Baterias LiFePO4

O mercado moderno está repleto de uma variedade de equipamentos eletrônicos. Para seu funcionamento, fontes de energia cada vez mais avançadas estão sendo desenvolvidas. Entre eles, um lugar especial é ocupado por baterias de fosfato de ferro e lítio. Eles são seguros, possuem grandes capacidades elétricas, praticamente não emitem toxinas e são duráveis. Talvez em breve essas baterias sejam expulsas dos dispositivos de seus "irmãos".

O que é bateria de fosfato de ferro e lítio

As baterias LiFePo4 são fontes de alimentação confiáveis ​​e de alta qualidade com alto desempenho. Eles substituem ativamente não apenas as baterias de chumbo-ácido obsoletas, mas também as modernas de Li-ion. Hoje, os dados da bateria são encontrados não apenas em equipamentos industriais, mas também em dispositivos domésticos - de smartphones a bicicletas elétricas.

As baterias LFP foram desenvolvidas pela Universidade de Tecnologia de Massachusetts em 2003. Sua base é uma tecnologia aprimorada de íons de lítio com uma composição química alterada: o ferrofosfato de lítio é usado para o ânodo, em vez do cobalto de lítio. A bateria é amplamente distribuída graças a empresas como Motorola e Qualcomm.

Como é a produção de baterias LiFePo4

Os principais componentes para a fabricação de baterias LiFePo4 são fornecidos à fábrica na forma de um pó cinza escuro com um brilho metálico. O esquema de produção dos ânodos e cátodos é o mesmo, mas devido à inadmissibilidade da mistura dos componentes, todas as operações tecnológicas são realizadas em diferentes oficinas. Toda a produção é dividida em várias etapas.

Primeiro passo Criação de eletrodos. Para fazer isso, a composição química final é revestida em ambos os lados com uma folha de metal (geralmente alumínio para o cátodo e cobre para o ânodo). A folha é pré-tratada com uma suspensão para que possa atuar como um receptor de corrente e um elemento condutor. Os elementos acabados são cortados em tiras finas e dobrados várias vezes, formando células quadradas.

Segundo passo. Montagem direta da bateria. Os cátodos e ânodos em forma de célula são colocados nos dois lados do separador de material poroso, firmemente fixado a ele. O bloco resultante é colocado em um recipiente plástico, preenchido com eletrólito e selado.

A etapa final. Teste de carga / descarga da bateria. O carregamento produz um aumento gradual na tensão, para que não ocorra explosão ou ignição devido à liberação de uma grande quantidade de calor. Para descarregar, a bateria está conectada a um consumidor poderoso. Sem detectar desvios, os itens acabados são enviados ao cliente.

O princípio de funcionamento e a bateria de fosfato de ferro e lítio do dispositivo

As baterias LFP consistem em eletrodos pressionados firmemente contra o separador poroso de ambos os lados. Para alimentar os dispositivos, o cátodo e o ânodo estão conectados aos coletores de corrente. Todos os componentes são colocados em uma caixa de plástico cheia de eletrólito. Um controlador é colocado no gabinete, que regula a alimentação atual durante o carregamento.

O princípio de operação das baterias LiFePo4 é baseado na interação de ferrofosfato de lítio e carbono. A reação em si ocorre de acordo com a fórmula:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xFepo₄ + LiC₆

O portador de carga da bateria é um íon de lítio com carga positiva. Tem a capacidade de penetrar na estrutura cristalina de outros materiais, com a formação de ligações químicas.

Especificações baterias LiFePo4

Independentemente do fabricante, todas as células LFP têm as mesmas especificações:

• tensão de pico - 3,65 V;
• tensão no ponto médio - 3,3 V;
• tensão em estado totalmente descarregado - 2,0 V;
• tensão nominal de operação - 3,0-3,3 V;
• tensão mínima sob carga - 2,8 V;
• durabilidade - de 2 a 7 mil ciclos de carga / descarga;
• auto-carregamento a uma temperatura de 15-18 C^sobre - até 5% ao ano.

As especificações técnicas apresentadas referem-se especificamente às células LiFePo4. Dependendo de quantos deles são combinados por uma bateria, os parâmetros das baterias variam.

Instâncias de produção doméstica têm as seguintes características:

• capacidade - até 2000 Ah;
• tensão - 12 v, 24v, 36v e 48v;
• com diversas temperaturas de operação - de -30 a +60 ° C^sobre;
• com uma corrente de carga - de 4 a 30A.

