Lítium železo fosfátu batérie: vlastnosti, aplikácia

Moderné zariadenie každý deň sa stáva zložitejšie a výkonnejšie. Špičková technológia normy kladú vysoké nároky na batériách, ktoré teraz musia spojiť vysoký výkon, energetickú účinnosť, a majú zvýšené dodávky elektriny.

Zavedenie nových typov elektrických zariadení výroba, zrýchlenie procesu - to všetko zvyšuje sa dopyt po elektrine, a moderné batérie už nemôže vždy s nimi stretnúť. Na vyriešenie tohto problému, výrobcovia vybralo pre zlepšenie lítium-iónovej technológii. Tak sa zrodil lítium železo fosfátu batérie (LiFePO4), ktorý je ideovým potomok lítium-iónových batérií.

historické informácie

LiFePO4 alebo LFP, - prírodné minerálne olivín rodina, bol prvýkrát objavený v roku 1996 vedci z University of Texas, John Goodenough, ktorý hľadal spôsoby, ako zlepšiť zdroja Li-ion energie. Pozoruhodná je skutočnosť, že minerálne má nižšiu toxicitu a vyššiu tepelnú stabilitu než čokoľvek známy v čase elektród.

Okrem toho, že sa stretol v prirodzenom prostredí, a mali nižšie náklady. Hlavnou nevýhodou elektród na báze LiFePO4 bol malý elektrický výkon, čo je dôvod, prečo je lítium železo fosfátu batérie prestali byť vyvinuté.

Výskum v tomto smere boli obnovené v roku 2003 na Massachusetts Institute of Technology. Tím vedcov pracujúcich na vytvorenie úplne novej batérie, ktorá by sa stala náhradou za najmodernejšie v tej dobe lítium-iónových batérií. Projekt záujem o veľkých spoločností, ako je Motorola a Qualcomm, čo priniesol vznik batérie s LiFePO4 katódou prvkami.

LiFePO4 batérie na báze

Tento typ batérie používa rovnakú technológiu na výrobu elektriny, a obvyklé lítium-iónových článkov pre nás. Avšak, existuje celý rad významných rozdielov medzi nimi. Po prvé, je použiť vlastný typ BMS - systém riadenia, ktorý chráni elektrickú batériu z prebíjanie a hlbokým vybitím, zvyšuje odolnosť a umožňuje zdroj energie viac stabilný.

Po druhé, LiFePO4, na rozdiel od LiCoO2, je menej toxický. Táto skutočnosť dovolené, aby sa zabránilo niektoré z problémov spojených so znečistením životného prostredia. Najmä na zníženie emisií kobaltu v dôsledku nesprávnej likvidácie batérií.

A nakoniec, vzhľadom na nedostatok jednotných štandardov LFP prvky majú odlišné chemické zloženie, ktoré spôsobí, že modely zmena výkonu v širokom rozsahu. Navyše, tieto energie dodáva údržbu náročnejšie a musí byť vykonané v súlade s určitými pravidlami.

technické charakteristiky

Hovorí sa, že lítium železo fosfátu batérií 48 V, 36 V a 60 V sa vyrábajú postupne prepojením jednotlivých buniek, pretože maximálne napätie v jednom LFP reze nesmie byť vyššia ako 3,65 V. Preto je výkon každej batérie môže významne sa od seba líšia - to všetko závisí na montáž a na konkrétne chemické zloženie.

Pre analýzu výkonnosti predstaviť nominálna hodnota jednej jedinej bunky.

Najlepšie realizácia potenciálu každej jednotlivej bunky v akumulátore bolo dosiahnuté Everexceed. Lítium železo fosfátu batérie Everexceed líši dlhú životnosť. Všetky vydrží až 4 tisíc. Charge-vybitia so stratou kapacity až o 20%, a doplňovanie skladovanie energie sa uskutočňuje za 12 minút. Vzhľadom k tomu môžeme konštatovať, že Everexceed batérie sú jedným z najlepších predstaviteľov LFP prvkov.

Výhody a nevýhody

Hlavnou výhodou, ktoré v priaznivom svetle vyzdvihuje lítium železo fosfátu batérie, okrem iného zástupcov CRA, je životnosť. Takýto prvok je schopný odolávať viac ako 3 tisíc náboje vybitia na výkonovej úrovni klesne na 30%, a viac ako 2000 - .. Ak sa znížil na 20%. Z tohto dôvodu je priemerná životnosť batérie je približne 7 rokov.

