LiFePO4 akkumulátorok

A modern piac tele van sokféle elektronikus berendezéssel. Működésük érdekében egyre fejlettebb energiaforrásokat fejlesztenek ki. Közülük különleges helyet foglalnak el lítium-vas-foszfát elemek. Biztonságosak, nagy elektromos kapacitással rendelkeznek, gyakorlatilag nem bocsátanak ki toxinokat, és tartósak. Lehet, hogy hamarosan ezeket az elemeket kiszorítják testvéreik eszközéből.

Mi az a lítium-vas-foszfát elem?

A LiFePo4 akkumulátorok kiváló minőségű és megbízható, nagy teljesítményű tápegységek. Nemcsak az elavult ólomsavat, hanem a modern Li-ion akkumulátorokat is aktívan kiszorítják. Manapság az akkumulátorral kapcsolatos adatok nem csak az ipari berendezésekben, hanem a háztartási eszközökben is megtalálhatók - az okostelefonoktól az elektromos kerékpárokig.

Az LFP elemeket a Massachusettsi Műszaki Egyetem fejlesztette ki 2003-ban. Alapja egy továbbfejlesztett Li-ion technológia, módosított kémiai összetételű: az anódhoz lítium-kobaltát helyett lítium-ferrofoszfátot használnak. Az akkumulátor széles körben elterjedt olyan vállalatoknak köszönhetően, mint a Motorola és a Qualcomm.

Hogyan készül a LiFePo4 akkumulátor?

A LiFePo4 akkumulátorok gyártásának fő alkotóelemeit egy gyémánt, sötét szürke por formájában szállítják a gyárba, fémes fényességgel. Az anódok és a katódok gyártási rendje megegyezik, de az összetevők keverésének elfogadhatatlansága miatt az összes technológiai műveletet különféle műhelyekben végzik. Az összes termelést több szakaszra osztják.

Első lépés. Elektródák létrehozása. Ehhez a kész kémiai kompozíciót mindkét oldalán fémfóliával (a katódhoz általában alumíniummal, az anódhoz pedig rézréteggel) bevonják. A fóliát előkezelték egy szuszpenzióval, hogy áramfogadóként és vezető elemként működhessen. A kész elemeket vékony csíkokra vágják és többször hajtogatják, négyzet alakú cellákat képezve.

Második lépés. Közvetlenül az akkumulátor összeszerelése. A porózus anyag elválasztójának mindkét oldalán cella alakú katódok és anódok vannak szorosan rögzítve. A kapott blokkot egy műanyag tartályba helyezzük, megtöltjük elektrolittal és lezárjuk.

Az utolsó szakasz. Az akkumulátor töltési / lemerülési tesztje. A töltés fokozatosan növeli a feszültséget, hogy nagy mennyiségű hő kibocsátása következtében ne forduljon elő robbanás vagy gyújtás. A kisüléshez az akkumulátort nagy teljesítményű fogyasztóhoz kell csatlakoztatni. Az eltérések észlelése nélkül a kész elemeket elküldik az ügyfélnek.

A működés elve és a készülék lítium-vas-foszfát elem

Az LFP akkumulátorok elektródákból állnak, amelyek mindkét oldalán szorosan vannak nyomva a porózus elválasztóhoz. Az eszközök táplálásához mind a katód, mind az anód az áramgyűjtőkhöz vannak csatlakoztatva. Az összes alkatrészt műanyag tokba helyezzük, tele van elektrolittal. A házra egy vezérlő van helyezve, amely a töltés közben szabályozza az áramellátást.

A LiFePo4 akkumulátorok működésének elve a lítium-ferrofoszfát és a szén kölcsönhatásán alapul. Maga a reakció a következő képlet szerint megy végbe:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-XFePO₄ + LiC₆

Az akkumulátor töltőhordozója pozitív töltésű lítium-ion. Képes behatolni más anyagok kristályrácsába, kémiai kötések kialakulásával.

Műszaki adatok LiFePo4 akkumulátorok

A gyártótól függetlenül az összes LFP cellának ugyanazok a specifikációi vannak:

• csúcsfeszültség - 3,65 V;
• a középső feszültség - 3,3 V;
• feszültség teljesen lemerült állapotban - 2,0 V;
• névleges üzemi feszültség - 3,0-3,3 V;
• minimális feszültség terhelés alatt - 2,8 V;
• tartósság - 2–7 ezer töltési / kisütési ciklus;
• Önterhelés 15-18 C hőmérsékleten^{körülbelül} - legfeljebb 5% évente.

A bemutatott műszaki előírások kifejezetten a LiFePo4 cellákra vonatkoznak. Attól függően, hogy hányat kombinál egy akkumulátor, az elemek paraméterei változnak.

A háztartási termelés példái a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:

• kapacitás - 2000 Ah-ig;
• feszültség - 12 v, 24v, 36v és 48v;
• üzemi hőmérsékleti tartományban - -30 és +60 ° C között^{körülbelül};
• töltőárammal - 4 és 30A között.

Az összes elem nem veszíti el minőségét a tárolás során 15 éven keresztül, stabil feszültséggel rendelkezik és alacsony toxicitású.