Todas as baterias não perdem sua qualidade durante o armazenamento por 15 anos, têm uma tensão estável e são caracterizadas por baixa toxicidade.

O que são baterias LiFePo4

Diferentemente de nossas baterias comuns, marcadas com os símbolos AA ou AAA, as células de fosfato de ferro e lítio têm uma marcação completamente diferente do fator de forma - seus tamanhos são criptografados com um número de 5 dígitos. Todos eles são apresentados na tabela.

Mesmo sem uma mesa com uma marcação à sua frente, você pode navegar facilmente pelas dimensões da bateria. Os dois primeiros dígitos do código indicam o diâmetro, o restante indica o comprimento da fonte de energia (mm). O número 5 no final de alguns tamanhos corresponde a meio milímetro.

Bateria de fosfato de ferro e lítio: prós e contras

As baterias LFP são baseadas na tecnologia de íons de lítio, o que lhes permitiu incorporar todas as vantagens dessas fontes de energia e, ao mesmo tempo, livrar-se de suas desvantagens inerentes.

Entre as principais vantagens estão:

1. Durabilidade - até 7.000 ciclos.
2. Corrente de carga alta, o que reduz o tempo de reposição de energia.
3. Tensão operacional estável, que não cai até que a carga esteja completamente esgotada.
4. Tensão de pico alto - 3,65 Volts.
5. Alta capacidade nominal.
6. Peso leve - até vários quilogramas.
7. Baixa poluição ambiental durante o descarte.
8. Resistência ao gelo - é possível trabalhar a uma temperatura de -30 a + 60C^sobre.

Mas as baterias também têm desvantagens. O primeiro deles é de alto custo. O preço de um elemento para 20 Ah pode chegar a 35 mil rublos. A segunda e última desvantagem é a dificuldade de montar uma bateria, diferentemente das células de íons de lítio. Outros desvios óbvios nessas fontes de energia ainda não foram identificados.

Carregadores e como cobrar LiFePo4

Os carregadores para baterias LiFePo4 praticamente não são diferentes dos inversores convencionais. Em particular, é possível registrar uma grande força de corrente na saída - até 30A, que é usada para carregar rapidamente as células.

Ao comprar uma bateria pronta, não devem surgir dificuldades com o carregamento. Em seu design, o controle eletrônico é integrado, o que protege todas as células contra uma descarga completa e a supersaturação de eletricidade. Os sistemas caros usam uma placa de equilíbrio que distribui energia uniformemente entre todas as células do dispositivo.

Ao recarregar, é importante não exceder a amperagem recomendada se você usar carregadores de terceiros. Isso reduzirá a vida da bateria várias vezes com uma única carga. Se a bateria aquecer ou inchar, a amperagem excederá os valores permitidos.

Onde as baterias LiFePo4 são usadas?

As baterias LFP são de grande importância para a indústria. Eles são usados ​​para manter o desempenho dos dispositivos em estações meteorológicas e hospitais. Eles também são implementados como um amortecedor em parques eólicos e usados ​​para acumular energia dos painéis solares.

As baterias de 12v começam a ser usadas em carros modernos, em vez dos elementos comuns de chumbo-ácido.Os projetos LiFePo4 são instalados como a principal fonte de energia para bicicletas elétricas e ATVs, barcos a motor.

Amplamente sua importância na vida cotidiana. Eles são embutidos em telefones, tablets e até chaves de fenda. No entanto, esses dispositivos diferem significativamente em preço de suas contrapartes menos tecnológicas. Portanto, encontrá-los no mercado ainda é difícil.

Regras para armazenamento, operação e descarte de LiFePo4

Antes de enviar a bateria LFP para armazenamento a longo prazo, é necessário carregá-la de 40 a 60% e manter esse nível de carga durante todo o período de conservação. Mantenha a bateria em um local seco, onde a temperatura não caia abaixo da temperatura ambiente.

Durante a operação, os requisitos do fabricante devem ser seguidos. É importante não superaquecer a bateria. Se você notar que a bateria aquece de forma desigual durante a operação ou a recarga, entre em contato com o centro de reparos - talvez uma das células tenha falhado ou haja mau funcionamento da unidade de controle ou da placa de balanceamento. O mesmo deve ser feito quando aparecerem bolhas.

Para o descarte adequado de uma bateria que esgotou completamente sua vida útil, entre em contato com uma empresa especializada nisso. Portanto, você não apenas atuará como um cidadão consciente, mas também poderá ganhar dinheiro com isso. No entanto, se você apenas enviar a bateria para um aterro, nada de ruim acontecerá.