Do chwili obecnej istnieje duża liczba baterii o różnych typach chemii. Najpopularniejszymi obecnie akumulatorami są litowo-jonowe. Ta sama grupa obejmuje akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (żelazofosforanowe). Jeśli wszystkie baterie należące do tej kategorii, na ogół podobne do siebie nawzajem właściwości techniczne, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe mają swoje unikalne cechy, które odróżniają je wśród innych akumulatorów wykonanych w technologii litowo-jonowej.

Historia baterii fosforanu litu-żelaza

Wynalazca akumulator LiFePO4 John Goodenough, który pracował w 1996 roku na Uniwersytecie w Teksasie nowego materiału katodowego w baterii litowo-jonowych. Profesor zdołał stworzyć materiał, który ma większą taniość, ma mniejszą toksyczność i wysoką odporność termiczną. Wśród wad akumulatora, który używał nowej katody, była mniejsza pojemność. John Goodenough wynalazek nikt nie był zainteresowany, ale w 2003 roku firma A 123 Systemy postanowił rozwijać tę technologię, uważając go bardzo obiecujące. Inwestorzy technologia ta była wiele dużych korporacji - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

właściwości akumulatorów lifepo4

ferrofosfatnoho napięcie akumulatora jest taka sama jak w innych akumulatorów, należące do technologii litowo-jonowego. Napięcie nominalne zależy od wymiarów baterii o standardowym rozmiarze, współczynniku kształtu). Dla18650 baterii to 37 woltów, dla 10440 (dla najmłodszych) - 32 dla 24330 - 36.


W praktycznie wszystkich akumulatorach napięcie w procesie rozładowania stopniowo spada. Jedną z unikatowych cech jest stabilność napięcia podczas pracy z akumulatorami LiFePO4. Charakterystyki napięciowe są podobne do akumulatorów wykonanych z niklu (niklowo-kadmowe, niklowo-wodorkowe). W zależności od wielkości baterii litowo-żelazowo-fosforanowej może ona dostarczać od 30 do 32 woltów aż do pełnego rozładowania. Ta właściwość daje więcej korzyści tym bateriom, gdy używa się ich w łańcuchach, ponieważ praktycznie eliminuje potrzebę regulacji napięcia. Napięcie przy pełnym rozładowaniu wynosi 20 woltów, co jest najniższą zarejestrowaną granicą na poziomie wszystkich akumulatorów w technologii litowej. Akumulatory te są wiodącymi w okresie użytkowania, co równa się 2000 cykli ładowania i rozładowania. Ze względu na bezpieczeństwo struktury chemicznej możliwe jest ładowanie akumulatorów LiFePO4 specjalną przyspieszoną metodą delta V, gdy duży prąd jest podawany do akumulatora. Wiele akumulatorów nie wytrzymuje ładowania w taki sposób, że prowadzi do nadmiernego nagrzewania i uszkodzenia. W przypadku baterii litowo-żelazowo-fosforanowych zastosowanie takiej metody nie jest łatwe, a nawet zalecane. Dlatego specjalnie do ładowania akumulatorów są również specjalne ładowarki. Oczywiście takie ładowarki mogą być stosowane w akumulatorach z inną chemią. W zależności od współczynnika kształtu,Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe na takich ładowarkach można ładować całkowicie w ciągu 15-30 minut.
Najnowsze osiągnięcia w zakresie akumulatorów LiFePO4 oferują użytkownikowi zasilanie o ulepszonym zakresie temperatur roboczych. Jeśli standardowy zakres dla akumulatorów litowo-jonowych wynosi od -20 do + 20 stopni Celsjusza, baterie litowo-żelazowo-fosforanowe mogą działać dobrze w zakresie od -30 do +55. Ładowanie lub rozładowywanie akumulatora w temperaturach wyższych lub niższych znacznie uszkodzi akumulator. Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe mają tendencję do starzenia się znacznie mniej niż inne akumulatory litowo-jonowe. Starzenie się to naturalna utrata zdolności w czasie, która nie zależy od tego, czy bateria jest używana czy na półce. Dla porównania: wszystkie akumulatory litowo-jonowe tracą około 10% pojemności każdego roku. Tymczasem fosforan litu-żelaza traci tylko 15%. Od minus tych baterii należy przydzielić mniejszą pojemność, czyli o 14% mniej (lub mniej) niż inne akumulatory litowo-jonowe.

Bezpieczeństwo akumulatorów ferromagnetycznych

Ten typ baterii uważany jest za jeden z najbezpieczniejszych spośród wszystkich istniejących typów baterii. Baterie litowo-fosforanowe LiFePO4 mają bardzo stabilną chemię i mogą wytrzymać duże obciążenia przy niskim rozładowaniu (rozładowaniu) i ładowaniu (gdy akumulator jest naładowany wysokimi prądami). Ze względu na to, że fosforany są chemicznie bezpieczne, baterie te łatwiej się pozbyć,po tym, jak wypracują swój zasób. Wiele niebezpiecznych chemikaliów (na przykład litowo-kobaltowych) musi być poddawanych dodatkowym procesom recyklingu, aby wyeliminować je z niebezpieczeństwa dla środowiska.

