Hari ini, terdapat sejumlah besar bateri dengan pelbagai jenis kimia. Bateri yang paling popular hari ini ialah lithium-ion. Kumpulan ini juga termasuk bateri litium-besi-fosfat (ferrophosphate). Walaupun semua bateri dalam kategori ini secara amnya serupa dalam spesifikasi teknikal, bateri litium besi fosfat mempunyai ciri uniknya sendiri yang membezakannya daripada bateri lain yang dibuat menggunakan teknologi litium-ion.
Kisah penemuan bateri litium besi fosfat
Pencipta bateri LiFePO4 ialah John Goodenough, yang bekerja pada tahun 1996 di Universiti Texas pada bahan katod baharu untuk bateri litium-ion. Profesor berjaya mencipta bahan yang lebih murah, kurang ketoksikan dan kestabilan haba yang tinggi. Antara kelemahan bateri, yang menggunakan katod baharu, ialah kapasiti yang lebih rendah.
Tiada sesiapa yang berminat dengan ciptaan John Goodenough, tetapi pada tahun 2003 A 123 Systems memutuskan untuk membangunkan teknologi ini, memandangkan ia agak menjanjikan. Banyak syarikat besar telah menjadi pelabur dalam teknologi ini - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Ciri-ciri bateri LiFePO4
Voltan bateri ferrophosphate adalah sama dengan bateri teknologi litium-ion yang lain. Voltan undian bergantung pada dimensi bateri (saiz, faktor bentuk). Untuk bateri 18 650 ini ialah 3.7 volt, untuk 10 440 (jari kelingking) - 3.2, untuk 24 330 - 3.6.
Untuk hampir semua bateri, voltan menurun secara beransur-ansur semasa nyahcas. Salah satu ciri unik ialah kestabilan voltan apabila bekerja dengan bateri LiFePO4. Bateri yang dibuat menggunakan teknologi nikel (nikel-kadmium, nikel-logam hidrida) mempunyai ciri voltan yang serupa dengan ini.
Bergantung pada saiz, bateri litium besi fosfat boleh menghantar antara 3.0 dan 3.2 volt sehingga dilepaskan sepenuhnya. Harta ini memberikan lebih banyak kelebihan kepada bateri ini apabila digunakan dalam litar, kerana ia secara praktikal menghapuskan keperluan untuk peraturan voltan.
Voltan nyahcas penuh ialah 2.0 volt, had nyahcas yang direkodkan terendah bagi mana-mana bateri teknologi litium. Bateri ini adalah peneraju dalamhayat perkhidmatan, yang bersamaan dengan 2000 kitaran untuk pengecasan dan pelepasan. Disebabkan oleh keselamatan struktur kimianya, bateri LiFePO4 boleh dicas menggunakan kaedah delta V dipercepatkan khas apabila arus besar dikenakan pada bateri.
Banyak bateri tidak dapat menahan kaedah pengecasan ini, menyebabkan ia menjadi terlalu panas dan rosak. Dalam kes bateri litium-besi-fosfat, menggunakan kaedah ini bukan sahaja mungkin, malah disyorkan. Oleh itu, terdapat pengecas khas khusus untuk mengecas bateri tersebut. Sudah tentu, pengecas sedemikian tidak boleh digunakan pada bateri dengan bahan kimia lain. Bergantung pada faktor bentuk, bateri litium besi fosfat pada pengecas ini boleh dicas sepenuhnya dalam masa 15-30 minit.
Perkembangan terkini dalam bidang bateri LiFePO4 menawarkan bateri pengguna dengan julat suhu operasi yang lebih baik. Jika julat pengendalian standard untuk bateri litium-ion ialah -20 hingga +20 darjah Celsius, maka bateri fosfat besi litium boleh berfungsi dengan sempurna dalam julat -30 hingga +55. Mengecas atau menyahcas bateri pada suhu di atas atau di bawah suhu yang diterangkan akan merosakkan bateri dengan teruk.
Bateri litium besi fosfat kurang terjejas oleh kesan penuaan berbanding bateri litium-ion yang lain. Penuaan ialah kehilangan kapasiti semula jadi dari semasa ke semasa, yang tidak bergantung kepada sama ada bateri digunakan atauberada di atas rak. Sebagai perbandingan, semua bateri litium-ion kehilangan kira-kira 10% kapasiti setiap tahun. Litium besi fosfat kehilangan hanya 1.5%.
Kerugian bateri ini ialah kapasiti yang lebih rendah, iaitu 14% kurang (atau lebih) daripada bateri litium-ion yang lain.
Keselamatan bateri Ferrophosphate
Bateri jenis ini dianggap sebagai salah satu yang paling selamat antara semua jenis bateri sedia ada. Bateri LiFePO4 Lithium Phosphate mempunyai kimia yang sangat stabil, dan mampu menahan beban berat dengan baik semasa nyahcas (dalam operasi rintangan rendah) dan mengecas (semasa mengecas bateri dengan arus tinggi).
