Акумулятор батареї lifepo4. Lifepo4 акумулятори характеристики. Введення батарей в експлуатацію

Що таке LiFePO4 АКБ

LiFePO4 це мінерал, сімейства олівін, що зустрічається в природному середовищі. Датою народження LiFePO4 акумуляторів вважається 1996, коли в Техаському Університеті вперше було запропоновано використання LiFeP04 в електроді акумулятора. Мінерал не токсичний, відносно дешевий і зустрічається у природному середовищі.

LiFEPO4 відноситься до підвиду літієвих акумуляторів і використовують ту ж технологію отримання енергії, що і літієві батареї, тим не менш, вони не є 100% літієвими (літій-іонними) батареями.

У зв'язку з тим, що технологія з'явилася відносно недавно, єдиного стандарту оцінки якості LiFEPO4 батарей не існує, так само як і прямих звичних нам аналогій з показниками свинцево-кислотних акумуляторів.

Через відсутність єдиного стандарту на LFTP батареї на ринку існує маса різновидів елементів LFP і батареї, що їх використовують з різними характеристиками та хімією всередині, всі вони називаються LFP або літієвими батареями, але працюють по-різному. Не намагаючись осягнути неосяжне ми зробимо акцент на тому, що гарантовано можуть наші батареї.

Літій-залізо-фосфатні батареї Aliant мають такі практичні переваги:

величезна кількість циклів перезаряду, більша ніж у літій-іонних батарей і свинцевих батарей,
батарея витримує 3000 циклів заряду зі стану 70% розрядженості та 2000 циклів зі стану 80% розрядженості, що забезпечує термін служби батареї до 7 років, ми надаємо безумовну 2-річну гарантію на батареї ALIANT. У середньому батарея розрахована на 12 000 пусків стартера.

високий струм обертання стартера, при -18С батарея забезпечує стартер потужністю, що відповідає середньої нової свинцевої батареї, але при +23C потужність, яким може постачатися стартер вдвічі вище свинцевої батареї. Висока потужність, що віддається, негайно відчувається при запуску мотора, стартер обертається швидко, як на свіжій свинцевій батареї.

вага - ALIANT батареї в 5 разів легше за свинцеві

• габарити - батареї в 3 рази менше свинцевих аналогів, тому всього 3 батареї закривають весь модельний ряд мотоциклів

швидкий заряд - у середньому батареї заряджаються на 50% протягом перших 2 хвилин, 100% заряд протягом 30 хвилин, це що через 30 хвилин поїздки - батарея заряджена на 100%, тобто. фактично ваша батарея завжди заряджена на 100%

стабільна напруга розряду - під час розряду батарея до останнього тримає напругу, близьку до 13.2В, потім після розряду відбувається різке падіння напруги - батарея, в якій залишилося 40% заряду, буде швидко крутити стартер

стабільна напруга розряду - під час розряду батарея до останнього тримає напругу, близьку до 13.2В, потім після розряду відбувається різке падіння напруги

• батарея само-розряджається менш ніж 0.05% щодня, тобто. може спокійно простояти на полиці рік без підзаряду і не втративши своїх характеристик запустити мотор і потім зарядитися до близького до 100% стану
• може перебувати в розрядженому стані без серйозних наслідків для подальшої продуктивності, поріг розряду 9.5В, поки напруга на терміналах батареї не опустилася нижче 9.5В - батарея може бути заряджена та повернена в початковий стан

робота при наднизьких температурах. Ми зробили особливий акцент на роботу батарей при наднизьких температурах, деякі досвідчені мотоциклісти, яким довелося використовувати LFP батареї інших виробників помітили, що з температурою продуктивність LFP батарей різко падає. Так при +3 градусах, бадьорого обертання стартера вже немає, а за мінусу, батарея "засинає" і прокинеться тільки після прогріву, в міру віддачі енергії. Завдяки спеціальній хімії – наші батареї позбавлені цього недоліку. Хоча потужність батарей при -18С падає майже в 2 рази - її все одно достатньо щоб бадьоро крутити стартер. Батарея розрахована працювати при температурах до -30С, при температурах від -3 і від батареї мають надлишок потужності. У діапазонах температур від -18 до -30С батарея крутитиме стартер, але відчуватиметься як напіврозряджена свинцева батарея.

робота в будь-якому положенні, батареї немає рідин, вона може використовуватися в будь-якому положенні, так само як і гелеві батареї

• рівномірний заряд всіх 4 елементів усередині за допомогою BMS (Batery Management System – Система Управління Батарей) контролера, вбудованого в батарею. Всередині батареї 4 елементи, послідовно з'єднані, кожна по 3.3V, номінальна напруга 13.3В, тим не менш, заряджається батарея через 2 терміналу. Цей спосіб заряду підходить для свинцевих батарей, але не підходить для LFP - внутрішні елементи залишаються завжди недозарядженими, що збільшує ймовірність їх виходу з ладу, для того щоб LFP елементи в послідовному з'єднанні заряджалися рівномірно в батарею вбудована електронна схема, що розподіляє заряд, що приходить на 2 термінала по 4 елементам усередині батареї рівномірно

широкий температурний діапазон – від -30С до +60С

Принципові фізичні відмінності батарей LiFePO4 від свинцевих аналогів

Як і сказано раніше, в LiFePO4 батареях та свинцевих батареях різна хімія, і щоб розуміти вашу батарею потрібно знати в чому криються відмінності.

основна відмінність стосується ємності. Зрозуміти відмінності в батареях можна на прикладі: якщо підключити стартер до LiFEP04 батареї і свинцевої батареї і почати його крутити то за той же час LiFEPO4 батарея прокрутить стартер чи не в 1.5 більше, практично не знижуючи швидкості обертання ніж свинцево-кислотна батарея, якщо ви раніше користувалися свинцевою батареєю то у вас буде до останнього створюватися враження що в батареї залишилося дуже багато заряду, проте батарея, насправді, може бути вже майже розряджена, падіння швидкості обертання не відбуватиметься плавно, як у випадку свинцевої батареї, а станеться стрибком після падіння напруги нижче 12в. Якщо брати свинцеву батарею в 7А/год і LiFEPO4 батарею схожої ємності, то кількість обертань стартера (по суті - навантаженні) до повного виснаження за перші 10 хвилин у LiFEP04 буде набагато більше, але протягом наступних 5 хвилин батарея вичерпається, тоді як свинцева батарея зможе крутити стартер до 20 хвилин. Таким чином, у всіх практичних випадках життя при температурах від -18С LiFEPO4 батарея виграє у свинцевих батарей, крім випадку, коли генератор вийшов з ладу. У цьому випадку без генератора на свинцевій батареї можна протягнути довше ніж на LiFePO4.

