Литий металл фосфатный аккумулятор

Что такое Lifepo4 аккумулятор и как им пользоваться

Чтобы обеспечить технику электроэнергией, производители использовали свинцово-кислотные аккумуляторы. С развитием технологий появились литий-ионные аккумуляторы с более высокой энергетической плотностью, что позволяло дольше пользоваться техникой без подзарядки. Такие аккумуляторы используются до сих пор. Производители устанавливают их в мобильные телефоны, цифровые камеры, ноутбуки и даже электромобили. Главный недостаток литий-ионных аккумуляторов — они быстро изнашиваются.

Чтобы продлить жизнь литий-ионным аккумуляторам, американский профессор придумал новую технологию. Он разработал LiFePO4 аккумулятор и стал использовать его как катод к литий-ионному аккумулятору. Однако новый тип аккумулятора обладал меньшей емкостью и все еще не мог выйти на широкий рынок. Чтобы решить проблему, американский профессор привлек инвесторов. Среди них была небезызвестная компания Motorola. Деньги инвесторов позволили довести технологию до ума и вывести LiFePO4 аккумуляторы на широкий рынок.

Сейчас LiFePO4 аккумуляторы набирают все большую популярность, активно вытесняя своих конкурентов.

Не превышайте допустимых значений.

Любые литий-ионные аккумуляторы, в том числе новые LiFePO4, быстро изнашиваются, если их разряжать до минимума или долго держать на зарядке. Если часто разряжать батарею ниже допустимых значений, она начнет терять емкость и со временем будет быстрее разряжаться. Если перезарядить батарею, она вздуется из-за скопления газа внутри ячеек и быстро выйдет из строя.

Чтобы продлить срок службы литий-железо-фосфатного аккумулятора, заряжать аккумулятор рекомендуется до 3,65V (пик 3,7V), разряжать не ниже 2,5V (пик 2V)

Используйте защитную плату BMS

В мобильных телефонах и электромобилях аккумуляторы обычно заряжаются до максимума и после этого сразу используются. Но если не отключить зарядное устройство после полной зарядки, аккумулятор разбухнет и выйдет из строя. Однако необязательно пристально следить за напряжением аккумулятора, чтобы он не разряжался до минимума и не перезаряжался. Производители придумали как решить эту проблему. Они устанавливают на каждый аккумулятор защитную плату BMS. Плата контролирует параметры источника питания, от которого заряжается аккумулятор, и полностью управляет процессом разрядки и зарядки.

Если LiFePO4 аккумулятор начнет перезаряжаться, плата BMS обеспечит равномерную нагрузку на ячейки. Если аккумулятор сильно разрядится, плата BMS отключит его от потребителя энергии.

Если вы покупаете не целый аккумулятор, а только ячейки и не устанавливаете BMS плату, то напряжение при зарядке аккумулятора будет распределяться неравномерно. Например, вы пользуетесь аккумулятором из четырех ячеек LiFePO4. Со временем три ячейки становятся примерно одинаково заряженными, где-то на 3,5V. А заряд четвертой ячейки оказывается гораздо выше — 4, 25 V. В таком случае четвертая ячейка начнет перезаряжаться и выйдет из строя. Даже несмотря на то, что общее напряжение при зарядке остается в пределах допустимых значений.

Если нет возможности поставить защитную плату BMS, постарайтесь поставить хотя бы балансировочные платы. Они помогают сбалансировать напряжение.

Однако балансировочные платы никак не помогут спасти аккумулятор, если все ячейки слишком сильно разрядятся или начнут перезаряжаться. К тому же, если разница в заряде ячеек будет слишком высокой, балансировочная плата не поможет выравнивать напряжение.

Самый надежный способ защитить литий-железо-фосфатный LiFePO4 аккумулятор — поставить защитную плату BMS.

Учитывайте режим работы

Любой аккумулятор можно использовать в двух режимах работы: циклическом и буферном. Циклический режим проще всего объяснить на примере бытовой техники. Вы пользуетесь телефоном целый день, потом ставите его на зарядку, а когда батарея полностью заряжена — продолжаете пользоваться. Буферный режим — это когда аккумулятор постоянно находится на подзарядке. Такой способ работы можно встретить в бесперебойных источниках питания. При буферном режиме работы напряжение аккумулятора редко падает до критических значений, поэтому он служит дольше, чем при циклическом режиме работы.

Чтобы дополнительно продлить жизнь аккумулятору, рекомендуется понизить напряжение заряда. Обычно для LiFePO4 это 3.40-3.45V. Но лучше всего сверится с рекомендуемыми значениями от производителя. Их можно узнать у продавца во время покупки.

