Baterai lithium besi fosfat: karakteristik, aplikasi

peralatan modern setiap hari menjadi lebih kompleks dan kuat. standar teknologi tinggi membuat tuntutan yang tinggi untuk baterai yang sekarang perlu untuk menggabungkan kinerja tinggi, efisiensi energi, dan memiliki peningkatan pasokan listrik.

Pengenalan jenis baru produksi peralatan listrik, percepatan proses - semua ini akan meningkatkan permintaan listrik, dan baterai yang modern tidak bisa lagi selalu menemui mereka. Untuk mengatasi masalah ini, produsen telah memilih untuk meningkatkan teknologi lithium-ion. Maka lahirlah baterai lithium besi fosfat (LiFePO4), yang merupakan keturunan ideologis baterai Li-ion.

informasi sejarah

LiFePO4, atau LFP, - mineral alami olivin keluarga, pertama kali ditemukan pada tahun 1996 oleh para ilmuwan dari University of Texas, John Goodenough, yang sedang mencari cara untuk meningkatkan sumber daya Li-ion. Penting adalah fakta bahwa mineral memiliki toksisitas rendah dan stabilitas termal yang lebih tinggi dari apa yang dikenal pada saat elektroda.

Selain itu bertemu di lingkungan alam, dan memiliki biaya yang lebih rendah. Kelemahan utama dari elektroda atas dasar LiFePO4 adalah kapasitas listrik kecil, yang mengapa baterai lithium besi fosfat telah berhenti untuk dikembangkan.

Penelitian ke arah ini dilanjutkan pada tahun 2003 di Massachusetts Institute of Technology. Sebuah tim ilmuwan yang bekerja pada penciptaan baterai fundamental baru yang akan menjadi pengganti yang paling maju pada saat itu baterai waktu, Li-ion. Proyek ini tertarik pada perusahaan besar seperti Motorola dan Qualcomm, yang membawa munculnya baterai dengan unsur-unsur LiFePO4 katoda.

baterai LiFePO4 atas dasar

Jenis baterai menggunakan teknologi yang sama untuk menghasilkan listrik, dan sel-sel lithium-ion yang biasa bagi kita. Namun, ada sejumlah perbedaan yang signifikan antara mereka. Pertama, adalah dengan menggunakan jenis sendiri BMS - sistem manajemen yang melindungi baterai listrik dari pengisian yang berlebihan dan debit dalam, meningkatkan daya tahan dan membuat sumber energi yang lebih stabil.

Kedua, LiFePO4, tidak seperti LiCoO2, kurang beracun. Fakta ini memungkinkan untuk menghindari beberapa masalah yang terkait dengan pencemaran lingkungan. Khususnya untuk mengurangi emisi kobalt karena pembuangan limbah baterai.

Akhirnya, karena kurangnya standar bersatu elemen LFP memiliki komposisi kimia yang berbeda, yang menyebabkan model Kinerja variasi atas berbagai. Selain itu, kekuatan ini pasokan pemeliharaan lebih sulit dan harus dilakukan sesuai dengan aturan-aturan tertentu.

karakteristik teknis

Dikatakan bahwa baterai lithium besi fosfat 48 volt, 36 volt dan 60 volt yang diproduksi oleh berurutan interkoneksi sel-sel tunggal, karena tegangan maksimum dalam satu LFP-bagian tidak boleh melebihi 3,65 V. Oleh karena itu, kinerja masing-masing baterai dapat secara signifikan berbeda satu sama lain - itu semua tergantung pada perakitan dan komposisi kimia tertentu.

Untuk Kinerja analisis menyajikan nilai nominal satu sel tunggal.

Realisasi terbaik dari potensi masing-masing sel individu dalam baterai telah tercapai Everexceed. Baterai lithium besi fosfat Everexceed berbeda umur panjang. Semua mereka dapat menahan hingga 4 ribu siklus Charge-discharge. Dengan hilangnya kapasitas hingga 20%, dan penambahan penyimpanan energi terjadi dalam 12 menit. Mengingat ini, kita dapat menyimpulkan bahwa baterai Everexceed adalah salah satu wakil terbaik dari LFP-elemen.

Keuntungan dan Kerugian

Keuntungan utama dari yang dalam cahaya yang menguntungkan menyoroti baterai lithium besi fosfat, antara wakil-wakil lain dari CRA, adalah umur panjang. Seperti elemen mampu menahan lebih dari 3 ribu siklus charge-discharge pada tingkat daya yang turun menjadi 30%, dan lebih dari 2 ribu - .. Jika turun menjadi 20%. Karena daya tahan baterai rata-rata adalah sekitar 7 tahun.