перенапруга. При перевищенні напруги заряду вище за допустимий LiFEPO4 і свинцево-кислотні батареї поводяться по-різному. Свинцево-кислотна батарея починає кипіти. У LIFEPO4 батареях відбуваються незворотні хімічні реакції. На ринку не існує мотоцикла, який би давав напругу, здатну вивести LIFEPO4 батарею з ладу, проте в дуже рідкісних випадках, коли реле регулятора виходить з ладу таким чином, що напруга на клемах акумулятора знаходиться в діапазоні від 15 до 60В - LIFEP04 батарея буде пошкоджено.

температури. LIFEP04 батареї не люблять низьких температур, в наших батареях ми використовуємо спеціальні елементи, здатні працювати при температурах до -30С, проте після -18С продуктивність LIFEPO4 батареї падає таким чином, що свинцева батарея видає більше потужності ніж наша. Якби не спеціальна хімія в елементах, то вже за +4 градусів LIFEPO4 батарея втрачала б продуктивність.

Запитайте у службу підтримки: Ця адреса електронної пошти приховується від різних спамерських пошукових роботів. У вас має бути включений JavaScript для перегляду.

Максимальна в галузі кількість циклів заряду-розряду, вдвічі менша ємність для досягнення тих же електричних характеристик порівняно зі свинцево-кислотними, швидкий заряд великими струмами та стабільна напруга розряду, можливість автоматичного контролю параметрів – ось переваги літій-залізофосфатних акумуляторів. Широка лінійка цих виробів, що випускаються компанією EEMB, застосовується в системах електроживлення базових станцій стільникового зв'язку та автоматичних метеостанцій, сонячних енергосистемах, системах аварійного енергопостачання, харчування промислових електроприводів та електротранспорту.

В останні роки питання щодо удосконалення мобільних джерел енергії як ніколи актуальне. Ще 10-15 років тому він не стояв так гостро. Але найкраще – ворог хорошого, і підвищення мобільності міського жителя, тобто. З переходом від стаціонарного комп'ютера до ноутбука, від простого мобільного телефону до смартфона, запити до мобільних джерел енергії різко зросли.

З мініатюризацією побутової електроніки її розробники повинні витримувати загальний напрямок, зменшуючи розміри джерел живлення та збільшуючи їх ємність. Однак виникає питання про зміну не тільки ємності батарей, а й швидкості їхньої перезарядки та довговічності. Адже якщо батарея відновлюватиме заряд майже миттєво, то вже не так критично важливо, скільки годин без підзарядки може працювати пристрій.

Ємність акумулятора, а також його здатність до багаторазової перезарядки також важлива для:

• автономних пристроїв, орієнтованих тривалу роботу без обслуговування – метеостанцій, гідропостів, ґрунтових станцій;
• систем альтернативної енергетики – сонячних та вітрогенераторів;
• електротранспорту - гібридних автомобілів, навантажувачів, електрокарів.

Практично в усіх випадках акумулятори експлуатуються в умовах, далеких від ідеальних: при низьких температурах, неоптимальних або неповних циклах заряду, високої ймовірності глибокого розряду.

Серед сучасних акумуляторів особливе місце посідають літієві. Літій має величезний ресурс зберігання енергії, тому використання літій-іонних акумуляторів у ролі накопичувачів енергії для сонячних електростанцій та інших джерелах ВДЕ є найбільш вигідним, порівняно з кислотно-свинцевими акумуляторами або іншими типами АКБ. Особливе місце серед акумуляторів на основі іонів літію займають літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4).

Вперше LiFePO4 в якості катода для літій-іонного акумулятора був застосований в 1996 професором Джоном Гуденафом з Техаського Університету. Даний матеріал зацікавив дослідника тим, що в порівнянні з традиційним LiCoO2 він має значно меншу вартість, є менш токсичним і більш термостійким. Але недолік його – менша ємність. І лише у 2003 році компанія A123 Systemпід керівництвом професора Цзян Йе-Міна зайнялася дослідженням літій-залізофосфатних акумуляторів (LiFePO4).

Основні властивості літій-залізофосфатних акумуляторів

Літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4) є підвидом літій-іонних батарей, в якому як катод використовується фосфат заліза. Їх без перебільшення можна назвати вершиною технології силових акумуляторів. Даний тип акумуляторів за деякими параметрами, зокрема за кількістю циклів зарядки-розрядки, перевершує всі інші.

На відміну від інших літій-іонних, акумулятори LiFePO4, як і нікелеві, мають дуже стабільну напругу розряду. Напруга на виході під час розряду залишається близько до 3,2 В, поки заряд акумулятора не буде повністю вичерпано. Це може спростити або навіть усунути необхідність регулювання напруги в ланцюгах.

У зв'язку з постійною напругою 3,2 на виході чотири акумулятори можуть бути з'єднані послідовно для отримання номінальної напруги на виході 12,8, що наближається до номінальної напруги свинцево-кислотних акумуляторів з шістьма осередками. Це, поряд із хорошими характеристиками безпеки літій-залізофосфатних акумуляторів, робить їх гарною потенційною заміною для свинцево-кислотних акумуляторних батарей у таких галузях як автомобілебудування та сонячна енергетика.

• При повторних циклах заряду/розряду повністю відсутній ефект пам'яті
• Літій-залізофосфатні акумулятори мають тривалий термін служби (понад 4600 циклів при глибині розряду 80%)
• Вони мають високу питому енергоємність: щільність енергії досягає 110 Вт год/кг)
• Їм властивий широкий температурний діапазон експлуатації (-20 ... 60 ° С)
• Ці акумулятори не потребують обслуговування
• Є можливість швидкого заряду акумуляторів: за 15 хвилин – до 50%
• Надійність та безпека літій-залізофосфатних акумуляторних батарей підтверджені міжнародними сертифікатами.
• Вони мають високу ефективність: 93% при запуску 30…90%
• Дозволяється висока швидкість розряду струмом до 10 С (десятиразовий номінальний струм)
• Ці акумулятори екологічні та не становлять небезпеки для людини та навколишнього середовища при утилізації.
• На відміну від свинцевих акумуляторів, літій-залізофосфатні вдвічі легше за тієї ж ємності

Недоліки порівняно зі свинцево-кислотними батареями:

• більш висока вартість;
• необхідність спеціальної схеми контролю заряду-розряду.

Літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4) трохи програють літій-полімерним енергоємністю (рисунок 1). Але однією з сильних сторін є стабільність матеріалу, що дозволяє створювати акумуляторні батареї, що витримують набагато більше циклів розряду/заряду (більше 2000), та швидке заряджання. Завдяки цим особливостям ці акумулятори оптимально використовувати в електричному транспорті.