Mik a LiFePo4 akkumulátorok?

A szokásos, AA vagy AAA jelzéssel ellátott akkumulátoroktól eltérően, a lítium-vas-foszfát celláknak az alakzat tényezője teljesen eltérő módon van megjelölve - méretüket 5-jegyű szám titkosítja. Mindegyiket a táblázat tartalmazza.

Még az előtte lévő táblával is könnyen navigálhat az akkumulátor méretében. A kód első két számjegye az átmérőt jelzi, a többi a tápegység hosszát jelzi (mm). Néhány méret végén az 5-ös szám fél milliméternek felel meg.

Lítium-vas-foszfát elem: előnye és hátránya

Az LFP akkumulátorok Li-ion technológián alapulnak, amely lehetővé tette számukra, hogy beépítsék ezen energiaforrások összes előnyeit, és ugyanakkor megszabaduljanak a velük járó hátrányoktól.

A fő előnyei között szerepel:

1. Tartósság - akár 7000 ciklus.
2. Magas töltési áram, amely csökkenti az energia feltöltési idejét.
3. Stabil működési feszültség, amely nem csökken, amíg a töltés teljesen kimerül.
4. Magas csúcsfeszültség - 3,65 V.
5. Magas névleges kapacitás.
6. Könnyű súly - akár több kilogrammig is.
7. Alacsony környezetszennyezés ártalmatlanítás során.
8. Fagyállóság - a munka -30 és + 60 ° C közötti hőmérsékleten lehetséges^{körülbelül}.

De az elemeknek vannak hátrányai is. Ezek közül az első magas költségek. Egy elem ára 20 Ah-ig elérheti 35 ezer rubelt. A második és az utolsó hátrány az akkumulátor összeszerelésének nehézsége, ellentétben a lítium-ion cellákkal. Az energiaforrások egyéb nyilvánvaló mínuszát még nem sikerült azonosítani.

Töltők és a LiFePo4 töltése

A LiFePo4 akkumulátorok töltői gyakorlatilag nem különböznek a hagyományos inverterek töltőitől. Különösen a kimeneten lehet nagy áramszilárdságot rögzíteni - akár 30A-ig, amelyet a cellák gyors feltöltésére használnak.

Kész akkumulátor vásárlásakor nem merülhet fel nehézség a töltésükkel. Tervezésükbe beépítették az elektronikus vezérlést, amely megvédi az összes cellát a villamos energia teljes lemerülésétől és túltelítettségétől. A drága rendszerek egy kiegyensúlyozó táblát használnak, amely egyenletesen elosztja az energiát az eszköz összes cellája között.

Töltés közben fontos, hogy ne lépje túl az ajánlott amper értéket, ha harmadik féltől származó töltőket használ. Ez egyetlen töltéssel többször csökkenti az akkumulátor élettartamát. Ha az akkumulátor felmelegszik vagy megduzzad, akkor az áramerősség meghaladja a megengedett értékeket.

Hol használják a LiFePo4 akkumulátorokat?

Az LFP elemek nagyon fontosak az ipar számára. Ezeket az eszközöket az időjárási állomásokon és kórházakban való működőképességük fenntartásához használják. Ezeket pufferként alkalmazzák a szélerőműparkokban is, és a napelemekből felhalmozódnak.

A 12 V-os akkumulátorokat a szokásos ólom-sav helyett a modern autókban használják.A LiFePo4 terveket az elektromos kerékpárok és ATV-k, motorcsónakok fő áramforrásaként telepítik.

Széles körű jelentőségük a mindennapi életben. Be vannak építve telefonokba, táblagépekbe és még csavarhúzókba is. Ezek az eszközök azonban áron jelentősen különböznek a kevésbé technológiai társaiktól. Ezért továbbra is nehéz találkozni velük a piacon.

A LiFePo4 tárolásának, működtetésének és ártalmatlanításának szabályai

Mielőtt elküldi az LFP akkumulátort hosszú távú tárolásra, 40–60% -ot kell tölteni, és ezt a töltöttségi szintet fenn kell tartani a teljes megőrzési időszak alatt. Az akkumulátort tartsa száraz helyen, ahol a hőmérséklet nem csökken a szobahőmérséklet alá.

Működés közben be kell tartani a gyártó előírásait. Fontos, hogy ne melegítse túl az akkumulátort. Ha észreveszi, hogy az akkumulátor működése vagy újratöltése közben egyenetlenül melegszik fel, vegye fel a kapcsolatot a javítóközponttal - talán az egyik elem meghibásodott, vagy a vezérlőegység vagy a kiegyensúlyozó tábla hibásan működik. Ugyanezt kell tenni, ha hólyagok jelennek meg.

Az élettartama alatt kimerült akkumulátor megfelelő megsemmisítése érdekében vegye fel a kapcsolatot egy erre szakosodott céggel. Tehát nem csak tudatos polgárként fog viselkedni, hanem pénzt is kereshet rá. Ha azonban az akkumulátort csak hulladéklerakóra küldi, akkor semmi rossz nem fog történni.