Ładowanie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych

Jednym z powodów komercyjnego zainteresowania inwestorów żelazofosforową chemią była możliwość szybkiego ładowania, co wynika z jego stabilności. Natychmiast po zorganizowaniu produkcji przenośników akumulatorów LiFePO4 zostały one ustawione jako zasilacze, które można szybko naładować.
W tym celu wydano ładowarki specjalne. Jak już wspomniano powyżej, te ładowarki można stosować na innych akumulatorach, ponieważ spowoduje to przegrzanie i poważnie je uszkodzi. Specjalna ładowarka może ładować je przez 12-15 minut. Baterie ferfosforanowe można ładować za pomocą zwykłych ładowarek. Istnieją również kombinowane wersje ładowarki z obydwoma trybami ładowania. Najlepszym rozwiązaniem będzie oczywiście zastosowanie inteligentnych ładowarek z mnóstwem opcji regulujących proces ładowania.

Urządzenie do baterii litowo-żelazowo-fosforanowej

Brak funkcji w urządzeniu wewnętrznym bateria litowo-żelazowo-fosforanowa LiFePO4 w porównaniu z odpowiednikami w technologii chemicznej. Tylko jeden element - katoda wykonana z fosforanu żelaza - podlegał zmianom. Materiałem anody jest lit (wszystkie akumulatory litowo-jonowe mają anodę litową). Jobkażda bateria jest oparta na odwracalności reakcji chemicznej. W przeciwnym razie procesy zachodzące wewnątrz baterii, zwane procesami utleniania i odzyskiwania. Każda bateria składa się z elektrod - katody (minus) i anoda (plus). Ponadto wewnątrz każdej baterii znajduje się separator - materiał porowaty, nasączony specjalnym płynem - elektrolitem. Kiedy bateria jest rozładowana, jony litu przemieszczają się przez separator z katody do anody, dając nagromadzony ładunek (utlenianie). Podczas ładowania akumulatora, jony litu poruszają się w kierunku przeciwnym anody do katody, gromadząc ładunek (odzysk).

Rodzaje baterii litowo-fosforanowych

Wszystkie typy baterii w tej chemii można podzielić na cztery kategorie:

Pełna bateria.

Duże komórki w kształcie równoległościanów.

Małe komórki w kształcie równoległościanów (pryzmatyczne - akumulatory LiFePO4 przy 32 V).

Małe płaskie baterie (pakiety).

Baterie cylindryczne.

Baterie i ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe mogą mieć różne napięcia znamionowe od 12 do 60 woltów. Są w dużej mierze wyprzedza tradycyjne akumulatory kwasowo-ołowiowe: cykl pracy jest znacznie wyższy, waży kilka razy mniej, ładując kilka razy szybciej. Cylindryczne baterie w tej chemii są używane zarówno pojedynczo, jak i w łańcuchu. Wymiary cylindrycznych danych baterii są najbardziej zróżnicowane: od 14500 (palce) do 32650.

Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe

Szczególną uwagę zwraca się na baterie fosforowe do rowerów icykle elektryczne Wraz z wynalezieniem nowej katody żelazowo-fosforanowej, wraz z innymi typami baterii w tej chemii, istniały również specjalne baterie, które dzięki swojej ulepszonej charakterystyce i mniejszej wadze mogą być wygodnie używane nawet na zwykłych motocyklach. Podobne AKB od razu zyskało popularność wśród fanów modernizacji swoich rowerów. Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe mogą zapewnić kilka godzin beztroskiej jazdy na rowerze niż przyzwoita konkurencja dla silników spalinowych, które często były instalowane na rowerach. Zazwyczaj do tych celów stosuje się akumulatory LiFePO4 o napięciu 48V, ale można kupić baterię o pojemności 2536 i 60 woltów.

Zastosowanie akumulatorów żelazofosforanowych

Rola baterii w tej chemii jest jasna i bez komentarza. Do różnych celów stosowane są pryzmaty - akumulatory LiFePO4 32 v. Większe komórki są wykorzystywane jako elementy systemów buforowych dla energii słonecznej i turbin wiatrowych. Baterie ferofosforanowe są aktywnie wykorzystywane w projektowaniu pojazdów elektrycznych. Małe płaskie baterie są używane do telefonów, laptopów i tabletów. Cylindryczne elementy podające o różnych współczynnikach kształtu służą do prześladowania broni, papierosów elektronicznych, modeli sterowanych radiowo i innych.