Baterie LiFePO4

Nowoczesny rynek jest pełen różnorodnych urządzeń elektronicznych. Do ich funkcjonowania opracowywane są coraz bardziej zaawansowane źródła zasilania. Wśród nich szczególne miejsce zajmują akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe. Są bezpieczne, mają duże pojemności elektryczne, praktycznie nie emitują toksyn i są trwałe. Być może wkrótce te baterie zostaną wyparte z urządzeń ich „braci”.

Co to jest bateria fosforanu litowo-żelazowego

Akumulatory LiFePo4 to wysokiej jakości i niezawodne zasilacze o wysokiej wydajności. Aktywnie wypierają nie tylko przestarzałe kwasy ołowiowe, ale także nowoczesne akumulatory litowo-jonowe. Obecnie dane baterii znajdują się nie tylko w urządzeniach przemysłowych, ale także w urządzeniach domowych - od smartfonów po rowery elektryczne.

Baterie LFP zostały opracowane przez Massachusetts University of Technology w 2003 roku. Ich podstawą jest ulepszona technologia litowo-jonowa o zmodyfikowanym składzie chemicznym: żelazo stosuje się w anodzie zamiast kobaltanu litu. Bateria jest szeroko dystrybuowana dzięki takim firmom jak Motorola i Qualcomm.

Jaka jest produkcja akumulatorów LiFePo4

Główne komponenty do produkcji akumulatorów LiFePo4 są dostarczane do fabryki w postaci ciemnoszarego proszku z metalicznym połyskiem. Schemat produkcji anod i katod jest taki sam, ale ze względu na niedopuszczalność mieszania komponentów wszystkie operacje technologiczne są przeprowadzane w różnych warsztatach. Cała produkcja jest podzielona na kilka etapów.

Pierwszy krok Tworzenie elektrod. W tym celu gotowy skład chemiczny jest pokryty z obu stron metalową folią (zwykle aluminium dla katody i miedź dla anody). Folia jest wstępnie traktowana zawiesiną, dzięki czemu może działać jako odbiornik prądu i element przewodzący. Gotowe elementy są cięte na cienkie paski i kilkakrotnie składane, tworząc kwadratowe komórki.

Drugi krok Bezpośrednio zespół akumulatora. Katody i anody w kształcie komórek są umieszczone po obu stronach separatora porowatego materiału, ściśle do niego przymocowanego. Powstały blok umieszcza się w plastikowym pojemniku, wypełnionym elektrolitem i uszczelnia.

Ostatni etap. Test ładowania / rozładowania akumulatora. Ładowanie powoduje stopniowy wzrost napięcia, dzięki czemu nie dochodzi do wybuchu ani zapłonu z powodu uwolnienia dużej ilości ciepła. Aby rozładować, bateria jest podłączona do potężnego konsumenta. Bez wykrycia odchyleń gotowe produkty są wysyłane do klienta.

Zasada działania i urządzenie bateria litowo-żelazowo-fosforanowa

Baterie LFP składają się z elektrod mocno dociśniętych do porowatego separatora po obu stronach. Aby zasilać urządzenia, zarówno katoda, jak i anoda są podłączone do odbiorników prądu. Wszystkie elementy są umieszczone w plastikowej obudowie wypełnionej elektrolitem. Na obudowie umieszczony jest kontroler, który reguluje zasilanie prądem podczas ładowania.

Zasada działania akumulatorów LiFePo4 opiera się na oddziaływaniu żelazofosforanu litu i węgla. Sama reakcja przebiega zgodnie ze wzorem:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xFepo₄ + LiC₆

Nośnikiem ładunku akumulatora jest dodatnio naładowany jon litowy. Ma zdolność przenikania do sieci krystalicznej innych materiałów, z powstawaniem wiązań chemicznych.

Dane techniczne akumulatorów LiFePo4

Niezależnie od producenta wszystkie komórki LFP mają te same specyfikacje:

• napięcie szczytowe - 3,65 V;
• napięcie w punkcie środkowym - 3,3 V;
• napięcie w stanie całkowicie rozładowanym - 2,0 V;
• znamionowe napięcie robocze - 3,0-3,3 V;
• minimalne napięcie pod obciążeniem - 2,8 V;
• trwałość - od 2 do 7 tysięcy cykli ładowania / rozładowania;
• samozaładowczy w temperaturze 15-18 ° C^około - do 5% rocznie.

Przedstawione specyfikacje techniczne dotyczą w szczególności ogniw LiFePo4. W zależności od tego, ile z nich jest połączonych przez jedną baterię, parametry baterii będą się różnić.

Instancje produkcji krajowej mają następujące cechy:

• pojemność - do 2000 Ah;
• napięcie - 12 V, 24 V, 36 V i 48 V;
• z zakresem temperatur roboczych - od -30 do +60 ° C^około;
• z prądem ładowania - od 4 do 30 A.

Wszystkie akumulatory nie tracą jakości podczas przechowywania przez 15 lat, mają stabilne napięcie i charakteryzują się niską toksycznością.

