K dnešnému dňu existuje veľké množstvo batérií s rôznymi typmi chémie. Najobľúbenejšie batérie sú dnes lítium-ión. Rovnaká skupina zahŕňa lítiovo-železo-fosfátové (ferofosfátové) akumulátory. Ak sú všetky batérie patriace do tejto kategórie, všeobecne podobný navzájom technickými vlastnosťami, že lítium-železo-fosfátové akumulátory majú svoje vlastné jedinečné vlastnosti, ktoré ich odlišujú okrem iného batérie z lítium-iónovej technológii.

História lítium železo fosfátu batérie

Vynálezca LiFePO4 batérie John Goodenough, ktorý pracoval v roku 1996 na univerzite v Texase nového materiálu katódy v lítium-iónových batérií. Profesorovi sa podarilo vytvoriť materiál, ktorý má viac lacnosti, má nižšiu toxicitu a vysokú tepelnú odolnosť. Medzi nevýhody batérie, ktorá používala novú katódu, bola menšia kapacita. John Goodenough vynález nikto nebol záujem, ale v roku 2003 sa spoločnosť A 123 Systems rozhodla vyvinúť túto technológiu, s ohľadom na to veľmi sľubné. Investori táto technológia bolo veľa veľkých korporácií - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Charakteristiky LiFePO4 batérií

ferrofosfatnoho napätie batérie je rovnaké ako v ostatných batérií, ktorá patrí do lítium-iónovej technológii. Nominálne napätie závisí od rozmerov batérie štandardnej veľkosti, tvarového faktora). na18650 batérií je 37 voltov, pre 10440 (pre najmenších) - 32 pre 24330 - 36.


V prakticky všetkých batériách postupne klesá napätie v procese vypúšťania. Jednou z jedinečných vlastností je stabilita napätia pri práci s batériami LiFePO4. Charakteristiky napätia sú podobné ako akumulátory vyrobené z nikelovej technológie (nikel-kadmium, nikel-hydrid kovu). V závislosti od veľkosti lítiovo-železo-fosfátovej batérie môže dodávať od 30 do 32 voltov až do úplného vybitia. Táto vlastnosť dáva týmto batériám viac výhod pri ich použití v reťaziach, pretože prakticky znižuje potrebu regulácie napätia. Napätie pri plnom vybíjaní je 20 voltov, čo je najnižšia registrovaná hranica na úrovni všetkých akumulátorov na lítiovej technológii. Tieto batérie sú lídrami v životnosti, čo sa rovná až 2000 cykloch nabíjania a vybitia. Z dôvodu bezpečnosti chemickej štruktúry je možné nabíjať akumulátory LiFePO4 so špeciálnou zrýchlenou metódou delta V, keď sa na batériu aplikuje veľký prúd. Mnoho batérií nedokáže vydržať nabíjanie tak, aby viedlo k nadmernému ohrevu a poškodeniu. V prípade lítiovo-železo-fosfátových batérií nie je použitie takejto metódy jednoduché a dokonca sa odporúča. Pre nabíjanie batérií sú preto špeciálne nabíjačky. Samozrejme, že tieto nabíjačky môžu byť použité na batérie s inou chémiou. V závislosti od tvarového faktora,Lítiovo-železo-fosfátové batérie na takýchto nabíjačkách môžu byť úplne nabité za 15-30 minút.
Najnovší vývoj v oblasti batérií LiFePO4 ponúka užívateľovi napájací zdroj s vylepšeným rozsahom pracovných teplôt. Ak je štandardný rozsah lítium-iónových batérií od -20 do + 20 stupňov Celzia, môžu lítiovo-železo-fosfátové batérie dobre fungovať v rozmedzí -30 až +55. Nabíjanie alebo vybitie batérie pri teplotách nad alebo pod, spôsobí vážne poškodenie batérie. Lítiovo-železo-fosfátové akumulátory majú tendenciu byť oveľa menej staré ako iné lítium-iónové batérie. Starnutie je prirodzená strata kapacity v priebehu času, ktorá nezávisí na tom, či sa batéria používa alebo na polici. Na porovnanie: všetky lítium-iónové batérie strácajú každý rok približne 10% kapacity. Lítiovo-železitý fosfát medzitým stratí len 15%. Z mínus týchto batérií by ste mali prideliť menšiu kapacitu, ktorá je o 14% menej ako ostatné lítium-iónové batérie.

Bezpečnosť ferofosfátových batérií

Tento typ batérie sa považuje za jeden z najbezpečnejších zo všetkých existujúcich typov batérií. Lítium-fosfátové batérie LiFePO4 majú veľmi stabilnú chémiu a dokážu vydržať veľké zaťaženia pri nízkych výbojoch (nabíjanie) a nabíjaní (ak je batéria nabitá vysokými prúdmi). Vzhľadom na skutočnosť, že fosfáty sú chemicky bezpečné, tieto batérie sa ľahšie zlikvidujú,potom, čo vyčerpali svoj zdroj. Mnohé nebezpečné chemikálie (napríklad lítium-kobalt) musia byť podrobené ďalším recyklačným procesom, aby sa eliminovali z nebezpečenstva pre životné prostredie.

