Lithium železo fosfátu baterie: vlastnosti, aplikace

Moderní zařízení každý den se stává složitější a výkonnější. Špičková technologie normy kladou vysoké nároky na bateriích, které nyní musí spojit vysoký výkon, energetickou účinnost, a mají zvýšené dodávky elektřiny.

Zavedení nových typů elektrických zařízení výroba, zrychlení procesu - to vše zvyšuje se poptávka po elektřině, a moderní baterie již nemůže vždy s nimi setkat. K vyřešení tohoto problému, výrobci vybralo pro zlepšení lithium-iontové technologii. Tak se zrodil lithium železo fosfátu baterie (LiFePO4), který je ideovým potomek lithium-iontových baterií.

historické informace

LiFePO4 nebo LFP, - přírodní minerální olivín rodina, byl poprvé objeven v roce 1996 vědci z University of Texas, John Goodenough, který hledal způsoby, jak zlepšit zdroje Li-ion energie. Pozoruhodná je skutečnost, že minerální má nižší toxicitu a vyšší tepelnou stabilitu než cokoliv znám v době elektrod.

Kromě toho, že se setkal v přirozeném prostředí, a měli nižší náklady. Hlavní nevýhodou elektrod na bázi LiFePO4 byl malý elektrický výkon, což je důvod, proč je lithium železo fosfátu baterie přestaly být vyvinuty.

Výzkum v tomto směru byly obnoveny v roce 2003 na Massachusetts Institute of Technology. Tým vědců pracujících na vytvoření zcela nové baterie, která by se stala náhradou za nejmodernější v té době lithium-iontových baterií. Projekt zájem o velkých společností, jako je Motorola a Qualcomm, což přinesl vznik baterie s LiFePO4 katodou prvky.

LiFePO4 baterie na bázi

Tento typ baterie používá stejnou technologii k výrobě elektřiny, a obvyklé lithium-iontových článků pro nás. Nicméně, existuje celá řada významných rozdílů mezi nimi. Za prvé, je použít vlastní typ BMS - systém řízení, který chrání elektrickou baterii z přebíjení a hlubokým vybitím, zvyšuje odolnost a umožňuje zdroj energie více stabilní.

Za druhé, LiFePO4, na rozdíl od LiCoO2, je méně toxický. Tato skutečnost dovoleno, aby se zabránilo některé z problémů spojených se znečištěním životního prostředí. Zejména za účelem snížení emisí kobaltu v důsledku nesprávné likvidace baterií.

A konečně, vzhledem k nedostatku jednotných standardů LFP prvky mají odlišné chemické složení, které způsobí, že modely změna výkonu v širokém rozsahu. Navíc, tyto energie dodává údržbu náročnější a musí být provedeno v souladu s určitými pravidly.

technické charakteristiky

Říká se, že lithium železo fosfátu baterií 48 V, 36 V a 60 V se vyrábějí postupně propojením jednotlivých buněk, protože maximální napětí v jednom LFP řezu nesmí být vyšší než 3,65 V. Proto je výkon každé baterie může významně se od sebe liší - to vše závisí na montáž a na konkrétní chemické složení.

Pro analýzu výkonnosti představit nominální hodnota jedné jediné buňky.

Nejlepší realizace potenciálu každé jednotlivé buňky v akumulátoru bylo dosaženo Everexceed. Lithium železo fosfátu baterie Everexceed liší dlouhou životnost. Všechny vydrží až 4 tisíc. Charge-vybití se ztrátou kapacity až o 20%, a doplňování skladování energie se uskutečňuje za 12 minut. Vzhledem k tomu můžeme konstatovat, že Everexceed baterie jsou jedním z nejlepších představitelů LFP prvků.

Výhody a nevýhody

Hlavní výhodou, které v příznivém světle vyzdvihuje lithium železo fosfátu baterie, mimo jiné zástupců CRA, je životnost. Takový prvek je schopen odolávat více než 3 tisíc náboje vybitích na výkonové úrovni klesne na 30%, a více než 2000 - .. Pokud se snížil na 20%. Z tohoto důvodu je průměrná životnost baterie je přibližně 7 let.