Stabilný nabíjací prúd je druhou dôležitou výhodou LFP prvkov. Výstupné napätie zostáva rovná 3,2 V, pokiaľ nebude úplne vyčerpaný. To zjednodušuje kabeláž, čo eliminuje potrebu regulátory napätia.

Vyššia špičkový prúd - tretina svoj prospech. Táto funkcia umožňuje, aby batérie, aby im maximálny výkon aj pri veľmi nízkych teplotách. Táto vlastnosť viedla výrobcu automobilov len lítium železo fosfátu batérie ako primárny zdroj energie pri spustení zážihové a vznetové motory.

Spolu so všetkými výhodami, LiFePO4 batérie majú jednu veľkú nevýhodu - veľkú hmotnosť a rozmery. To obmedzuje ich použitie u určitých typov strojov a elektrických zariadení.

vlastnosti prevádzky

Ak si kúpiť ready-made lítium-fosfátové akumulátory, ťažkosti s údržbou a prevádzkou nebudete mať. To všetko vďaka tomu, že výrobcovia takýchto prvkov sú vložené do BMS dosky, ktoré sa zabránilo prebíjaniu a zabrániť vypúšťací člen na najnižšej úrovni.

Ale ak si kúpite jednotlivé bunky (baterku batérie, napríklad), potom budete musieť dávať pozor na napájanie z batérie sama. Pri nabitia klesne pod kritickú úroveň (2,00 V nižšie) sa rýchlo klesať a kapacitné, takže je možné dobíjať buniek. Ak ste naopak prebíjať (nad 3,75 V), bunka jednoducho vyduje kvôli plynov uvoľnených.

Ak používate také batérie pre elektrické vozidlá, potom 100% nabitie je nutné odpojiť nabíjačku. V opačnom prípade sa batéria napučiava v dôsledku presýteniu elektrickým prúdom.

prevádzkové predpisy

Ak máte v úmysle použiť lítium-fosfátové akumulátory v cyklickom režime a do vyrovnávacej pamäte, napríklad ako zdroj UPS, alebo v spojení so solárnym batérie, je potrebné sa postarať o zníženie úrovne nabitia až 3.40-3.45 V. zvládnuť túto úlohu pomáha, inteligentné 'nabíjačky, ktoré sa automaticky prvý plne kompenzovať zásobovanie energiou, a potom znižujú hladinu stresu.

Počas prevádzky je potrebné sledovať rovnováhu buniek, alebo použitie špeciálnych platby vyrovnávacieho (v batérii, ktoré sú postavené na elektrické vozidlo). bunka nerovnováha tzv takého stavu, kedy celkové napätie zariadenie je na nominálnej úrovni, ale napätie článku je odlišná.

Tento jav je spôsobený rozdielom odporov jednotlivých sekcií, zlý kontakt medzi nimi. V prípade, že bunky majú rôzne napätia, a to je ich nerovnomerné nabíjanie vybíjanie, čo výrazne znižuje životnosť batérie.

Uvedením batérie do prevádzky

Pred použitím fosfátové akumulátory lithium zostavené zo samostatných buniek, je potrebné dbať na vyváženie systému, pretože úseky môžu mať rôznu úroveň nabitia. K tomuto účelu sú všetky komponenty sú vzájomne prepojené paralelne a sú pripojené k usmerňovaču, nabíjačky. United preto je nutné nabíjať bunku na 3,6 V.

Používanie batérie lithium železo fosfátu na výrobu elektrickej bicykel, ste si pravdepodobne všimli, že v prvých minútach batérie poskytuje maximálny výkon, a potom poplatok je rýchlo klesá k úrovni 3,3-3,0 V. Nebojte sa toho, pretože sa jedná o bežnú prevádzku na batériu , Skutočnosť, že väčšina jeho kapacity (približne 90%), leží v tomto rozsahu.

záver

Účinnosť lítium-fosfátové batérie je 20 až 30% vyššia ako u iných batérií. Zároveň slúži 2-3 roky dlhšia ako u iných zdrojov energie, ako aj zabezpečiť stabilné prúd po celú dobu prevádzky. To všetko poukazuje na prvky uvedené v priaznivom svetle.

Avšak, väčšina ľudí bude ignorovať a lítium železo fosfátu batérie. Klady a zápory batérie blednú pred ich cena - to je 5-6 krát viac, než je obvyklé pre nás olovené bunky. Táto autobatérie stojí v priemere okolo 26.000. Rubľov.