На російському ринку особливе місце серед постачальників акумуляторів на основі іонів літію займає компанія EEMB. Вона випускає кілька груп літій-залізофосфатних акумуляторів (рисунок 2), що різняться між собою за електричними та конструктивними параметрами:

• модульні системи акумуляторів;
• акумулятори для телекомунікаційних пристроїв;
• джерела енергії для «розумного дому»;
• тягові акумулятори для електротранспорту

а) модульні системи акумуляторів	б) акумулятори для телекомунікаційного обладнання	в) акумулятори для систем аварійного харчування та автономних систем електропостачання	г) тягові акумулятори для електротранспорту

Літій-залізофосфатні акумулятори при розряді мають дуже стабільну вихідну напругу, доки елемент не розрядиться повністю. Потім напруга різко зменшується.

На малюнку 3 наведені розрядні криві акумулятора, зняті на різних струмах розряду (0,2...2С) за нормальних температурних умов. Як видно з графіка, особливістю літій-залізофосфатного акумулятора є слабка залежність ємності від величини розряду струму. При розряді малим струмом (0,2С) та при розряді підвищеним струмом (2С) ємність акумулятора практично не змінюється і залишається рівною 10 А год (номінальна ємність зазначеного акумулятора).

Дуже важливо не допускати розряду осередку до рівня менше 2,0 В, інакше відбудуться незворотні процеси, які призведуть до різкої втрати номінальної ємності. І тому служить контролер розряду. Компанія EEMB виробляє акумулятори як з наявністю, так і відсутністю захисної схеми. Наявність схеми захисту від розряду та перевищення напруги заряду кодується в найменуванні абревіатурою PCM в кінці, наприклад, LP385590F-PCM.

Розглянемо залежність кількості циклів «заряд-розряд» від величини розрядного струму та глибини розряду. На малюнку 4 наведено експериментальні дані. З них видно, що при повному розряді втрата ємності акумулятора на 20% відбувається при кількості циклів не менше 2000 (струм розряду 1C). Якщо глибину розряду обмежити рівнем 80% у кожному циклі, то при проведенні приблизно 1500 подібних циклів зниження ємності акумулятора від початкової величини практично не спостерігалося (струм розряду 0,5С).

Останнє покоління літій-залізофосфатних АКБ виробництва компанії EEMB на відміну від існуючих свинцево-кислотних акумуляторів не потребує частої заміни та обслуговування. Як правило, літій-залізофосфатний АКБ – сучасний акумулятор, що витримує понад 2000 циклів заряду-розряду, абсолютно нечутливий до режимів хронічного недозаряду. Найчастіше він має вбудовану плату управління акумуляторною батареєю (Battery Management System). Заряд здійснюється постійною напругою та постійним струмом без стадій.

У таблиці 1 показані основні параметри одноелементних літій-залізофосфатних акумуляторів EEMB. Номінальна ємність цього типу акумуляторів знаходиться в межах 600...36000 мА год (вага - 15...900 грам відповідно). Одноелементні Li-FePO4-акумулятори найчастіше застосовуються у приладах з автономним живленням. Ці акумулятори допускають розряд високим струмом до 10С. Після 2000 циклів заряду-розряду струмом 1С залишкова ємність становить близько 80%.

Таблиця 1. Одноелементні LiFePO4-акумулятори EEMB

Використовуючи модульні системи з окремими осередками, що мають підвищену ємність, параметри яких наведені в таблиці 2, можна зібрати акумуляторний блок необхідної ємності та вихідної напруги.

Таблиця 2. Основні параметри модульних систем Li-FePO4

Також модульні системи оснащені системою управління живленням (BMS), яка допускає розряд високої потужності і має безліч контрольних і захисних функцій. Модулі з інтегрованою системою моніторингу забезпечують високий рівень безпеки всієї системи та навколишнього середовища. Рекомендовані сфери застосування:

• системи аварійного та безперебійного живлення;
• базові станції

Телекомунікаційні системи живлення вимагають від акумуляторів невеликих розмірів, малої ваги, великої кількості циклів перезаряджання, високої питомої ємності, широкого діапазону робочих температур та простоти обслуговування. Літій-залізофосфатні акумулятори цілком відповідають цим вимогам. У таблиці 3 наведено основні параметри акумуляторів EEMB для телекомунікаційних систем.

Таблиця 3. Акумулятори для телекомунікаційних систем живлення

Приклад номенклатурного запису: 4P5S – чотири паралельно включені зборки (кожна збірка складається з п'яти послідовно включених акумуляторів), P – Parallel, паралельне включення, S – Serial, послідовне включення.

В основному акумулятори даних серій застосовуються в:

• системах живлення постійного струму;
• пристрої забезпечення безперебійного живлення (UPS);
• високовольтних системах живлення постійного струму (240/336 В).

Характеристики акумуляторних батарей для джерел та систем безперебійного живлення для «розумного будинку» (UPS/ДБЖ) наведені в таблиці 4, а зовнішній вигляд зображений на малюнку 3в.

Таблиця 4. Акумулятори для ДБЖ «розумного дому»

Літій-залізофосфатні акумулятори EEMB Super Energy серії SLM повністю замінюють звичайні свинцево-кислотні та гелієві акумулятори. Вони не вимагають обслуговування, на 80% легше і вп'ятеро довговічніше свинцево-кислотних акумуляторів та їх аналогів.

Тягові акумулятори для електромобілів - це батарея, що перезаряджається, для установки в автомобілях на електричній тязі. Ключовими особливостями акумуляторів для електромобілів є мала вага, компактний розмір та велика енергоємність, що дозволяє зменшити вагу самого електромобіля та дає можливість швидкого заряджання.

Компанія EEMB пропонує асортимент акумуляторів для електротранспорту різних категорій (таблиці 5, 6).

Основні параметри літій-залізофосфатних акумуляторів, що застосовуються в автомобілях для гольфу, та аналогічних акумуляторів серії GOLF CART наведені в таблиці 5. Ці акумулятори допускають паралельне та послідовне з'єднання осередків, завдяки чому можна легко змінювати номінальну ємність та напругу.

Таблиця 5. Параметри акумуляторів серії GOLF CART

Параметри акумуляторів Li-FePO4 для електровелосипедів (серія E-bike) наведено у таблиці 6.

Таблиця 6. Параметри акумуляторних батарей серії E-bike

За вимогами клієнта на замовлення можуть бути виготовлені інші варіанти. Дані серії акумуляторів також випускаються у збірках, де одиночні елементи з'єднані послідовно або паралельно. Габаритні розміри одного елемента складання цієї серії становлять 9,1 х67, 5х222 мм.

У таблиці 7 наведено параметри літій-залізофосфатних акумуляторів для електричних скутерів та електроінструментів. Акумулятори серії E-scooter мають невеликі розміри, мають високий допустимий струм розряду, великий термін служби, високу щільність енергії, відсутність ефекту пам'яті, що забезпечує популярність цих акумуляторів у приладах, де необхідно автономно живити електродвигуни.

