סוללות LiFePO4

השוק המודרני גדוש במגוון ציוד אלקטרוני. לצורך תפקודם מפתחים יותר ויותר מקורות כוח מתקדמים. ביניהם, מקום מיוחד תופס סוללות ליתיום ברזל פוספט. הם בטוחים, בעלי יכולות חשמל גדולות, כמעט ואינם פולטים רעלים, והם עמידים. אולי בקרוב ייאלצו הסוללות הללו מהמכשירים של "אחיהן".

מהי סוללת ליתיום ברזל פוספט

סוללות LiFePo4 הן ספקי כוח באיכות גבוהה ואמינים עם ביצועים גבוהים. הם מוציאים באופן פעיל לא רק חומצות עופרת מיושנות, אלא גם סוללות Li-ion מודרניות. כיום נתוני הסוללה נמצאים לא רק בציוד תעשייתי, אלא גם במכשירים ביתיים - מסמארטפונים ועד לאופניים חשמליים.

סוללות LFP פותחו על ידי אוניברסיטת הטכנולוגיה של מסצ'וסטס בשנת 2003. הבסיס שלהם הוא טכנולוגיית Li-ion משופרת עם הרכב כימי משתנה: ליתיום פרוספוספט משמש לאנודה במקום ליתיום קובלטט. הסוללה מופצת באופן נרחב בזכות חברות כמו מוטורולה וקוואלקום.

איך הייצור של סוללות LiFePo4

המרכיבים העיקריים לייצור סוללות LiFePo4 מסופקים למפעל בצורה של אבקה אפורה כהה עם ברק מתכתי. מערך הייצור של האנודות והקתודות זהה, אך בשל אי קבילות ערבוב הרכיבים, כל הפעולות הטכנולוגיות מתבצעות בסדנאות שונות. כל הייצור מחולק למספר שלבים.

צעד ראשון. יצירת אלקטרודות. לשם כך מצפים את ההרכב הכימי המוגמר משני הצדדים ברדיד מתכת (בדרך כלל אלומיניום לקתודה, ונחושת לאנודה). נייר הכסף מטופל מראש במתלה כך שהוא יכול לפעול ככונס נכסים ואלמנט מוליך. אלמנטים מוגמרים נחתכים לרצועות דקות ומקופלים מספר פעמים ויוצרים תאים מרובעים.

צעד שני. הרכבה ישירה של סוללה. קתודות ואנודות בצורת תא מונחות משני צידי המפריד מחומר נקבובי, קבועות אליו בחוזקה. הבלוק שנוצר מונח במיכל פלסטיק, מלא אלקטרוליט ואטום.

השלב האחרון. בדיקת טעינה / פריקה של סוללה. הטעינה מייצרת עלייה מתמדת במתח כך שלא יהיה פיצוץ או הצתה כתוצאה משחרור כמות גדולה של חום. כדי לפרוק, הסוללה מחוברת לצרכן רב עוצמה. מבלי לגלות חריגות, פריטים מוגמרים נשלחים ללקוח.

עיקרון הפעולה וסוללת ליתיום ברזל פוספט המכשיר

סוללות LFP מורכבות מאלקטרודות הנלחצות בחוזקה אל המפריד הנקבובי משני הצדדים. להפעלת המכשירים, גם הקתודה וגם האנודה מחוברים לאספני זרם. כל הרכיבים מונחים בתא פלסטיק, מלא אלקטרוליט. על המארז מונח בקר המסדיר את היצע הנוכחי בזמן הטעינה.

עיקרון הפעולה של סוללות LiFePo4 מבוסס על אינטראקציה של ליתיום פרוספוספט ופחמן. התגובה עצמה מתבצעת על פי הנוסחה:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xפפו₄ + LiC₆

מנשא הטעינה של הסוללה הוא ליתיום טעון חיובי. יש לו את היכולת לחדור לסריג הגביש של חומרים אחרים, עם היווצרותם של קשרים כימיים.

מפרט סוללות LiFePo4

ללא קשר ליצרן, לכל תאי ה- LFP יש אותם מפרט:

• מתח שיא - 3.65 וולט;
• מתח בנקודת האמצע - 3.3 וולט;
• מתח במצב פרוק לחלוטין - 2.0 וולט;
• מתח הפעלה מדורג - 3.0-3.3 וולט;
• מתח מינימלי תחת עומס - 2.8 וולט;
• עמידות - בין 2-7000 מחזורי טעינה / פריקה;
• טעינה עצמית בטמפרטורה של 15-18 צלזיוס^בערך - עד 5% לשנה.

המפרט הטכני שהוצג מתייחס באופן ספציפי לתאי LiFePo4. תלוי בכמה מהם משולבים על ידי סוללה אחת, הפרמטרים של הסוללות ישתנו.

למופעי ייצור מקומיים התכונות הבאות:

• קיבולת - עד 2000 אה;
• מתח - 12 וולט, 24 וו, 36 וו ו 48 וו;
• עם טווח טמפרטורות פעולה - בין -30 ל- +60 צלזיוס^בערך;
• עם זרם טעינה - 4 עד 30A.

כל הסוללות לא מאבדות את איכותן במהלך האחסון במשך 15 שנה, הן בעלות מתח יציב ומאופיינות ברעילות נמוכה.

