Litium järnfosfat batteri: egenskaper, applikation

Modern utrustning varje dag blir mer komplexa och kraftfulla. Högteknologiska standarder ställer höga krav på de batterier som nu behöver kombinera hög prestanda, energieffektivitet, och har ett ökat utbud av el.

Införandet av nya typer av elektrisk utrustning, accelerationen av processen - allt detta ökar till efterfrågan på el och moderna batterier kan inte längre alltid möta dem. För att lösa detta problem har tillverkare valt att förbättra litiumjonteknik. Således föddes litium järnfosfat batteri (LiFePO4), vilket är en ideologisk ättling av Li-jonbatterier.

historisk information

LiFePO4 eller LFP - naturligt mineralvatten olivin familj, upptäcktes först 1996 av forskare från University of Texas, John Goodenough, som letade efter sätt att förbättra Li-jon strömkällor. Anmärkningsvärt är det faktum att mineral har en lägre toxicitet och en högre termisk stabilitet än något känt vid tidpunkten elektroderna.

Förutom den möttes i den naturliga miljön, och hade en lägre kostnad. Den huvudsakliga nackdelen med elektroderna på grundval av LiFePO4 var en liten elektrisk kapacitet, varför litiumjärnfosfat batteri har upphört att utvecklas.

Forskningen i denna riktning återupptogs 2003 vid Massachusetts Institute of Technology. Ett team av forskare som arbetar med att skapa grunden nytt batteri som skulle bli ett substitut för de mest avancerade på den tiden, Li-jon-batterier. Projektet är intresserade av stora företag som Motorola och Qualcomms, som förde uppkomsten av batteriet med LiFePO4 katodelement.

LiFePO4 batteri på grundval av

Denna typ av batterier använder samma teknik för att producera elektricitet, och de vanliga litiumjonceller för oss. Det finns dock ett antal betydande skillnader mellan dem. För det första är att använda sin egen typ av BMS - ledningssystem som skyddar det elektriska batteriet från överladdning och djupurladdning, förbättrar hållbarheten och gör energikälla mer stabil.

För det andra, LiFePO4, till skillnad från LiCoO2 är mindre giftiga. Detta faktum får undvika några av de problem som är förknippade med miljöförstöring. Framför allt för att minska kobolt utsläppen på grund av felaktig kassering av batterier.

Slutligen, på grund av bristen på enhetliga normer LFP elementen har olika kemiska sammansättningar, som orsakar variation Performance modeller över ett brett område. Dessutom är dessa nätaggregat underhåll svårare och bör göras i enlighet med vissa regler.

tekniska egenskaper

Det sägs att litiumjärnfosfat batteri 48 volt, 36 volt och 60 volt framställs genom sekventiell hopkoppling av enstaka celler, eftersom den maximala spänningen i en LFP-sektionen inte får överstiga 3,65 V. Därför prestanda hos varje batteri kan avsevärt skiljer sig från varandra - allt beror på montering och den speciella kemiska sammansättning.

För analys Prestanda presentera nominella värdet av en enda cell.

Den bästa förverkliga potentialen hos varje enskild cell i batteriet har uppnåtts Everexceed. Litium järnfosfat batteri Everexceed skilja lång livslängd. Allt de kan motstå upp till 4 tusen cykler Charge-urladdnings. Med en förlust av kapacitet på upp till 20%, och påfyllning av energilagrings sker i 12 minuter. Med tanke på detta kan vi dra slutsatsen att Everexceed batterier är en av de bästa representanterna för LFP-elementen.

Fördelar och nackdelar

Den största fördelen med att i ett gynnsamt ljus belyser litium järnfosfat batteri, bland andra representanter för CRA, är livslängden. ett sådant element kan motstå mer än 3 tusen laddning-urladdningscykler vid en effektnivå sjunker till 30%, och mer än 2 tusen - .. Om sjunkit till 20%. På grund av detta den genomsnittliga batteritiden är ca 7 år.