Таблиця 7. Параметри акумуляторів серії E-scooter

У таблиці 8 наведено параметри літій-залізофосфатних акумуляторів для електромоторолерів серії E-motorcycle. Номінальна напруга всіх акумуляторів цієї серії становить 48 В. Мінімальне значення номінальної ємності – 9 А год. при вазі 4 кг. Максимальне значення ємності – 90 А год за вагою 40 кг. Розміри одного елемента – 7,5 х67х220 мм.

Таблиця 8. Параметри акумуляторних батарей серії E-motorcycle

Порівняльні характеристики LiFePO4-акумуляторів

На об'єктах малої енергетики в режимах постійного циклування літій-залізофосфатні акумулятори за рахунок можливості глибокого розряду та великої кількості циклів заряду-розряду дають відчутні переваги в обслуговуванні об'єкта.

Акумуляторні модулі мають вбудований захист від перенапруги, низького заряду, підвищених струмів. Вони сумісні з усіма приладами, у тому числі інверторами та зарядними пристроями, що працюють зі свинцево-кислотними акумуляторами. Спочатку ціна на літій-залізофосфатні АКБ видається досить високою. Однак при розрахунку ємності АКБ для роботи в режимі циклування з'ясовується, що у разі застосування LiFePO4-акумуляторів достатньо АКБ приблизно в 2-2,5 рази меншої ємності, ніж для свинцево-кислотних акумуляторів (включаючи свинцево-гелієві). Це можливо за рахунок того, що літій-залізофосфатні акумулятори допускають заряджання вищими струмами, ніж свинцево-кислотні (1С проти типових для свинцево-кислотних 0,1…0,2С). Внаслідок цього масив сонячних панелей, наприклад, при тому ж вихідному струмі масиву і необхідний час заряду, можна навантажувати на менш ємний, ніж свинцево-кислотний, літій-залізофосфатний акумулятор. Найменша ємність на розряд компенсуватиметься швидшими циклами заряду, тим більше що ресурс за циклами «заряд-розряд» у середньому на порядок більший. Сюди додається набагато повільніше падіння ємності при циклах перезарядки.

Розглянемо приклад.Якщо ми раніше використовували свинцево-кислотний АКБ AGM/GEL 150 А год в режимі циклування, то для його заміни без втрати експлуатаційних характеристик буде достатньо АКБ типу LiFePO4 ємністю 60 А год. При правильному розрахунку 1 до 2,5 вартість АКБ LiFePO4 всього на 25 …35% більше, ніж свинцево-кислотних АКБ. При цьому літій-залізофосфатні АКБ у середньому матимуть кращі експлуатаційні характеристики порівняно зі свинцево-кислотними.

У режимі накопичення та наступного розряду при однакових розрядних струмах літій-залізофосфатні акумулятори можуть надати перевагу в ємності в 2,5 рази, що легко показати на прикладі.

Як правило, ємність акумулятора вибирається виходячи з можливого часу відсутності основної енергії та споживаної потужності навантаження.

Наприклад, якщо нам потрібно запитати навантаження 2 кВт протягом 1 години, то, відповідно, потрібен запас енергії, як мінімум, у 2 кВт год. - Розряд). Для акумулятора або набору акумуляторів з вихідною напругою 48 В необхідна розрахункова ємність складе приблизно 42 А ч. Струм при розряді приблизно дорівнює 1С (42 А). Однак слід врахувати, що в прикладі слід вважати розряд не постійним струмом, а постійною потужністю, при цьому при розряді АКБ струм розряду буде збільшуватися. У режимі розряду постійною потужністю (2 кВт) свинцево-кислотний АКБ (48 В/40 А год) здатний пропрацювати трохи більше 30 хвилин (при глибокому розряді – до 40,8 У).

Щоб навантаження впевнено відпрацювало одну годину на свинцевому акумуляторі, буде потрібно його ємність приблизно вдвічі більше спочатку розрахованої - близько 85 А ч. З іншого боку, розряд залізо-фосфатного акумулятора струмом 1С або вище не призводить до істотного зниження його ємності - вона залишається на рівні номінальної (рисунок 3). З цього видно, що можна досягти відмінності в ємності двох типів АКБ в два рази. Також необхідно взяти до уваги, що при роботі свинцево-кислотного АКБ в режимі циклування його ємність знизиться на 20% вже при 150...200 циклах заряду-розряду, тому щоб це компенсувати, слід спочатку вибрати акумулятор з ємністю на 20% вище. Виходить, що умови раніше поставленого завдання будуть виконані протягом перших 6 місяців при ємності свинцево-кислотного АКБ в 102 А ч. З іншого боку, слабка залежність ємності залізофосфатного АКБ дозволить обійтися практично розрахунковою ємністю 42 А ч. Як бачимо, різниця в потрібній між двома типами АКБ становить близько 25 разів.

Літій-залізофосфатні акумулятори легко приймають потужний зарядний струм. Тому, навантаживши на них втричі потужніший (щодо свинцево-кислотних АКБ) масив сонячних батарей, можна зарядити їх за короткий час, що дорівнює 2...4 годин. А беручи до уваги нечутливість до глибокого розряду та хронічного недозаряду, ці батареї незамінні в зимовий період, особливо з урахуванням того факту, що літій-залізофосфатні АКБ мають вищий ККД 95% (на відміну від 80% у свинцево-кислотних АКБ), а отже, в похмуру та дощову погоду ці АКБ заряджаються швидше (таблиця 9).

Таблиця 9. Порівняння літій-залізофосфатних та свинцево-кислотних акумуляторів

Висновок

У режимах циклування використання літій-залізофосфатних акумуляторів вигідніше, оскільки для досягнення енергетичних та експлуатаційних параметрів достатньо приблизно вдвічі меншої ємності, ніж у свинцево-кислотних. Не меншу цінність є нечутливість до недозаряду, підвищений ККД і прискорений заряд великими струмами.

Літій-залізофосфатні акумулятори рекомендується використовувати в сонячних енергосистемах, що працюють в умовах короткого світлового дня, що є особливо актуальним для середньої смуги Росії, північних регіонів, а також гірських районів. Тривалий термін служби (велика кількість циклів «заряд-розряд») літій-залізофосфатних акумуляторів дозволяє суттєво скоротити витрати на їх обслуговування та заміну, що є актуальним, наприклад, для автоматичних станцій спостереження за погодними умовами та систем аварійного живлення базових станцій стільникового зв'язку. Збільшення періоду між плановою зміною акумуляторів призводить до економії на оплаті праці бригади обслуговування, і навіть на дорожніх витратах (особливо у тому випадку, якщо устаткування встановлено у важкодоступних місцях). Зниження накладних витрат на обслуговування з лишком компенсуватиме відносно високу вартість літій-залізофосфатного акумулятора.

Акумулятори даного типу можуть бути успішно застосовані в телекомунікаційній техніці (базове телекомунікаційне обладнання та мобільні пристрої), джерелах безперебійного живлення, системах аварійного енергопостачання, системах живлення електроприводів та електротранспорту.

