I dag finnes det et stort antall batterier med forskjellige typer kjemi. De mest populære batteriene i dag er litium-ion. Denne gruppen inkluderer også litium-jern-fosfat (ferrofosfat) batterier. Mens alle batterier i denne kategorien stort sett er like i tekniske spesifikasjoner, har litiumjernfosfatbatterier sine egne unike egenskaper som skiller dem fra andre batterier laget med litiumionteknologi.
Historien om oppdagelsen av litiumjernfosfatbatteriet
Oppfinneren av LiFePO4-batteriet er John Goodenough, som jobbet i 1996 ved University of Texas med et nytt katodemateriale for litiumion-batterier. Professoren klarte å lage et materiale som er billigere, har mindre toksisitet og høy termisk stabilitet. Blant manglene til batteriet, som brukte den nye katoden, var en lavere kapasitet.
Ingen var interessert i John Goodenoughs oppfinnelse, men i 2003 bestemte A 123 Systems seg for å utvikle denne teknologien, ettersom den betraktet som ganske lovende. Mange store selskaper har blitt investorer i denne teknologien – Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Kjennetegn ved LiFePO4-batterier
Spenningen til ferrofosfatbatteriet er den samme som for andre litium-ion-teknologibatterier. Nominell spenning avhenger av dimensjonene til batteriet (størrelse, formfaktor). For batterier 18 650 er dette 3,7 volt, for 10 440 (små fingre) - 3,2, for 24 330 - 3,6.
For nesten alle batterier faller spenningen gradvis under utlading. En av de unike egenskapene er spenningsstabiliteten når du arbeider med LiFePO4-batterier. Batterier laget med nikkelteknologi (nikkel-kadmium, nikkel-metallhydrid) har spenningsegenskaper som ligner på disse.
Avhengig av størrelse kan et litiumjernfosfatbatteri levere mellom 3,0 og 3,2 volt til det er helt utladet. Denne egenskapen gir flere fordeler til disse batteriene når de brukes i kretser, siden den praktisk t alt eliminerer behovet for spenningsregulering.
Fullutladingsspenning er 2,0 volt, den laveste registrerte utladingsgrensen for et litiumteknologibatteri. Disse batteriene er ledende innenlevetid, som tilsvarer 2000 sykluser for lading og utlading. På grunn av sikkerheten til deres kjemiske struktur, kan LiFePO4-batterier lades ved hjelp av en spesiell akselerert delta V-metode når en stor strøm påføres batteriet.
Mange batterier tåler ikke denne metoden for lading, noe som fører til at de overopphetes og forringes. Når det gjelder litium-jern-fosfat-batterier, er bruk av denne metoden ikke bare mulig, men til og med anbef alt. Derfor finnes det spesielle ladere spesielt for lading av slike batterier. Slike ladere kan selvfølgelig ikke brukes på batterier med annen kjemi. Avhengig av formfaktoren kan litiumjernfosfatbatterier på disse laderne lades helt opp på 15–30 minutter.
Nyligere utvikling innen LiFePO4-batterier tilbyr brukeren batterier med et forbedret driftstemperaturområde. Hvis standard driftsområde for litiumionbatterier er -20 til +20 grader Celsius, kan litiumjernfosfatbatterier fungere perfekt i området -30 til +55. Lading eller utlading av et batteri ved temperaturer over eller under de som er beskrevet, vil skade batteriet alvorlig.
Litiumjernfosfatbatterier påvirkes mye mindre av aldringseffekten enn andre litiumionbatterier. Aldring er det naturlige tapet av kapasitet over tid, som er uavhengig av om et batteri brukes ellerer på hylla. Til sammenligning mister alle litium-ion-batterier omtrent 10 % kapasitet hvert år. Litiumjernfosfat taper bare 1,5%.
Ulempen med disse batteriene er den lavere kapasiteten, som er 14 % mindre (eller så) enn andre litium-ion-batterier.
Ferrofosfatbatterisikkerhet
Denne typen batterier regnes som en av de sikreste blant alle eksisterende batterityper. LiFePO4 litiumfosfatbatterier har meget stabil kjemi, og tåler store belastninger godt ved utlading (ved drift med lav motstand) og lading (ved lading av batteriet med høy strøm).
