Μπαταρίες LiFePO4

Η σύγχρονη αγορά είναι γεμάτη με μια ποικιλία ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Για τη λειτουργία τους, αναπτύσσονται ολοένα και πιο προηγμένες πηγές ενέργειας. Μεταξύ αυτών, ένα ιδιαίτερο μέρος καταλαμβάνεται από μπαταρίες λιθίου φωσφορικού σιδήρου. Είναι ασφαλή, έχουν μεγάλες ηλεκτρικές ικανότητες, πρακτικά δεν εκπέμπουν τοξίνες και είναι ανθεκτικές. Ίσως σύντομα αυτές οι μπαταρίες θα εξαναγκαστούν από τις συσκευές των "αδελφών τους".

Τι είναι η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου

Οι μπαταρίες LiFePo4 είναι υψηλής ποιότητας και αξιόπιστες πηγές τροφοδοσίας με υψηλή απόδοση. Απομακρύνονται ενεργά όχι μόνο παρωχημένα μόλυβδο-οξύ, αλλά και σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Σήμερα, τα δεδομένα της μπαταρίας δεν υπάρχουν μόνο στον βιομηχανικό εξοπλισμό, αλλά και στις οικιακές συσκευές - από τα smartphones έως τα ηλεκτρικά ποδήλατα.

Οι μπαταρίες LFP αναπτύχθηκαν από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης το 2003. Η βάση τους είναι μια βελτιωμένη τεχνολογία ιόντων λιθίου με τροποποιημένη χημική σύνθεση: το σιδηροφωσφορικό λίθιο χρησιμοποιείται για την άνοδο αντί για το κοβάλτιο του λιθίου. Η μπαταρία διανέμεται ευρέως χάρη σε εταιρείες όπως η Motorola και η Qualcomm.

Πώς είναι η παραγωγή μπαταριών LiFePo4

Τα κύρια εξαρτήματα για την κατασκευή των μπαταριών LiFePo4 παρέχονται στο εργοστάσιο με τη μορφή σκούρας γκρι σκόνης με μεταλλική λάμψη. Το σχήμα παραγωγής των ανόδων και των καθόδων είναι το ίδιο, αλλά λόγω του απαράδεκτου της ανάμειξης των συστατικών, όλες οι τεχνολογικές λειτουργίες εκτελούνται σε διαφορετικά εργαστήρια. Όλη η παραγωγή χωρίζεται σε διάφορα στάδια.

Πρώτο βήμα. Δημιουργία ηλεκτροδίων. Για να γίνει αυτό, η τελική χημική σύνθεση επικαλύπτεται και στις δύο πλευρές με μεταλλικό φύλλο (συνήθως αλουμίνιο για την κάθοδο και χαλκό για την άνοδο). Το λεπτό φύλλο υφίσταται προκαταρκτική κατεργασία με ένα εναιώρημα έτσι ώστε να μπορεί να δρα ως δέκτης ρεύματος και ένα αγώγιμο στοιχείο. Τα τελειωμένα στοιχεία κόβονται σε λεπτές λωρίδες και διπλώνουν αρκετές φορές, σχηματίζοντας τετραγωνικά κελιά.

Δεύτερο βήμα. Άμεση συναρμολόγηση μπαταρίας. Κυψέλες και ανόδους τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του διαχωριστή πορώδους υλικού, σφιχτά στερεωμένες σε αυτό. Το προκύπτον μπλοκ τοποθετείται σε πλαστικό δοχείο, γεμάτο με ηλεκτρολύτη και σφραγισμένο.

Το τελικό στάδιο. Δοκιμή φόρτισης / εκφόρτισης μπαταρίας. Η φόρτιση παράγει μια σταδιακή αύξηση της τάσης έτσι ώστε να μην υπάρχει έκρηξη ή ανάφλεξη λόγω της απελευθέρωσης μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Για να αποφορτιστεί, η μπαταρία είναι συνδεδεμένη με έναν ισχυρό καταναλωτή. Χωρίς να εντοπίζονται αποκλίσεις, τα τελικά στοιχεία αποστέλλονται στον πελάτη.

Η αρχή λειτουργίας και η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου συσκευής

Οι μπαταρίες LFP αποτελούνται από ηλεκτρόδια που πιέζονται σφιχτά στον πορώδη διαχωριστή και στις δύο πλευρές. Για την τροφοδοσία των συσκευών, τόσο η κάθοδος όσο και η άνοδος συνδέονται με τους συλλέκτες ρεύματος. Όλα τα εξαρτήματα τοποθετούνται σε πλαστική θήκη, γεμάτη με ηλεκτρολύτη. Ένας ελεγκτής τοποθετείται στην θήκη, ο οποίος ρυθμίζει την τροφοδοσία ρεύματος κατά τη διάρκεια της φόρτισης.