מהן סוללות LiFePo4

בניגוד לסוללות הרגילות שלנו, המסומנות בסמלים AA או AAA, לתאי ליתיום ברזל פוספט יש סימון שונה לחלוטין של גורם הצורה - הגדלים שלהם מוצפנים עם מספר בן 5 ספרות. כולם מוצגים בטבלה.

גם ללא שולחן עם סימון לפניכם תוכלו לנווט בקלות במידות הסוללה. שתי הספרות הראשונות של הקוד מציינות את הקוטר, השאר מציינות את אורך מקור הכוח (מ"מ). המספר 5 בסוף גדלים מסוימים מתאים לחצי מילימטר.

סוללת ליתיום ברזל פוספט: יתרונות וחסרונות

סוללות LFP מבוססות על טכנולוגיית Li-ion, שאפשרה להן לשלב את כל היתרונות של מקורות הכוח הללו, ובמקביל להיפטר מהחסרונות הגלומים בהן.

בין היתרונות העיקריים הם:

1. עמידות - עד 7,000 מחזורים.
2. זרם טעינה גבוה, המקטין את זמן חידוש האנרגיה.
3. מתח הפעלה יציב, שאינו יורד עד למיצוי המטען לחלוטין.
4. מתח שיא גבוה - 3.65 וולט.
5. קיבולת מדורגת גבוהה.
6. משקל קל - עד מספר קילוגרמים.
7. זיהום סביבתי נמוך במהלך סילוק.
8. התנגדות כפור - עבודה אפשרית בטמפרטורה בין -30 ל + 60C^בערך.

אבל גם לסוללות יש חסרונות. הראשון שבהם הוא עלות גבוהה. מחיר אלמנט ל- 20 אה יכול להגיע ל 35 אלף רובל. החיסרון השני והאחרון הוא הקושי בהרכבת סוללה יכולה לעצמך, בניגוד לתאי ליתיום-יון. טרם זוהו מינוסים ברורים אחרים במקורות כוח אלה.

מטענים וכיצד לחייב את LiFePo4

מטענים לסוללות LiFePo4 כמעט ואינם שונים מממירים רגילים. בפרט ניתן לרשום חוזק זרם גדול בפלט - עד 30A המשמש לטעינת תאים במהירות.

בעת קניית חבילת סוללה מוכנה, אסור להיווצר קשיים בטעינתם. בתכנון שלהם משולב בקרה אלקטרונית, המגנה על כל התאים מפני פריקה מוחלטת ורב-יתר של חשמל. מערכות יקרות משתמשות בלוח איזון, שמפיץ אנרגיה באופן שווה בין כל תאי המכשיר.

בעת טעינה, חשוב לא לחרוג מההגברה המומלצת אם אתה משתמש במטענים של צד שלישי. זה יפחית את חיי הסוללה במספר פעמים בטעינה יחידה. אם הסוללה מתחממת או מתנפחת, אזי הקוטר עולה על הערכים המותרים.

היכן משתמשים בסוללות LiFePo4?

לסוללות LFP חשיבות רבה לתעשייה. הם משמשים לשמירה על ביצועי המכשירים בתחנות מזג האוויר ובבתי חולים. הם מיושמים גם כחוצץ בחוות רוח ומשמשים לצבירת אנרגיה מפאנלים סולאריים.

סוללות 12 וולט מתחילות להשתמש במכוניות מודרניות במקום באלמנטים הרגילים של חומצת עופרת.עיצובים של LiFePo4 מותקנים כמקור הכוח העיקרי לאופניים חשמליים וטרקטורונים, סירות מנוע.

באופן נרחב חשיבותם בחיי היומיום. הם מובנים בטלפונים, טאבלטים ואפילו מברגים. עם זאת, מכשירים כאלה שונים באופן משמעותי במחיריהם מאשר עמיתיהם הפחות טכנולוגיים. לכן הפגישה איתם בשוק עדיין קשה.

כללים לאחסון, הפעלה וסילוק של LiFePo4

לפני ששולחים את סוללת ה- LFP לאחסון לטווח ארוך, יש צורך לטעון אותה עד 40-60% ולשמור על רמת טעינה זו לאורך כל תקופת השימור. שמור את הסוללה במקום יבש שהטמפרטורה לא יורדת מתחת לטמפרטורת החדר.

במהלך הפעולה יש לבצע את דרישות היצרן. חשוב לא לחמם את הסוללה יתר על המידה. אם שמתם לב שהסוללה מתחממת בצורה לא אחידה במהלך פעולה או טעינה מחדש, עליכם ליצור קשר עם מרכז התיקון - אולי אחד התאים נכשל, או שיש תקלות ביחידת הבקרה או בלוח האיזון. אותו הדבר צריך להיעשות כאשר מופיעים שלפוחיות.

לצורך סילוק נאות של סוללה שמיצתה את המשאב שלה לחלוטין, עליך לפנות לחברה המתמחה בכך. כך שלא תנהג רק כאזרח מודע, אלא גם תוכל להרוויח כסף. עם זאת, אם אתה פשוט שולח את הסוללה למזבלה, לא יקרה שום דבר רע.