Co to są baterie LiFePo4

W przeciwieństwie do naszych zwykłych baterii, które są oznaczone AA lub AAA, ogniwa fosforanu litowo-żelazowego mają zupełnie inne oznaczenie kształtu - ich rozmiary są szyfrowane 5-cyfrową liczbą. Wszystkie są przedstawione w tabeli.

Nawet bez stołu z oznaczeniem przed sobą możesz łatwo poruszać się po wymiarach baterii. Pierwsze dwie cyfry kodu wskazują średnicę, pozostałe wskazują długość źródła zasilania (mm). Liczba 5 na końcu niektórych rozmiarów odpowiada pół milimetra.

Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa: zalety i wady

Akumulatory LFP są oparte na technologii litowo-jonowej, co pozwoliło im wykorzystać wszystkie zalety tych źródeł energii, a jednocześnie pozbyć się ich nieodłącznych wad.

Wśród głównych zalet są:

1. Trwałość - do 7 000 cykli.
2. Wysoki prąd ładowania, który skraca czas uzupełniania energii.
3. Stabilne napięcie robocze, które nie spada, dopóki ładunek nie zostanie całkowicie rozładowany.
4. Wysokie napięcie szczytowe - 3,65 wolta.
5. Wysoka pojemność znamionowa.
6. Lekka waga - do kilku kilogramów.
7. Niskie zanieczyszczenie środowiska podczas usuwania.
8. Mrozoodporność - praca jest możliwa w temperaturze od -30 do + 60 ° C^około.

Ale baterie mają również wady. Pierwszy z nich to wysoki koszt. Cena elementu za 20 Ah może osiągnąć 35 tysięcy rubli. Drugą i ostatnią wadą jest trudność samodzielnego złożenia baterii, w przeciwieństwie do ogniw litowo-jonowych. Inne oczywiste minusy w tych źródłach zasilania nie zostały jeszcze zidentyfikowane.

Ładowarki i sposób ładowania LiFePo4

Ładowarki do akumulatorów LiFePo4 praktycznie nie różnią się od konwencjonalnych falowników. W szczególności możliwe jest zarejestrowanie dużej mocy prądu na wyjściu - do 30A, która służy do szybkiego ładowania ogniw.

Kupując gotowy zestaw akumulatorów, nie powinny wystąpić problemy z ich ładowaniem. W ich konstrukcji zintegrowane jest sterowanie elektroniczne, które chroni wszystkie ogniwa przed całkowitym rozładowaniem i przesyceniem energii elektrycznej. Drogie systemy wykorzystują płytkę równoważącą, która równomiernie rozprowadza energię między wszystkimi komórkami urządzenia.

Podczas ładowania ważne jest, aby nie przekraczać zalecanego natężenia prądu, jeśli używasz ładowarek innych firm. Skróci to kilkakrotnie żywotność baterii podczas jednego ładowania. Jeśli akumulator nagrzewa się lub pęcznieje, natężenie prądu przekracza dopuszczalne wartości.

Gdzie stosuje się baterie LiFePo4?

Baterie LFP mają ogromne znaczenie dla przemysłu. Służą do utrzymania działania urządzeń w stacjach pogodowych i szpitalach. Są one również wdrażane jako bufor w farmach wiatrowych i wykorzystywane do gromadzenia energii z paneli słonecznych.

Akumulatory 12 V zaczynają być stosowane w nowoczesnych samochodach zamiast zwykłych pierwiastków kwasowo-ołowiowych.Konstrukcje LiFePo4 są instalowane jako główne źródło zasilania dla rowerów elektrycznych i quadów, łodzi motorowych.

Szeroko ich znaczenie w życiu codziennym. Są wbudowane w telefony, tablety, a nawet śrubokręty. Jednak takie urządzenia znacznie różnią się ceną od swoich mniej technologicznych odpowiedników. Dlatego spotkanie z nimi na rynku jest nadal trudne.

Zasady przechowywania, obsługi i usuwania LiFePo4

Przed wysłaniem akumulatora LFP do długotrwałego przechowywania konieczne jest naładowanie go do 40-60% i utrzymanie tego poziomu ładowania przez cały okres konserwacji. Przechowuj baterię w suchym miejscu, w którym temperatura nie spadnie poniżej temperatury pokojowej.

Podczas pracy należy przestrzegać wymagań producenta Ważne jest, aby nie przegrzewać akumulatora. Jeśli zauważysz, że akumulator nagrzewa się nierównomiernie podczas pracy lub ładowania, powinieneś skontaktować się z centrum napraw - być może jedno z ogniw uległo awarii lub wystąpiły usterki jednostki sterującej lub płyty równoważącej. To samo należy zrobić, gdy pojawią się pęcherze.

W celu prawidłowej utylizacji baterii, która wyczerpała całkowicie żywotność, należy skontaktować się z firmą specjalizującą się w tym. Będziesz więc działał nie tylko jako świadomy obywatel, ale także będziesz mógł na nim zarabiać. Jeśli jednak wyślesz akumulator na wysypisko śmieci, nic złego się nie stanie.