Disebabkan fakta bahawa fosfat adalah selamat dari segi kimia, bateri ini lebih mudah untuk dilupuskan selepas mereka menyelesaikan sumbernya. Banyak bateri dengan bahan kimia berbahaya (seperti Lithium-Kob alt) perlu menjalani proses kitar semula tambahan untuk menghapuskan bahaya alam sekitar.
Mengecas bateri litium besi fosfat
Salah satu sebab minat komersial pelabur dalam kimia ferrofosfat ialah keupayaan untuk mengecas dengan cepat, hasil daripada kestabilannya. Sejurus selepas penganjuran pelepasan penghantar bateri LiFePO4, ia diletakkan sebagai bateri yang boleh dicas dengan cepat.
Pengecas khas telah dihasilkan untuk tujuan ini. Seperti yang telah disebutkan di atas, pengecas sedemikian tidak boleh digunakan pada bateri lain, kerana ini akan menyebabkan ia terlalu panas dan akan merosakkan dengan teruk.mereka.
Pengecas khas untuk bateri ini boleh mengecasnya dalam masa 12-15 minit. Bateri ferrophosphate juga boleh dicas dengan pengecas konvensional. Terdapat juga pilihan pengecas gabungan dengan kedua-dua mod pengecasan. Pilihan terbaik, sudah tentu, adalah menggunakan pengecas pintar dengan banyak pilihan untuk mengawal proses pengecasan.
Peranti bateri litium besi fosfat
Bateri LiFePO4 litium-besi-fosfat tidak mempunyai ciri khas dalam struktur dalaman berbanding dengan rakan sejawatannya dalam teknologi kimia. Hanya satu unsur yang telah mengalami perubahan - katod yang diperbuat daripada fosfat besi. Bahan anod ialah Litium (semua bateri Lithium Ion mempunyai anod Litium).
Pengendalian mana-mana bateri adalah berdasarkan keterbalikan tindak balas kimia. Jika tidak, proses yang berlaku di dalam bateri dipanggil proses pengoksidaan dan pengurangan. Mana-mana bateri terdiri daripada elektrod - katod (tolak) dan anod (tambah). Selain itu, di dalam mana-mana bateri terdapat pemisah - bahan berliang yang diresapi dengan cecair khas - elektrolit.
Apabila bateri dinyahcas, ion litium bergerak melalui pemisah dari katod ke anod, mengeluarkan cas terkumpul (pengoksidaan). Apabila bateri dicas, ion litium bergerak ke arah yang bertentangan dari anod ke katod, mengumpul cas (pemulihan).
Jenis bateri litium besi fosfat
Semua jenis bateri pada kimia ini boleh dibahagikan kepada empat kategori:
- LengkapBateri.
- Sel besar dalam bentuk parallelepiped.
- Sel kecil dalam bentuk parallelepipeds (prisma - bateri LiFePO4 pada 3.2 V).
- Sel syiling kecil (pek).
- Bateri silinder.
Bateri dan sel Lithium Iron Phosphate boleh mempunyai voltan nominal berbeza dari 12 hingga 60 volt. Ia mengatasi prestasi bateri asid plumbum tradisional dalam pelbagai cara: masa kitaran jauh lebih tinggi, beratnya beberapa kali lebih rendah, dan ia dicas semula beberapa kali lebih cepat.
Bateri silinder dalam kimia ini digunakan secara berasingan dan dalam rantai. Dimensi bateri silinder ini sangat berbeza: daripada 14,500 (jenis jari) hingga 32,650.
Bateri litium besi fosfat
Bateri Ferrophosphate untuk basikal dan kitaran elektrik patut diberi perhatian khusus. Dengan penciptaan katod besi-fosfat baharu, bersama-sama dengan jenis bateri lain berdasarkan kimia ini, bateri khas keluar, yang, kerana ciri-cirinya yang lebih baik dan berat yang lebih ringan, boleh digunakan dengan mudah walaupun pada basikal biasa. Bateri sedemikian serta-merta mendapat populariti dalam kalangan peminat menaik taraf basikal mereka.
Bateri Lithium Iron Phosphate mampu menyediakan beberapa jam berbasikal tanpa beban, yang merupakan persaingan yang berbaloi untuk enjin pembakaran dalaman, yang juga sering dipasang pada basikal pada masa lalu. Biasanya untuk dataUntuk tujuan tertentu, bateri LiFePO4 48v digunakan, tetapi adalah mungkin untuk membeli bateri untuk 25, 36 dan 60 volt.
Aplikasi bateri ferrophosphate
Peranan bateri dalam kimia ini jelas tanpa ulasan. Prisma digunakan untuk tujuan yang berbeza - bateri LiFePO4 3, 2 v. Sel yang lebih besar digunakan sebagai elemen sistem penampan untuk tenaga suria dan turbin angin. Bateri ferrophosphate digunakan secara aktif dalam pembinaan kenderaan elektrik.
Bateri leper kecil digunakan untuk telefon, komputer riba dan PC tablet. Bateri silinder dengan faktor bentuk berbeza digunakan untuk senapang lembut udara, rokok elektronik, model kawalan radio, dsb.