Виробник акумуляторів – компанія EEBM – здійснює ретельний контроль якості продукції та має можливість виконання акумуляторних складання на замовлення за вимогами клієнта.

Література

1. http://www.eemb.com.
2. http://www.eemb.com/products/rechargeable_battery/lifepo4_battery/lifepo4_battery.html.

Сучасна електроніка пред'являє все більш високі вимоги до потужності та ємності джерел енергії. У той час як нікель-кадмієві та нікель-металогідридні акумулятори наблизилися до своєї теоретичної межі, літій-іонні технології знаходяться тільки на початку шляху

Li-Fe (літій фосфатні) акумулятори відрізняються не тільки великою ємністю, а й швидкістю заряджання. За 15 хвилин можна повністю зарядити акумулятор. До того ж, такі акумулятори допускають у 10 разів більше циклів зарядки-розрядки, ніж звичайні моделі. Ідея Li-Fe акумулятора полягає в активізації літієво-іонного обміну між електродами. За допомогою наночастинок вдалося розвинути обмінну поверхню електродів та отримати більш інтенсивний іонний потік. Щоб унеможливити занадто сильне нагрівання та можливий вибух електродів, автори розробки застосували в катодах замість літію/оксиду кобальту літій/фосфат заліза. Недостатня електропровідність нового матеріалу компенсується введенням наночастинок алюмінію, марганцю або титану.

Для заряду Li-Fe акумуляторів повинен застосовуватися спеціальний зарядний пристрій з маркуванням, на якому написано, що цей тип зарядного пристрою здатний працювати з Li-Fe акумуляторами, інакше ви занапастите акумулятор!

Переваги

• Безпечний міцний корпус, на відміну від оболонок Li-Po акумуляторів
• Надшвидкий заряд (при струмі 7А повний заряд за 15 хв!)
• Дуже великий струм віддачі 60А – робочий режим; 132А - короткочасний режим (до 10-ти секунд)
• Саморозряд 3% за 3 роки
• Працюють на холоді (до -30 гр. С) без втрати робочих властивостей
• Напрацювання на відмову 1000 циклів (у троє більше, ніж у нікелевих акумуляторів)

Недоліки

• Вимагають спеціального зарядного пристрою (не сумісні з зарядниками LiPo)
• Тяжче, ніж Li-Po
  

Трохи історії

Li-ion акумулятори вдвічі перевершують NiMH аналоги за ємністю та майже втричі – за питомою потужністю. Щільність енергії Li-ion утричі вища, ніж у NiMH. Li-ion витримує дуже високі струми розряду, які батареї NiMH не здатні тримати навіть теоретично. Також NiMH малопридатні для потужних переносних інструментів, для яких характерні високі імпульсні навантаження, довго заряджаються і живуть зазвичай не більше 500 циклів. Зберігання NiMH – ще одна серйозна проблема. Ці акумулятори страждають від дуже високого саморозряду - до 20% на місяць, а Li-ion цей показник дорівнює всього 2-5%. NiMH акумулятори піддаються так званому ефекту пам'яті, властивому також NiCd батареям.

Але і в Li-ion батарей є свої недоліки. Вони дуже дорогі, вимагають складної багаторівневої електронної системи керування через схильність до незворотної деградації при надто глибокому розряді або самозайманні при високих навантаженнях. Цим вони завдячують основному електродного матеріалу – кобальтату літію (LiCoO2). Вчені вже кілька років б'ються над пошуками заміни кобальту. Як кандидати на посаду головного електродного матеріалу майбутнього виступають різні сполуки літію – манганати, титанати, станнати, силікати та інші. Але безумовним фаворитом сьогодні вважається ферофосфат літію Li-Fe, отриманий вперше ще 1996 року професором Джоном Гуденафом з Техаського університету. Довгий час ця тема припадала пилом на полиці, оскільки Li-Fe нічим видатним, крім дешевизни, не відрізнявся і його потенціал залишався невивченим. Все змінилося у 2003 році з появою компанії A123 Systems.

Характеристики Li-Fe акумуляторів

Як і всі акумулятори Li-Fe має кілька основних електричних параметрів:

Напруга повністю зарядженого елемента:У Li-Fe становить близько 3.65В, У зв'язку з особливостями даної технології ці елементи не сильно бояться перезаряду (принаймні він не викликає загоряння та вибуху як це відбувається з елементами на основі кобальтату літію Li-ion, Li-pol) хоча виробники Вкрай не рекомендують заряд вище 3.9В і лише кілька зарядів до 4.2В за весь час життя елемента.

Напруга повністю розрядженого елемента:Тут рекомендації виробників дещо розходяться, дехто рекомендує розряджати елементи до 2,5В, деякі до 2,0В. Але в будь-якому випадку по практиці експлуатації всіх типів акумуляторів встановлено що менше глибина розряду тим більше циклів цей акумулятор може пережити, а кількість енергії, що припадає на останні 0,5В розряду (для Li-Fe) становить лише кілька відсотків від його ємності.

Напруга середньої точки:у елементів даної технології у різних виробників варіюється (заявляється) від 3.2 до 3.3в. Напруга середньої точки ця напруга яка обчислюється на підставі кривої розряду і призначена для обчислення габаритної ємності акумулятора яка виражається в Wh (ват годинник) для цього напруга середньої точки множать на ємність по струму тобто наприклад у вас є елемент, що має ємність 1.1Ач і напруга середньої точки 3.3В його габаритна ємність дорівнює 3.3*1.1=3.65Wh. (Багато часто плутають напругу середньої точки з напругою повністю зарядженого елемента.)

У зв'язку з цим хотілося б звернути увагу на батареї ТТХ, а точніше на напругу середньої точки 36В і 48В Li-Fe батареї. Так ось напруга в 36В і 48В зазначені умовно в прив'язці до більш звичної для багатьох свинцево-кислотної батареї, а точніше до напруги середньої точки 3 або 4 свинцево-кислотних батарей на 12В послідовно з'єднаних. У Li-Fe батареї на 36В послідовно підключені 12 осередків (елементів) що становить 3.2*12=38.4В (для 48В батареї 3.2*16=51.2В), що дещо вище за середні точки свинцево-кислотних батарей, тобто при рівних ємностях ( в Ач) Li-Fe батарея має більшу габаритну ємність, ніж свинцево-кислотна батарея.