Stabil saat pengisian adalah keuntungan penting kedua dari LFP-elemen. Tegangan output tetap sama dengan 3,2 V sampai tuduhan itu benar-benar habis. Ini menyederhanakan kabel, menghilangkan kebutuhan untuk regulator tegangan.

puncak yang lebih tinggi saat ini - yang ketiga dari keuntungan mereka. Fitur ini memungkinkan baterai untuk memberikan mereka daya maksimum bahkan pada suhu yang sangat rendah. Properti ini telah mendorong produsen kendaraan untuk menggunakan baterai lithium besi fosfat sebagai sumber daya utama ketika memulai mesin bensin dan diesel.

Bersama-sama dengan semua keuntungan, baterai LiFePO4 memiliki satu kelemahan utama - sebuah massa besar dan dimensi. Hal ini membatasi penggunaannya dalam beberapa jenis mesin dan peralatan listrik.

Fitur operasi

Jika Anda membeli baterai lithium-fosfat siap pakai, kesulitan dengan pemeliharaan dan operasi Anda tidak akan memiliki. Semua berkat fakta bahwa produsen elemen tersebut dimasukkan ke dalam papan BMS yang mencegah pengisian yang berlebihan dan mencegah elemen debit ke level terendah.

Tetapi jika Anda membeli sel-sel individual (baterai senter, misalnya), maka Anda harus mengawasi daya baterai saja. Ketika biaya turun di bawah tingkat kritis (2.00 V di bawah) akan cepat jatuh dan kapasitansi, sehingga mustahil untuk mengisi ulang sel. Jika Anda, sebaliknya, ditagih berlebihan (di atas 3,75 V), sel hanya tonjolan karena gas yang dilepaskan.

Jika Anda menggunakan baterai tersebut untuk kendaraan listrik, setelah 100% pengisian Anda harus lepaskan pengisi daya baterai. Jika tidak, baterai membengkak karena jenuh dari listrik.

aturan operasi

Jika Anda berencana untuk menggunakan baterai lithium-fosfat dalam mode siklik dan dalam buffer, misalnya, sebagai sumber kekuatan UPS atau dalam hubungannya dengan baterai surya, Anda perlu untuk mengurus menurunkan tingkat biaya untuk 3,40-3,45 V. mengatasi tugas ini membantu pengisi 'pintar' yang secara otomatis pertama sepenuhnya mengimbangi pasokan energi, dan kemudian menurunkan tingkat stres.

Selama operasi, Anda perlu memonitor keseimbangan sel-sel atau penggunaan pembayaran balancing khusus (di baterai, mereka dibangun untuk kendaraan listrik). ketidakseimbangan sel yang disebut keadaan seperti itu, ketika tegangan total perangkat pada tingkat nominal, tetapi tegangan sel menjadi berbeda.

Fenomena ini disebabkan oleh perbedaan resistensi dari bagian individu, miskin kontak diantaranya. Jika sel memiliki tegangan yang berbeda, dan itu tidak merata charge-discharge mereka, yang secara signifikan mengurangi umur baterai.

Menempatkan baterai ke dalam operasi

Sebelum menggunakan baterai lithium fosfat dirakit dari sel-sel yang terpisah, perawatan harus diambil sistem balancing, sebagai bagian dapat memiliki tingkat biaya yang berbeda. Untuk tujuan ini semua komponen saling berhubungan secara paralel dan terhubung ke rectifier, charger. Inggris sehingga perlu untuk mengisi sel menjadi 3,6 V.

Menggunakan baterai lithium iron phosphate untuk sepeda listrik, Anda mungkin memperhatikan bahwa dalam menit pertama baterai memberikan daya maksimum, dan kemudian muatan dengan cepat jatuh ke level 3,3-3,0 V. Jangan takut ini, karena itu adalah operasi normal dari baterai . Fakta bahwa sebagian besar kapasitasnya (sekitar 90%) terletak pada kisaran ini.

kesimpulan

Efisiensi baterai lithium-fosfat adalah 20-30% lebih tinggi dari baterai lainnya. Pada saat yang sama mereka melayani untuk 2-3 tahun lebih lama daripada sumber daya lainnya, serta memberikan arus stabil selama seluruh periode operasi. Semua ini menyoroti elemen disajikan dalam cahaya yang menguntungkan.

Namun, kebanyakan orang akan mengabaikan dan baterai lithium besi fosfat. Pro dan kontra dari baterai pucat sebelum harga mereka - itu adalah 5-6 kali lebih dari yang biasa bagi kita untuk memimpin-asam sel. biaya baterai mobil ini rata-rata sekitar 26 ribu. Rubel.