Stabil laddningsström är den andra viktig fördel med LFP-element. Utspänningen förblir lika med 3,2 V tills laddningen är helt förbrukad. Detta förenklar kabeldragning, vilket eliminerar behovet av spänningsregulatorer.

Högre toppström - tredjedel av sin fördel. Denna funktion gör att batteriet för att ge dem maximal effekt även vid mycket låga temperaturer. Denna egenskap har lett till fordonstillverkare att använda litium järnfosfat batteri som den primära energikällan när bensin- och dieselmotorer med början.

Tillsammans med alla fördelar, LiFePO4 batterier har en stor nackdel - en stor massa och dimensioner. Detta begränsar deras användning i vissa typer av maskiner och elektrisk utrustning.

Dragen av drift

Om du köper färdiga litium-fosfat batterier, svårigheterna med underhåll och drift du inte kommer att ha. Allt tack vare det faktum att tillverkarna av sådana element är införda i BMS bräda som förhindrar överladdning och förhindra urladdningselementet till den lägsta nivån.

Men om du köper enskilda celler (penlight batterier, till exempel), då måste man hålla ett öga på batterikraft ensam. När laddningen sjunker under den kritiska nivån (2,00 V nedan) kommer snabbt att falla och kapacitans, vilket gör det omöjligt att ladda cellerna. Om du tvärtom, överladdas (över 3,75 V), buktar cellen helt enkelt på grund av de gaser som frigörs.

Om du använder ett sådant batteri för en elbil, efter 100% laddning måste du koppla bort batteriladdaren. Annars batteriet sväller på grund av övermättnad av elektrisk ström.

verksamhetsregler

Om du planerar att använda en litium-fosfat batterier cyklisk läge och i en buffert, till exempel, som en källa till power-ups eller i samband med en sol batteri, måste du ta hand om att sänka nivån på avgiften till 3,40-3,45 V. klara denna uppgift hjälper 'smarta' laddare som automatiskt första helt kompensera för tillförsel av energi, och sedan sänka spänningsnivån.

Under drift, måste du övervaka balansen i celler eller användning av särskilda balansering betalning (i batteriet, är de byggda för ett elektriskt fordon). obalans cell som kallas ett sådant tillstånd, när den totala spänningen hos anordningen är vid en nominell nivå, men cellspänningen blir annorlunda.

Detta fenomen beror på skillnaden av resistanserna hos enskilda sektioner, dålig kontakt däremellan. Om cellerna har olika spänningar, och det är deras ojämna laddning-urladdning, vilket avsevärt minskar livslängden på batteriet.

Att sätta i batteriet i drift

Innan du använder litiumfosfatbatterier sammansatta av separata celler, måste man balanseringssystemet, eftersom sektionerna kan ha olika laddningsnivå. För detta ändamål alla komponenter är sammankopplade parallellt och är förbundna till likriktaren, en laddare. United därför är det nödvändigt att ta ut cellen till 3,6 V.

Använda batterilitiumjärnfosfat för elektrisk cykel, märkte du förmodligen att under de första minuterna av batteriet ger maximal effekt, varefter laddningen snabbt faller till nivån 3,3-3,0 V. Var inte rädd för detta, eftersom det är den normala driften av batteriet . Det faktum att de flesta av dess kapacitet (ca 90%) ligger inom detta intervall.

slutsats

Effektivitets litium-fosfat batterier är 20-30% högre än för andra batterier. Samtidigt tjänar de 2-3 år längre än andra kraftkällor, samt ge en stabil ström under hela driftsperiod. Allt detta belyser elementen presenteras i en fördelaktig dager.

Men de flesta människor ignorerar och litiumjärnfosfat batteri. Fördelar och nackdelar med batteri blek innan deras pris - det är 5-6 gånger mer än den vanliga för oss att bly-syraceller. Detta bilbatteri kostar i genomsnitt cirka 26 tusen. Rubel.