På grunn av det faktum at fosfater er kjemisk trygge, er disse batteriene lettere å kaste etter at de har utviklet ressursen sin. Mange batterier med farlig kjemi (som litium-kobolt) må gjennomgå ytterligere resirkuleringsprosesser for å eliminere miljøfaren.
Lading av litiumjernfosfatbatterier
En av grunnene til investorenes kommersielle interesse for ferrofosfatkjemi var evnen til å lade raskt, som følge av stabiliteten. Umiddelbart etter organiseringen av transportbåndfrigjøringen av LiFePO4-batterier, ble de plassert som batterier som kan lades raskt.
Spesialladere er produsert for dette formålet. Som allerede nevnt ovenfor, kan slike ladere ikke brukes på andre batterier, da dette vil føre til at de overopphetes og vil skade kraftigdem.
En spesiell lader for disse batteriene kan lade dem på 12-15 minutter. Ferrofosfatbatterier kan også lades med konvensjonelle ladere. Det finnes også kombinerte lade alternativer med begge lademodusene. Det beste alternativet ville selvfølgelig være å bruke smarte ladere med mange alternativer for å kontrollere ladeprosessen.
Litiumjernfosfatbatterienhet
Litium-jern-fosfat LiFePO4-batteriet har ingen spesielle egenskaper i den interne strukturen sammenlignet med sine motstykker innen kjemisk teknologi. Bare ett element har gjennomgått en endring - en katode laget av jernfosfat. Anodematerialet er litium (alle litiumionbatterier har en litiumanode).
Operasjonen til ethvert batteri er basert på reversibiliteten til en kjemisk reaksjon. Ellers kalles prosessene som skjer inne i batteriet oksidasjons- og reduksjonsprosesser. Ethvert batteri består av elektroder - en katode (minus) og en anode (pluss). Inne i ethvert batteri er det også en separator - et porøst materiale impregnert med en spesiell væske - en elektrolytt.
Når batteriet er utladet, beveger litiumioner seg gjennom separatoren fra katoden til anoden, og avgir den akkumulerte ladningen (oksidasjon). Når et batteri lades, beveger litiumioner seg i motsatt retning fra anoden til katoden, og akkumulerer ladning (gjenoppretting).
Typer litiumjernfosfatbatterier
Alle typer batterier i denne kjemien kan deles inn i fire kategorier:
- FullførBatteri.
- Store celler i form av parallellepipeder.
- Små celler i form av parallellepipeder (prismer - LiFePO4-batterier på 3,2 V).
- Små myntceller (pakker).
- Sylindriske batterier.
Litiumjernfosfatbatterier og -celler kan ha forskjellige nominelle spenninger fra 12 til 60 volt. De utkonkurrerer tradisjonelle blybatterier på mange måter: syklustiden er mye høyere, vekten er flere ganger lavere, og de lades opp flere ganger raskere.
Sylindriske batterier i denne kjemien brukes både separat og i en kjede. Dimensjonene til disse sylindriske batteriene er svært forskjellige: fra 14 500 (fingertype) til 32 650.
litiumjernfosfatbatterier
Ferrofosfatbatterier for sykler og elektriske sykler fortjener spesiell oppmerksomhet. Med oppfinnelsen av en ny jern-fosfat-katode, sammen med andre typer batterier basert på denne kjemien, kom det ut spesielle batterier, som på grunn av deres forbedrede egenskaper og lettere vekt praktisk kan brukes selv på vanlige sykler. Slike batterier ble umiddelbart populær blant fans av å oppgradere syklene sine.
Lithium Iron Phosphate-batterier er i stand til å gi flere timers bekymringsløs sykling, som er en verdig konkurranse for forbrenningsmotorer, som også ofte ble installert på sykler tidligere. Vanligvis for dataformål brukes 48v LiFePO4-batterier, men det er mulig å kjøpe batterier for 25, 36 og 60 volt.
Anvendelse av ferrofosfatbatterier
Batterienes rolle i denne kjemien er tydelig uten kommentarer. Prismer brukes til forskjellige formål - LiFePO4 3, 2 v batterier. Større celler brukes som elementer i buffersystemer for solenergi og vindturbiner. Ferrofosfatbatterier brukes aktivt i konstruksjonen av elektriske kjøretøy.
Små flate batterier brukes til telefoner, bærbare datamaskiner og nettbrett. Sylindriske batterier av forskjellige formfaktorer brukes til airsoft-våpen, elektroniske sigaretter, radiostyrte modeller osv.