Η αρχή λειτουργίας των μπαταριών LiFePo4 βασίζεται στην αλληλεπίδραση του σιδηροφωσφορικού λιθίου και του άνθρακα. Η ίδια η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με τον τύπο:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-χFepo₄ + LiC₆

Ο φορέας φόρτισης της μπαταρίας είναι ένα θετικά φορτισμένο ιόν λιθίου. Έχει την ικανότητα να διεισδύει στο κρυσταλλικό πλέγμα άλλων υλικών, με το σχηματισμό χημικών δεσμών.

Προδιαγραφές μπαταρίες LiFePo4

Ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή, όλα τα κελιά LFP έχουν τις ίδιες προδιαγραφές:

• μέγιστη τάση - 3,65 V;
• τάση στο μέσον - 3.3 V?
• τάση σε πλήρως αποφορτισμένη κατάσταση - 2,0 V;
• ονομαστική τάση λειτουργίας - 3,0-3,3 V;
• ελάχιστη τάση υπό φορτίο - 2,8 V;
• διάρκεια ζωής - από 2 έως 7 χιλιάδες κύκλους φόρτισης / απόρριψης.
• αυτόματη φόρτωση σε θερμοκρασία 15-18 ° C^{περίπου} - έως 5% ετησίως.

Οι τεχνικές προδιαγραφές που παρουσιάζονται αφορούν ειδικά τα κύτταρα LiFePo4. Ανάλογα με το πόσες από αυτές συνδυάζονται από μία μπαταρία, οι παράμετροι των μπαταριών θα διαφέρουν.

Οι περιπτώσεις εγχώριας παραγωγής έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• χωρητικότητα έως 2000 Ah.
• τάση - 12v, 24v, 36v και 48v.
• με εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας από -30 έως +60 C^{περίπου};
• με ρεύμα φόρτισης - από 4 έως 30Α.

Όλες οι μπαταρίες δεν χάνουν την ποιότητά τους κατά την αποθήκευση για 15 χρόνια, έχουν σταθερή τάση και χαρακτηρίζονται από χαμηλή τοξικότητα.

Τι είναι οι μπαταρίες LiFePo4

Σε αντίθεση με τις συνηθισμένες μπαταρίες μας, οι οποίες σημειώνονται με τα σύμβολα AA ή AAA, τα φωσφορικά στοιχεία σιδήρου λιθίου έχουν εντελώς διαφορετική σήμανση του συντελεστή μορφής - τα μεγέθη τους κρυπτογραφούνται με έναν 5ψήφιο αριθμό. Όλα αυτά παρουσιάζονται στον πίνακα.

Ακόμη και χωρίς τραπέζι με σήμανση μπροστά σας, μπορείτε εύκολα να περιηγηθείτε στις διαστάσεις της μπαταρίας. Τα δύο πρώτα ψηφία του κώδικα υποδεικνύουν τη διάμετρο, ενώ το υπόλοιπο δείχνει το μήκος της πηγής ισχύος (mm). Ο αριθμός 5 στο τέλος ορισμένων μεγεθών αντιστοιχεί σε μισό χιλιοστό.

Μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Οι μπαταρίες LFP βασίζονται στην τεχνολογία Li-ion, η οποία τους επέτρεψε να ενσωματώσουν όλα τα πλεονεκτήματα αυτών των πηγών ενέργειας και ταυτόχρονα να απαλλαγούν από τα εγγενή μειονεκτήματά τους.

Μεταξύ των κύριων πλεονεκτημάτων είναι:

1. Ανθεκτικότητα - μέχρι 7.000 κύκλους.
2. Υψηλό φορτίο φόρτισης, το οποίο μειώνει τον χρόνο αναπλήρωσης ενέργειας.
3. Σταθερή τάση λειτουργίας, η οποία δεν πέφτει μέχρι να εξαντληθεί τελείως η φόρτιση.
4. Υψηλή τάση αιχμής - 3,65 Volts.
5. Υψηλή χωρητικότητα.
6. Ελαφρύ βάρος - μέχρι και αρκετά κιλά.
7. Χαμηλή περιβαλλοντική ρύπανση κατά τη διάθεση.
8. Αντίσταση παγετού - η εργασία είναι δυνατή σε θερμοκρασία από -30 έως + 60C^{περίπου}.

Αλλά οι μπαταρίες έχουν επίσης μειονεκτήματα. Το πρώτο από αυτά είναι υψηλό κόστος. Η τιμή ενός στοιχείου για 20 Ah μπορεί να φτάσει 35 χιλιάδες ρούβλια. Το δεύτερο και τελευταίο μειονέκτημα είναι η δυσκολία συναρμολόγησης ενός ίδιου του συσσωρευτή, σε αντίθεση με τα κύτταρα ιόντων λιθίου. Άλλα προφανή μειονεκτήματα σε αυτές τις πηγές ενέργειας δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί.