На даний момент основною виробничою базою для виготовлення Li-Fe елементів є Китай. Там розташовані заводи як відомих фірм (A123System, BMI), і заводи нікому невідомих компаній. Багато продавців готових батарей (що торгують ними в роздріб) заявляють, що вони є і виробниками самих елементів, що насправді виявляється неправдою. Великі виробники елементів, що їх виробляють тиражами в мільйони штук на рік, не зацікавлені в роботі з роздрібними клієнтами і просто ігнорують питання про продаж десятків штук елементів, або пропонують зробити закупівлю в об'ємах, від кількох тисяч штук. Також є невеликі підприємства, на яких напівкустарним способом виготовляють елементи невеликими партіями, але якість подібних елементів вкрай низька, причина тому: відсутність високоякісних матеріалів, обладнання та низька технологічна дисципліна. Такі елементи мають дуже великий розкид за ємністю та внутрішнім опором у межах навіть однієї партії. Так само на ринку складання готових батарей присутні елементи, випущені великими виробниками, але через те, що вони не пройшли відбраковування за певними параметрами (ємність, внутрішній опір, падіння напруги при зберіганні), вони не потрапляють на ринок і повинні пройти утилізацію. Ось ці елементи є основою для складання батарей дрібними кустарними підприємствами. Основна відмінність подібних елементів від елементів кондиційної якості, випущеної великими виробниками, — це відсутність маркування на кожному елементі. Маркування наноситься на заводі виробника при фінальних тестах і служить ідентифікатором заводу виробника, дати та зміни виготовлення. Ця інформація необхідна для великих виробників, щоб надалі відстежувати якість елементів під час експлуатації та у разі претензій мати можливість знайти причину проблеми. Як ви самі розумієте для тих, хто випускає елементи в кустарних умовах, сенсу в подібній операції немає.
За цими посиланнями можна переглянути тести найбільш відомих виробників елементів:

• http://www.zeva.com.au/tech/LiFePO4.php

До речі що цікаво за результатами перевірок майже всі виробники заявляють ємність більше, ніж вона є в наявності (виняток тільки у A123 system), а Huanyu взагалі на чверть нижче заявленої.

Несподіване відкриття

A123 Systems – незвичайна компанія. У розмовах її співробітники, від рядового інженера до президента, часто повторюють одну фразу, яку не часто почуєш у наші дні: «Ми перебуваємо лише на початку дороги. Пройшовши нею до кінця, ми перевернемо світ!» Історія A123 Systems почалася наприкінці 2000 року в лабораторії професора Йєт Мін Чанга з Массачусетського технологічного інституту (MIT). Чанг, який тривалий час працював над Li-ion технологіями, майже випадково виявив приголомшливий феномен. За певного впливу на колоїдний розчин електродних матеріалів структура батареї починала самовідтворюватися! Сили тяжіння та відштовхування залежали від безлічі факторів – розмірів, форми та кількості самих частинок, властивостей електроліту, електромагнітного поля та температури. Чанг провів детальні дослідження фізико-хімічних властивостей електродних наноматеріалів та визначив базові параметри запуску процесу спонтанної самоорганізації. Отримані батареї мали питому ємністю, що на третину перевищує ємність звичайних батарей на основі кобальтату літію, і витримували сотні циклів заряду-розряду. Мікроструктура електродів, створена природним шляхом, дозволяла на порядок збільшити загальну площу активної поверхні та прискорити іонообмін, що підвищувало ємність і продуктивність батареї.

Самоорганізація за методом Чанга виглядає наступним чином: суміш наночастинок оксиду кобальту та графіту поміщається в корпус майбутньої батареї, додається електроліт та створюються необхідні зовнішні умови – температура, електромагнітне поле та тиск. Частинки оксиду кобальту притягуються одна до одної, але відштовхують частки графіту. Процес триває доти, доки сили тяжіння та відштовхування не досягнуть рівноваги. Через війну утворюється пара анод–катод, повністю розділена інтерфазою – електролітом. За рахунок однакового розміру наночастинок Чангу в лабораторних умовах вдалося створити зразки батарей із заданими параметрами ємності та продуктивності. Подальше вивчення цього феномена та розробка технології виробництва на його основі обіцяли фантастичні перспективи. За розрахунками Чанга, ємність акумуляторів можна було б подвоїти в порівнянні з аналогами, а собівартість - знизити наполовину. Метод самоорганізації дозволяв створювати батареї будь-якої форми розміром менше сірникової головки, зокрема безпосередньо всередині самих споживачів струму.

Крок у великий бізнес

Тоді інженер-електрохімік Барт Райлі працював у компанії American Semiconduct or, що випускала широку номенклатуру напівпровідників. З Чангом його пов'язували давнє знайомство та спільні наукові інтереси. Коли Чанг розповів Райлі про свою несподівану знахідку, ідея створення бізнесу на основі феномену самоорганізації народилася практично одразу. Але ні той, ні інший не мали поняття, як створюються компанії. Третім засновником А123 Systems став Рік Фулап, підприємець, який вміє перетворювати добрі ідеї на великі гроші. До своїх 26 років Фулап встиг створити з нуля та запустити на простори великого бізнесу вже п'ять компаній. Якось у науковому журналі MIT Фулап натрапив на статтю професора Чанга, присвячену літій-іонним технологіям. Не зрозумівши нічого з прочитаного, Рік набрав номер професора. У відповідь на пропозицію зайнятися бізнесом з виробництва вуглецевих нановолокон Чанг відповів, що має кращу ідею, і Фулап не зміг заснути до ранку.

Насамперед компаньйони зуміли отримати ліцензію від MIT на промислове використання методики самоорганізації батарей та викупити права на отриманий у лабораторії Чанга катодний матеріал – літійфосфат заліза. Він не мав жодного відношення до феномену самоорганізації, але Фулап вирішив, що права на Li-Fe не завадять. Не пропадати ж добру! До того ж Чанг отримав спеціальний грант для продовження досліджень з Li-Fe. У вересні 2001 року Рік Фулап уже мотався венчурними фондами у пошуках підйомних коштів. Йому вдалося створити конкуренцію серед інвесторів, підігріваючи її все новими та новими повідомленнями в пресі про фантастичні ринкові перспективи Li-ion батарей.

Вже в грудні 2001 року на рахунки компанії надійшли перші $8 млн. Через чотири місяці після початку роботи над проектом, у квітні 2002 року, у справу увійшли лідери ринку мобільної електроніки Motorola та Qualcomm, які побачили у новій технології величезний потенціал. Барт Райлі з усмішкою згадує, як на якійсь конференції Фулап підскочив до Полу Джекобса, віце-президента Qualcomm. Протягом хвилини, мало не тримаючи Джекобса за лацкан піджака, Рік зумів дохідливо пояснити переваги технології A123 перед конкурентами, а ще через кілька секунд поставив питання рубом – інвестуйте сьогодні, завтра буде пізно! І через кілька днів Джекобс ухвалив правильне рішення. Незабаром серед інвесторів A123 виявилися: знаменита компанія Sequoia Capital, на гроші якої свого часу були створені Google і Yahoo, General Electric, Procter & Gamble та багато інших великих компаній.

