Batérie LiFePO4

Moderný trh je plný rôznych elektronických zariadení. Pre ich fungovanie sa vyvíja stále viac vyspelejšie zdroje energie. Medzi nimi je zvláštne miesto na báze lítium-železo-fosfátových batérií. Sú bezpečné, majú veľké elektrické kapacity, prakticky neemitujú toxíny a sú trvanlivé. Možno, že čoskoro budú tieto batérie vytlačené zo zariadení svojich „bratov“.

Čo je lítium-železitá fosfátová batéria

Batérie LiFePo4 sú vysoko kvalitné a spoľahlivé zdroje napájania s vysokým výkonom. Aktívne vytesňujú nielen zastarané olovené kyseliny, ale aj moderné lítium-iónové batérie. Dnes sa údaje o batériách nachádzajú nielen v priemyselných zariadeniach, ale aj v domácich zariadeniach - od smartfónov po elektrické bicykle.

Batérie LFP boli vyvinuté Technickou univerzitou v Massachusetts v roku 2003. Ich základom je vylepšená lítium-iónová technológia so zmeneným chemickým zložením: na anódu sa namiesto lítium-kobaltátu používa ferofosforečnan lítny. Batéria je široko distribuovaná vďaka spoločnostiam ako Motorola a Qualcomm.

Aká je výroba batérií LiFePo4

Hlavné komponenty na výrobu batérií LiFePo4 sa do závodu dodávajú vo forme tmavošedého prášku s kovovým leskom. Výrobná schéma anód a katód je rovnaká, ale z dôvodu neprípustnosti miešania komponentov sa všetky technologické operácie vykonávajú v rôznych dielňach. Celá výroba je rozdelená do niekoľkých etáp.

Prvý krok. Tvorba elektród. Za týmto účelom je hotové chemické zloženie na oboch stranách potiahnuté kovovou fóliou (zvyčajne pre hliník pre katódu a pre anódu meď). Fólia je vopred upravená suspenziou tak, že môže pôsobiť ako prijímač prúdu a vodivý prvok. Hotové prvky sa rozrežú na tenké prúžky a niekoľkokrát sa zložia, čím sa vytvoria štvorcové bunky.

Druhý krok. Priama montáž batérie. Bunkové katódy a anódy sú umiestnené na oboch stranách separátora z porézneho materiálu, pevne k nemu pripevnené. Výsledný blok sa umiestni do plastovej nádoby, naplní sa elektrolytom a uzavrie sa.

Záverečná fáza. Test nabitia / vybitia batérie. Nabíjanie vedie k postupnému zvyšovaniu napätia, takže nedochádza k explózii alebo vznieteniu v dôsledku uvoľnenia veľkého množstva tepla. Na vybitie je batéria pripojená k výkonnému spotrebiteľovi. Hotové výrobky sa bez zistenia odchýlok odosielajú zákazníkovi.

Princíp činnosti a prístroj lítium-železo-fosfátová batéria

Batérie LFP pozostávajú z elektród pritlačených pevne na pórovitý oddeľovač na oboch stranách. Na napájanie zariadení sú katóda aj anóda pripojené k prúdovým kolektorom. Všetky komponenty sú umiestnené v plastovom obale naplnenom elektrolytom. Na puzdro je umiestnený regulátor, ktorý reguluje aktuálne napájanie počas nabíjania.

Princíp činnosti batérií LiFePo4 je založený na interakcii lítium ferofosfátu a uhlíka. Samotná reakcia prebieha podľa vzorca:

LiFePo₄ + 6C → Li_1-xFEPO₄ + LiC₆

Nosičom batérie je pozitívne nabitý lítiový ión. Má schopnosť preniknúť do kryštalickej mriežky iných materiálov a vytvárať chemické väzby.

Technické údaje Batérie LiFePo4

Bez ohľadu na výrobcu majú všetky bunky LFP rovnaké špecifikácie:

• špičkové napätie - 3,65 V;
• napätie v strede - 3,3 V;
• napätie v úplne vybitom stave - 2,0 V;
• menovité prevádzkové napätie - 3,0-3,3 V;
• minimálne napätie pri zaťažení - 2,8 V;
• trvanlivosť - od 2 do 7 000 cyklov nabíjania / vybíjania;
• samonabíjanie pri teplote 15 - 18 ° C^o - do 5% ročne.

Uvedené technické špecifikácie sa špecificky týkajú buniek LiFePo4. V závislosti od toho, koľko z nich je kombinovaných jednou batériou, sa parametre batérií líšia.

Prípady domácej výroby majú tieto vlastnosti:

• kapacita - do 2000 Ah;
• napätie - 12 V, 24 V, 36 V a 48 V;
• s rozsahom prevádzkových teplôt - od -30 do +60 ° C^o;
• s nabíjacím prúdom - od 4 do 30A.

Všetky batérie nestrácajú svoju kvalitu počas skladovania po dobu 15 rokov, majú stabilné napätie a vyznačujú sa nízkou toxicitou.