Stabilní nabíjecí proud je druhou důležitou výhodou LFP prvků. Výstupní napětí zůstává rovna 3,2 V, dokud nebude zcela vyčerpán. To zjednodušuje kabeláž, což eliminuje potřebu regulátory napětí.

Vyšší špičkový proud - třetí z jejich výhod. Tato funkce umožňuje, aby baterie, aby jim maximální výkon i při velmi nízkých teplotách. Tato vlastnost vedla výrobce automobilů pouze lithium železo fosfátu baterie jako primární zdroj energie při spuštění zážehové a vznětové motory.

Spolu se všemi výhodami, LiFePO4 baterie mají jednu velkou nevýhodu - velkou hmotnost a rozměry. To omezuje jejich použití u určitých typů strojů a elektrických zařízení.

Vlastnosti provozu

Pokud si koupit ready-made lithium-fosfátové akumulátory, potíže s údržbou a provozem nebudete mít. To vše díky tomu, že výrobci takových prvků jsou vloženy do BMS desky, které se zabránilo přebíjení a zabránit vypouštěcí člen na nejnižší úrovni.

Ale pokud si koupíte jednotlivé buňky (baterku baterie, například), pak budete muset dávat pozor na napájení z baterie sama. Při nabití klesne pod kritickou úroveň (2,00 V níže) se rychle klesat a kapacitní, takže je možné dobíjet buněk. Máte-li naopak, přebíjet (nad 3,75 V), buňka jednoduše vyboulí kvůli plynů uvolněných.

Pokud používáte takové baterie pro elektrická vozidla, poté 100% nabití je nutné odpojit nabíječku. V opačném případě se baterie bobtná v důsledku přesycení elektrickým proudem.

provozní pravidla

Pokud máte v úmyslu použít lithium-fosfátové akumulátory v cyklickém režimu a do vyrovnávací paměti, například jako zdroj UPS, nebo ve spojení se solárním baterie, je třeba se postarat o snížení úrovně nabití až 3.40-3.45 V. zvládnout tento úkol pomáhá ‚inteligentní‘ nabíječky, které se automaticky první plně kompenzovat zásobování energií, a pak snižují hladinu stresu.

Během provozu je třeba sledovat rovnováhu buněk, nebo použití speciálních platby vyrovnávacího (v baterii, které jsou postaveny na elektrické vozidlo). buňka nerovnováha tzv takového stavu, kdy celkové napětí zařízení je na nominální úrovni, ale napětí článku je odlišná.

Tento jev je způsoben rozdílem odporů jednotlivých sekcí, špatný kontakt mezi nimi. V případě, že buňky mají různé napětí, a to je jejich nerovnoměrné nabíjení vybíjení, což výrazně snižuje životnost baterie.

Uvedením baterie do provozu

Před použitím fosfátové akumulátory lithium sestavené ze samostatných buněk, je třeba dbát na vyvážení systému, protože úseky mohou mít různou úroveň nabití. K tomuto účelu jsou všechny komponenty jsou vzájemně propojeny paralelně a jsou připojeny k usměrňovači, nabíječky. United proto je nutné nabíjet buňku na 3,6 V.

Používání baterie lithium železo fosfátu pro výrobu elektrické kolo, jste si pravděpodobně všimli, že v prvních minutách baterie poskytuje maximální výkon, a pak poplatek je rychle klesá k úrovni 3,3-3,0 V. Nebojte se toho, protože se jedná o běžný provoz na baterii , Skutečnost, že většina jeho kapacity (přibližně 90%), leží v tomto rozsahu.

závěr

Účinnost lithium-fosfátové baterie je 20 až 30% vyšší než u jiných baterií. Zároveň slouží 2-3 roky delší než u jiných zdrojů energie, jakož i zajistit stabilní proud po celou dobu provozu. To vše poukazuje na prvky uvedené v příznivém světle.

Nicméně, většina lidí bude ignorovat a lithium železo fosfátu baterie. Klady a zápory baterie blednou před jejich cena - to je 5-6 krát více, než je obvyklé pro nás olověné buňky. Tato autobaterie stojí v průměru kolem 26.000. Rublů.