Запасний парашут

До початку 2003 року робота зайшла в глухий кут. Виявилося, що перспективна технологія працює лише частково – процес самоорганізації виявився нестійким. Виникли серйозні складнощі з технологією одержання однорідних за розміром та властивостями частинок електродних наноматеріалів. Як наслідок, робочі характеристики продукту «плавали» в діапазоні від визначних до нікуди не придатних. Термін служби отриманих батарей значно поступався наявним аналогам через слабкість кристалічних ґрат електродів. Вона просто руйнувалася за кілька циклів розряду. Чанг зрозумів, що до створення промислової технології ідеальних акумуляторів дуже далеко. Проект затріщав по швах.

На той час робота над ферофосфатом літію дала несподівані результати. Спочатку електричні властивості фосфату заліза мали дуже скромний вигляд. Перевагами Li-Fe над LiCoO2 були його нетоксичність, дешевизна та менша чутливість до нагрівання. В іншому ж ферофосфат значно поступався кобальтату – на 20% за енергоємністю, на 30% за продуктивністю та за кількістю робочих циклів. Отже, батарея з катодом з первинного Li-Fe не годилася для мобільної електроніки, де ємність має першорядне значення. Ферофосфат вимагав глибокої модифікації. Чанг почав експериментувати з додаванням ніобію та інших металів у структуру електрода та зменшенням розмірів окремих частинок Li-Fe до ста нанометрів. І матеріал буквально змінився! Завдяки збільшеній у тисячі разів площі активної поверхні та покращенню електропровідності за рахунок введених золота та міді батареї з катодом з наноструктурованого Li-Fe перевершували звичайні кобальтові струмами розряду в десять разів. Кристалічна структура електродів згодом практично не зношувалася. Добавки металів підсилювали її, як арматура підсилює бетон, тому кількість робочих циклів батареї зросла більш ніж удесятеро – до 7000! Фактично, така батарея здатна пережити кілька поколінь приладів, які вона живить. Крім того, нічого нового у технології виробництва створювати під Li-Fe не довелося. Це означало, що продукт, зроблений Райлі, Чангом і Фулапом, готовий до негайного масового виробництва.

«Якщо у вас невелика компанія та обмежене фінансування, зазвичай ви фокусуєтеся на чомусь одному, – каже Райлі. – Але виявилося, що у нас у кишені аж дві ідеї! Інвестори вимагали продовжувати роботу над початковою темою проекту, а нанофосфат залишити до найкращих часів. Але ми вчинили по-своєму. На новий напрямок ми кинули невелику команду інженерів. Перед ними було поставлено конкретну мету – розробка технології промислового виробництва катодного наноматеріалу». Як виявилося згодом, це вперте рішення врятувало весь проект краху. Після перших очевидних успіхів щодо нанофосфату подальші роботи з самоорганізації були відкладені в довгу скриньку, але не забуті. Адже історія колись може повторитися з точністю до навпаки.

Індустріальний гігант

Буквально за місяць після цього A123 уклала доленосний контракт зі знаменитою компанією Black & Decker. Виявилося, що Black & Decker вже кілька років вела розробку нового покоління будівельного електроінструменту – мобільних та потужних переносних пристроїв. Але використання новинки затримувалося через відсутність відповідного джерела струму. NiMH і NiCd батареї не підходили компанії за вагою, розміром та робочими характеристиками. Звичайні Li-ion акумулятори були досить ємними, але не забезпечували високий струм навантаження і при швидкому розряді нагрівалися так, що могли спалахнути. Крім того, час, потрібний для їхнього заряду, був занадто великий, а переносний інструмент повинен бути завжди напоготові. Акумулятори А123 ідеально підходили для цього. Вони були дуже компактні, потужні та абсолютно безпечні. Час заряду до 80% ємності становив лише 12 хвилин, а при пікових навантаженнях Li-Fe батареї розвивали потужність, що перевищує потужність мережевих інструментів! Одним словом, Black&Decker знайшов саме те, що шукав.

На той час у А123 був лише досвідчений зразок батареї розміром із десятицентову монету, а Black & Decker потребував мільйонів реальних акумуляторів. Фулап та Райлі провели гігантську роботу зі створення власних виробничих потужностей і вже через рік після підписання контракту розпочали серійний випуск товарної продукції у Китаї. Енергія та натиск Фулапа в угоді з Black & Decker дозволили A123 у найкоротші терміни увійти у велику індустріальну обойму. За неповні шість років компанія з Массачусетса виросла з чистої ідеї до великого науково-виробничого комплексу із шістьма заводами та штатом із 900 співробітників. Сьогодні A123 Systems є власником 120 патентів та патентних заявок у галузі електрохімії, а її дослідницький центр з літій-іонних технологій вважається найкращим у Північній Америці.

Але компанія не зупиняється на досягнутому. За останні півтора роки були радикально покращені властивості вихідного нанофосфату та розроблено нові види електролітів. Створено більш досконалі та надійні електронні системи керування зарядом. Розроблено кілька видів дизайну пакетів батарей для застосування у різних галузях техніки. Але головний крок уперед – це, звичайно, розробка акумулятора для майбутнього гібридного автомобіля Chevrolet Volt.

Сучасний ринок рясніє різноманітним електронним обладнанням. Для їхнього функціонування розробляються все більш досконалі джерела живлення. Серед них особливе місце займають залізо літій фосфатні акумулятори. Вони безпечні, мають велику електроємність, практично не виділяють токсини, довговічні. Можливо, скоро ці батареї витіснять із пристроїв своїх «побратимів».

Здриження

Що таке літій залізо фосфатний акумулятор

LiFePo4 акумулятори – це високоякісні та надійні джерела живлення з високою продуктивністю. Вони активно витісняють не лише морально застарілі свинцево-кислотні, а й сучасні Li-ion батареї. Сьогодні дані АКБ зустрічаються не тільки у промисловому обладнанні, а й у побутових пристроях – від смартфонів до електровелосипедів.

LFP акумулятори були розроблені Массачусетським Технологічним Університетом у 2003 році. Їхня основа – вдосконалена технологія Li-ion із зміненим хімічним складом: для анода використовується літію феррофосфат замість кобальтату літію. Широкого поширення АКБ набули завдяки таким компаніям, як Motorola і Qualcomm.

Як здійснюється виробництво LiFePo4 акумуляторів

Основні компоненти для LiFePo4 батарей поставляються на завод у вигляді темно-сірого порошку з металевим блиском. Схема виробництва анодів і катодів однакова, але через неприпустимість змішування компонентів всі технологічні операції виконуються різних цехах. Усе виробництво ділиться кілька етапів.

Перший крок.Створення електродів. Для цього готовий хімічний склад покривається з обох боків металевою фольгою (як правило алюмінієвою для катода, а мідною для анода). Фольга попередньо обробляється суспензією, щоб вона могла виступати в ролі приймача струму та струмопровідного елемента. Готові елементи нарізаються на тонкі смужки і згортаються кілька разів, утворюючи квадратні осередки.