Φορτιστές και πώς να φορτίζετε το LiFePo4

Οι φορτιστές μπαταριών LiFePo4 δεν διαφέρουν ουσιαστικά από τους συμβατικούς μετατροπείς. Συγκεκριμένα, είναι δυνατή η καταγραφή μιας μεγάλης ισχύος ρεύματος στην έξοδο - μέχρι 30Α, η οποία χρησιμοποιείται για την ταχεία φόρτιση των κυττάρων.

Όταν αγοράζετε μια έτοιμη μπαταρία, δεν πρέπει να προκύψουν δυσκολίες στη φόρτιση. Στο σχεδιασμό τους, ενσωματώνεται ηλεκτρονικός έλεγχος, ο οποίος προστατεύει όλα τα κύτταρα από την πλήρη απόρριψη και τον υπερκορεσμό της ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ακριβά συστήματα χρησιμοποιούν μια εξισορροπητική πλακέτα που κατανέμει ομοιόμορφα την ενέργεια μεταξύ όλων των κυττάρων της συσκευής.

Κατά τη φόρτιση, είναι σημαντικό να μην υπερβαίνετε τη συνιστώμενη ένταση εάν χρησιμοποιείτε φορτιστές τρίτων. Αυτό θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας αρκετές φορές με μία μόνο φόρτιση. Αν η μπαταρία θερμαίνεται ή διογκώνεται, τότε η ένταση υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τιμές.

Πού χρησιμοποιούνται οι μπαταρίες LiFePo4;

Οι μπαταρίες LFP έχουν μεγάλη σημασία για τη βιομηχανία. Χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της λειτουργικότητας των συσκευών σε μετεωρολογικούς σταθμούς και νοσοκομεία. Εφαρμόζονται επίσης ως ρυθμιστικό σε αιολικά πάρκα και χρησιμοποιούνται για τη συσσώρευση ενέργειας από ηλιακούς συλλέκτες.

Οι μπαταρίες 12v αρχίζουν να χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα αυτοκίνητα αντί για τα συνηθισμένα στοιχεία μολύβδου-οξέος.Τα σχέδια LiFePo4 εγκαθίστανται ως κύρια πηγή ενέργειας για ηλεκτρικά ποδήλατα και ATV, μηχανοκίνητα σκάφη.

Ευρέως τη σημασία τους στην καθημερινή ζωή. Είναι ενσωματωμένα σε τηλέφωνα, δισκία, ακόμα και κατσαβίδια. Ωστόσο, οι συσκευές αυτές διαφέρουν σημαντικά στην τιμή από τους λιγότερο τεχνολογικούς ομολόγους τους. Ως εκ τούτου, η αντιμετώπισή τους στην αγορά εξακολουθεί να είναι δύσκολη.

Κανόνες αποθήκευσης, λειτουργίας και απόρριψης του LiFePo4

Πριν από την αποστολή της μπαταρίας LFP για μακροχρόνια αποθήκευση, είναι απαραίτητο να φορτίσετε έως και 40-60% και να διατηρήσετε αυτό το επίπεδο φόρτισης σε όλη τη διάρκεια της συντήρησης. Φυλάξτε τη μπαταρία σε στεγνό μέρος όπου η θερμοκρασία δεν πέσει κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου.

Κατά τη λειτουργία, πρέπει να τηρούνται οι απαιτήσεις του κατασκευαστή. Είναι σημαντικό να μην υπερθερμαίνεται η μπαταρία. Αν παρατηρήσετε ότι η μπαταρία θερμαίνεται ανομοιογενώς κατά τη λειτουργία ή την επαναφόρτιση, τότε πρέπει να επικοινωνήσετε με το κέντρο επισκευής - ίσως μία από τις κυψέλες να έχει αποτύχει ή να υπάρχουν δυσλειτουργίες της μονάδας ελέγχου ή της πλακέτας εξισορρόπησης. Το ίδιο θα πρέπει να γίνει όταν εμφανίζονται φουσκάλες.

Για σωστή διάθεση μιας μπαταρίας που έχει εξαντλήσει πλήρως τους πόρους της, θα πρέπει να επικοινωνήσετε με μια εταιρεία που ειδικεύεται σε αυτό. Έτσι, δεν θα λειτουργείτε μόνο ως συνειδητός πολίτης, αλλά θα μπορείτε επίσης να κερδίσετε χρήματα σε αυτό. Ωστόσο, εάν απλά στείλετε τη μπαταρία σε χώρο υγειονομικής ταφής, τότε δεν θα συμβεί τίποτα κακό.