Čo sú batérie LiFePo4

Na rozdiel od našich obvyklých batérií, ktoré sú označené symbolmi AA alebo AAA, majú články fosforečnanu lítno-železitého úplne odlišné označenie tvarového faktora - ich veľkosť je šifrovaná 5-ciferným číslom. Všetky z nich sú uvedené v tabuľke.

Aj bez stola s označením pred vami môžete ľahko prechádzať rozmermi batérie. Prvé dve číslice kódu označujú priemer, zvyšok označujú dĺžku zdroja energie (mm). Číslo 5 na konci niektorých veľkostí zodpovedá pol milimetra.

Lítium-železitá fosfátová batéria: Klady a zápory

Batérie LFP sú založené na lítium-iónovej technológii, ktorá im umožňuje začleniť všetky výhody týchto zdrojov energie a zároveň sa zbaviť svojich prirodzených nevýhod.

Medzi hlavné výhody patrí:

1. Trvanlivosť - až 7 000 cyklov.
2. Vysoký nabíjací prúd, ktorý znižuje čas doplňovania energie.
3. Stabilné prevádzkové napätie, ktoré neklesne, kým sa úplne nevyčerpá náboj.
4. Vysoké špičkové napätie - 3,65 V.
5. Vysoká menovitá kapacita.
6. Nízka hmotnosť - do niekoľkých kilogramov.
7. Nízke znečistenie životného prostredia počas likvidácie.
8. Odolnosť proti mrazu - práca je možná pri teplote od -30 do + 60 ° C^o.

Batérie však majú aj nevýhody. Prvým z nich sú vysoké náklady. Cena prvku za 20 Ah môže dosiahnuť 35 tisíc rubľov. Druhou a poslednou nevýhodou je obtiažnosť zostavenia batérie, na rozdiel od lítium-iónových článkov. Iné zrejmé mínusy v týchto zdrojoch energie ešte neboli identifikované.

Nabíjačky a spôsob nabíjania LiFePo4

Nabíjačky pre LiFePo4 batérie sa prakticky nelíšia od bežných invertorov. Najmä je možné zaznamenať veľkú prúdovú silu na výstupe - až 30A, ktorý sa používa na rýchle nabíjanie článkov.

Pri kúpe hotovej batérie by sa nemali vyskytnúť problémy s nabíjaním. Vo svojej konštrukcii je integrované elektronické riadenie, ktoré chráni všetky bunky pred úplným vybitím a presýtením elektrinou. Drahé systémy používajú vyvažovaciu dosku, ktorá rovnomerne rozdeľuje energiu medzi všetky bunky zariadenia.

Pri nabíjaní je dôležité neprekračovať odporúčanú intenzitu, ak používate nabíjačky tretích strán. Jediným nabíjaním to niekoľkokrát zníži výdrž batérie. Ak sa batéria zahreje alebo nabije, prúd prekročí povolené hodnoty.

Kde sa používajú batérie LiFePo4?

Batérie LFP majú pre priemysel veľký význam. Používajú sa na udržanie prevádzkyschopnosti zariadení na meteorologických staniciach a nemocniciach. Sú tiež implementované ako nárazník do veterných fariem a používajú sa na akumuláciu energie zo solárnych panelov.

12 V batérie sa začínajú používať v moderných automobiloch namiesto zvyčajných olovených prvkov.Konštrukcie LiFePo4 sa inštalujú ako hlavný zdroj energie pre elektrické bicykle a štvorkolky, motorové člny.

Ich význam v každodennom živote. Sú zabudované do telefónov, tabliet a dokonca aj skrutkovačov. Cena týchto zariadení sa však výrazne líši od ich menej technologických náprotivkov. Ich stretnutie na trhu je preto stále ťažké.

Pravidlá skladovania, prevádzky a likvidácie LiFePo4

Pred odoslaním batérie LFP na dlhodobé skladovanie je potrebné ju nabiť až na 40 - 60% a túto úroveň nabíjania udržiavať po celú dobu uchovávania. Batériu skladujte na suchom mieste, kde teplota neklesne pod izbovú teplotu.

Počas prevádzky sa musia dodržiavať požiadavky výrobcu. Je dôležité neprehrievať batériu. Ak zistíte, že sa batéria počas prevádzky alebo nabíjania nerovnomerne zahrieva, mali by ste sa obrátiť na opravárenské stredisko - pravdepodobne došlo k zlyhaniu jedného z článkov alebo k poruche riadiacej jednotky alebo vyvažovacej dosky. To isté by sa malo urobiť, keď sa objavia pľuzgiere.

Pre správnu likvidáciu batérie, ktorá úplne vybila svoju životnosť, by ste sa mali obrátiť na spoločnosť špecializujúcu sa na túto batériu. Nebudete teda vystupovať iba ako vedomý občan, ale budete na tom tiež schopní zarobiť peniaze. Ak však batériu len pošlete na skládku, nestane sa nič zlé.