Другий крок.Безпосереднє збирання батареї. Катоди та аноди у формі осередків розташовують по обидва боки сепаратора з пористого матеріалу, щільно закріплюють на ньому. Отриманий блок поміщають у пластиковий контейнер, заливають електролітом та запечатують.

Останній етап.Контрольна зарядка/розряджання батареї. Заряджання робить з поступовим наростанням напруги електроструму, щоб не стався вибух або займання через виділення великої кількості тепла. Для розряджання акумулятор підключають до потужного споживача. Не виявивши відхилень, готові елементи вирушають до замовника.

Принцип роботи та влаштування літій залізо фосфатного АКБ

LFP батареї складаються з електродів, щільно притиснутих до пористого сепаратора з обох боків. Для живлення пристроїв і катод, і анод підключаються до струмознімачів. Усі компоненти поміщені у пластиковий корпус, залиті електролітом. На корпус міститься контролер, який регулює подачу струму під час заряджання.

Принцип роботи LiFePo4 акумуляторів ґрунтується на взаємодії літій ферофосфату та вуглецю. Сама реакція протікає за такою формулою:

LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6

Переносником заряду АКБ виступає позитивно заряджений іон літію. Він має здатність впроваджуватися в кристалічну решітку інших матеріалів з утворенням хімічних зв'язків.

Технічні характеристики LiFePo4 акумуляторів

Незалежно від виробника всі LFP осередки мають однакові технічні характеристики:

• пікова напруга – 3,65 V;
• напруга у середній точці – 3,3 V;
• напруга у повністю розрядженому стані – 2,0 V;
• номінальна робоча напруга - 3,0-3,3 V;
• мінімальна напруга під навантаженням – 2,8 V;
• довговічність – від 2-х до 7 тис. циклів заряду/розряду;
• самозаряд при температурі 15-18°С – до 5% на рік.

Представлені технічні характеристики відносяться саме до LiFePo4 осередків. Залежно від того, скільки їх об'єднано однією батареєю, варіюватимуться і параметри акумуляторів.

Примірники вітчизняного виробництва мають такі характеристики:

• ємністю – до 2000 Ач;
• напругою – 12 v, 24v, 36v та 48v;
• з діапазоном робочих температур - від -30 до +60 С;
• із струмом заряду – від 4 до 30А.

Всі акумулятори не втрачають своїх якостей при зберіганні протягом 15 років, мають стабільну напругу і відрізняються низькою токсичністю.

Які бувають LiFePo4 батареї

На відміну від звичних для нас батарей, що маркуються символами АА або ААА, літій залізо-фосфатні елементи мають зовсім інше маркування форм-фактора – їх розміри шифруються 5-значним номером. Усі вони представлені у таблиці.

Навіть не маючи перед собою таблицю з позначенням маркування, можна легко зорієнтуватись у габаритах батареї. Перші дві цифри коду позначають діаметр, інші – довжину джерела живлення (мм). Число 5 на кінці деяких типорозмірів відповідає половині міліметра.

Літій залізо фосфатний акумулятор: плюси та мінуси

LFP батареї засновані на технології Li-ion, що дозволило їм увібрати в себе всі плюси даних джерел живлення, і одночасно позбавитися властивих їм недоліків.

Серед головних переваг виділяють:

1. Довговічність – до 7000 циклів.
2. Високий струм заряду скорочує час поповнення енергії.
3. Стабільна робоча напруга, яка не падає до вичерпання заряду.
4. Висока пікова напруга – 3,65 Вольта.
5. Висока номінальна ємність.
6. Невелика вага – до кількох кілограмів.
7. Низький рівень забруднення довкілля при утилізації.
8. Морозостійкість - робота можлива при температурі від -30 до +60С.

Але в акумуляторів виділяють також мінуси. Перший – це висока вартість. Ціна елемента на 20 Аг може сягати 35 тис. рублів. Другий та останній недолік – складність власноручного складання банки батарей, на відміну від літій-іонних елементів. Інших явних мінусів у цих джерел живлення поки що не виявлено.

Зарядні пристрої та як заряджати LiFePo4

Зарядні пристрої LiFePo4 акумуляторів практично нічим не відрізняються від звичайних інверторів. Особливо можна записати велику силу струму на виході – до 30А, що використовується швидкої підзарядки елементів.

Купуючи готовий блок батарей, труднощів з їх зарядкою виникнути не повинно. У їх конструкції вбудовано електронне управління, яке захищає всі осередки від повного розряду та перенасичення електроенергією. Дорогі системи використовують балансирну плату, яка рівномірно розподіляє енергію між усіма осередками пристрою.

Важливо під час заряджання не перевищувати рекомендовану силу струму, якщо ви використовуєте сторонні ЗУ. Це зменшить термін служби батареї в кілька разів за одну підзарядку. Якщо акумулятор нагрівається або здувається, то сила струму перевищує допустимі значення.

Де застосовуються LiFePo4 акумулятори

LFP батареї мають велике значення для промисловості. Їх використовують із підтримки працездатності пристроїв на метеостанціях, лікарнях. Вони також впроваджуються як буфер на вітрові електростанції та застосовують для накопичення енергії від сонячних панелей.

Акумулятори на 12v починають використовуватися в сучасних автомобілях замість звичних свинцево-кислотних елементів. LiFePo4 конструкції встановлюються як головне джерело живлення на електровелосипедах та квадроциклах, моторних човнах.

Широко їх значення й у побуті. Вони вбудовуються в телефони, планшети, і навіть у шуруповерти. Однак такі пристрої значно відрізняються за ціною від менш технологічних побратимів. Тому зустріти їх на ринку поки що складно.

Правила зберігання, експлуатації та утилізації LiFePo4

Перш ніж відправити LFP акумулятор на тривале зберігання, необхідно зарядити його до 40-60% і підтримувати цей рівень заряду протягом усього терміну консервації. Тримати АКБ слід у сухому місці, де температура не відпускається нижче за кімнатні значення.

Під час експлуатації слід виконувати вимоги виробника. Не допускайте перегріву батареї. Якщо ви помітили, що акумулятор під час роботи або підзарядки нагрівається нерівномірно, слід звернутися в ремонтний центр - можливо одна з осередків вийшла з ладу, або є несправності блоку управління або балансирної плати. Так само слід вчинити і з появою здуття.

Для правильної утилізації батареї, що повністю вичерпала свій ресурс, слід звернутися в організації, що спеціалізуються на цьому. Так ви не тільки вчините як свідомий громадянин, але й зможете на цьому заробити. Однак якщо ви просто відправите АКБ на звалище, то нічого страшного не станеться.

Вам також може бути цікаво

Мініатюрні батареї у формі таблетки використовуються у багатьох пристроях. Вироби різних виробників можуть

Надійність запуску мотора будь-якого автомобіля багато в чому залежить від якості акумулятора, що застосовується. Він повинен

Для кожного автомобіля важливо правильно підбирати акумуляторну батарею. Це дозволить значно продовжити термін служби