren verwendet.

In modernen Autos werden 12-V-Batterien anstelle der üblichen Blei-Säure-Elemente verwendet.LiFePo4-Designs werden als Hauptstromquelle für Elektrofahrräder und Geländefahrzeuge sowie für Motorboote installiert.

Weitgehend ihre Bedeutung im Alltag. Sie sind in Handys, Tablets und sogar Schraubenziehern eingebaut. Solche Geräte unterscheiden sich jedoch im Preis erheblich von ihren weniger technologischen Gegenstücken. Daher ist es immer noch schwierig, sie auf dem Markt zu finden.

Regeln für Lagerung, Betrieb und Entsorgung von LiFePo4

Bevor Sie den LFP-Akku zur Langzeitlagerung einsenden, müssen Sie ihn zu 40-60% aufladen und diesen Ladezustand während der gesamten Aufbewahrungsdauer beibehalten. Bewahren Sie die Batterie an einem trockenen Ort auf, an dem die Raumtemperatur nicht unterschritten wird.

Während des Betriebs müssen die Anforderungen des Herstellers beachtet werden. Es ist wichtig, den Akku nicht zu überhitzen. Wenn Sie bemerken, dass sich der Akku während des Betriebs oder des Aufladens ungleichmäßig erwärmt, wenden Sie sich an das Reparaturzentrum - möglicherweise ist eine der Zellen ausgefallen oder es liegen Funktionsstörungen am Steuergerät oder an der Ausgleichsplatine vor. Das gleiche sollte gemacht werden, wenn Blasen auftreten.

Für die ordnungsgemäße Entsorgung eines Akkus, dessen Lebensdauer vollständig abgelaufen ist, wenden Sie sich an ein auf diesen Bereich spezialisiertes Unternehmen. Sie werden also nicht nur als bewusster Bürger auftreten, sondern auch Geld damit verdienen können. Wenn Sie die Batterie jedoch nur auf eine Mülldeponie bringen, passiert nichts Schlimmes.