Nabíjanie lítiovo-železo-fosfátových batérií

Jedným z dôvodov komerčného záujmu investorov na chémia ferofosfátov bola možnosť rýchleho nabíjania, ktoré vyplýva z jeho stability. Bezprostredne po usporiadaní výroby pásových dopravníkov LiFePO4 boli umiestnené ako napájacie zdroje, ktoré sa dajú rýchlo nabíjať.
Na tento účel boli vydané špeciálne nabíjačky. Ako už bolo uvedené vyššie, tieto nabíjačky môžu byť použité na iných batériách, pretože to spôsobí ich prehriatie a vážne ich poškodí. Špeciálna nabíjačka batérií dokáže nabíjať 12-15 minút. Ferofosfátové batérie môžu byť nabíjané bežnými nabíjačkami. K dispozícii sú aj kombinované nabíjačky s oboma režimami nabíjania. Najlepšou voľbou bude samozrejme použitie inteligentných nabíjačiek s množstvom možností, ktoré regulujú proces nabíjania.

Zariadenie pre lítiovo-železo-fosfátovú batériu

Vo vnútornom prístroji lítium-železo-fosfátová batéria LiFePO4 žiadne vlastnosti v porovnaní s jej náprotivkami na chemickej technológii. Len jeden prvok - katóda z fosforečnanu železitého - sa zmenil. Materiál anódy je lítium (všetky lítium-iónové technológie batérie majú lítiovú anódu). práceakýkoľvek akumulátor je založený na reverzibilite chemickej reakcie. V opačnom prípade sa procesy, ktoré sa vyskytujú vo vnútri batérie, nazývajú procesy oxidácie a regenerácie. Každá batéria pozostáva z elektród - katóda (mínus) a anóda (plus). Taktiež vo vnútri akéhokoľvek akumulátora je oddeľovač - porézny materiál, namočený so špeciálnou kvapalinou - elektrolytom. Keď je batéria vybitá, lítiové ióny sa pohybujú cez oddeľovač od katódy k anóde, čo spôsobuje nahromadený náboj (oxidácia). Pri nabíjaní batérie sa lítiové ióny pohybujú v opačnom smere od anódy k katóde akumulujúcu náboj (zotavenie).

Typy lítiovo-železo-fosfátových batérií

Všetky typy batérií v tejto chémii možno rozdeliť do štyroch kategórií:

Plná batéria.

Veľké bunky vo forme rovnobežných vrstiev.

Malé bunky vo forme rovnobežných vrstiev (prizmatické - batérie LiFePO4 pri 32 V).

Malé ploché batérie (balíky).

Valcové batérie.

Lítiovo-železo-fosfátové batérie a články môžu mať rôzne menovité napätia 12 až 60 voltov. Sú z veľkej časti pred tradičnými olovenými kyselinami: cyklus práce oveľa vyššia, niekoľkonásobne nižšia váha, nabíjanie niekoľkokrát rýchlejšie. Cylindrické batérie v tejto chémii sa používajú ako jednotlivo, tak v reťazci. Rozmery údajov o valcových batériách sú najrozmanitejšie: od 14500 (prsty) po 32650.

Lítiovo-železo-fosfátové batérie

Osobitná pozornosť sa venuje fosforovým akumulátorom pre bicykle aelektrické cykly S vynálezom novej katódy železa a fosfátu spolu s inými typmi batérií v tejto chémii boli aj špeciálne batérie, ktoré vzhľadom na svoje zlepšené vlastnosti a nižšiu hmotnosť možno pohodlne používať aj na bežných bicykloch. Podobné AKB okamžite získal popularitu medzi fanúšikmi modernizácie svojich bicyklov. Lítiovo-železo-fosfátové batérie môžu poskytnúť niekoľko hodín bezstarostnej jazdy na bicykli ako slušná súťaž pre spaľovacie motory, ktoré boli tiež často inštalované na bicykloch. Zvyčajne sa na tieto účely používajú batérie LiFePO4 pri 48 V, ale je možné zakúpiť batériu 2536 a 60 voltov.

Použitie ferofosfátových akumulátorov

Úloha batérie v tejto chémii je jasná a bez poznámok. Na rôzne účely sa používajú hranoly - batérie LiFePO4 32 v. Väčšie články sa používajú ako prvky vyrovnávacích systémov pre solárnu energiu a veterné turbíny. Ferofosfátové batérie sa aktívne používajú pri konštrukcii elektrických vozidiel. Malé ploché batérie sa používajú pre telefóny, prenosné počítače a tabletové počítače. Valcové podávacie prvky rôznych tvarových faktorov sa používajú na sledovanie zbraní, elektronických cigariet, rádiom riadených modelov a ďalších.