Отбалансируйте ячейки

Если Вы решили самостоятельно собирать аккумулятор, то перед сборкой обязательно отбалансируйте ячейки (аккумуляторы 3,2V). Ячейки не всегда бывают одной степени заряженности. Поэтому перед использованием нужно предварительно провести балансировку. Для этого нужно параллельно соединить каждую ячейку — плюс каждой ячейки соединить между собой, и то же самое сделать с минусом. Заряжать соединенные таким образом ячейки нужно до 3,65V.

Если одна или несколько ячеек покажут разность сопротивлений, во время балансировки произойдет выравнивание напряжений.

Преимущества LiFePO4 аккумулятора перед свинцовыми аккумуляторами

Может показаться, что правильно пользоваться литий-железо-фосфатным аккумулятором сложно. Гораздо легче пользоваться привычными свинцово-кислотными аккумуляторами. Но у LiFePO4 есть весомые преимущества:

1. От 2000 до 3000 циклов заряда-разряда.
2. Срок службы от 10 до 20 лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации.
3. Благодаря низкому сопротивлению ячеек, аккумулятор можно зарядить за один час током 1С.
4. Аккумулятор не просаживается под нагрузкой. Благодаря этому его КПД составляет 95-98%.

Что нужно запомнить

Чтобы легче усвоить всю информацию в статье, пользуйтесь шпаргалкой.

1. Следите, чтобы напряжение аккумулятора не опускалось ниже 2.00 V и не повышалось выше 3,70 V, идеальный диапазон не ниже 2,5V и не выше 3,65V.
2. Если покупаете ячейки LiFePO4, не забудьте про защитную плату BMS.
3. Понизьте напряжение аккумулятора, если пользуетесь им в буферном режиме. Рекомендуемые параметры от 3,4V до 3,45V.
4. Заряжайте аккумулятор специальным зарядным устройством.
5. Перед сборкой аккумулятора, отбалансируйте ячейки, чтобы выровнять напряжение.

Источник

Особенности литий-железо-фосфатного аккумулятора

Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы являются наиболее успешным типом батарей на рынке портативных устройств и быстро становятся важными для хранения энергии в транспортных средствах или домашних системах из-за присущих им преимуществ перед другими химическими источниками энергии.

Среди различных литий-ионных химических соединений литий-железо-фосфатный LiFePO4 аккумулятор считается особенно важным для будущих транспортных средств из-за его низкой стоимости, экологичности, стабильности и безопасности даже в агрессивных условиях.

Моделирование литий-ионных аккумуляторов шло в ногу с развитием различных химических элементов источников питания. Первая коммерческая литий-ионная батарея была представлена Sony в 1991 году, а первая основанная на физике модель литиевой батареи, использующая теорию пористых электродов, диффузию частиц и теорию концентрированных растворов, была разработана уже в 1993 году.

Литий-железо-фосфатный LiFePO₄ аккумулятор появился на рынке в 1997 году, когда он был показан в качестве жизнеспособного положительного электродного материала.

Литий-железо-фосфатный – это тип литий-ионного аккумулятора у которого энергия накапливается путем перемещения и накапливания ионов лития вместо металлического лития.

Литий-железо-фосфатные батареи считаются одними из самых долгоживущих источников питания, когда-либо разработанных. Данные испытания в лаборатории показывают до 2000 циклов заряда/разряда. Это связано с достаточно прочной кристаллической структурой фосфата железа, которая не разрушается при повторной упаковке и распаковке ионов лития во время зарядки и разрядки.

Параметры литий-железо-фосфатных аккумуляторов

Параметры литий-железо-фосфатных аккумуляторов отличаются от других химических источников энергии многоразового действия в лучшую сторону:

• номинальное напряжение 3,2 вольта;
• пиковое напряжение 3,65 вольта обратите внимание на наши новые данные о зависимости емкости от напряжения заряда;
• абсолютное минимальное разрядное напряжение 2,0 вольта;
• напряжение заряда 3,65 вольта 100% заряд;
• при напряжении 3,5 вольт 95% заряда;
• температура заряда 0°-40°C.

Инновации в литий-ионных аккумуляторах

Хотя литий-ионная полимерная батарея малой емкости, содержащая оксид кобальта лития (LiCoO₂) обеспечивает наилучшую массовую плотность энергии и объемную плотность энергии, эти источники очень дорогие и небезопасны для крупномасштабных литий-ионных батарей.

В последнее время литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) становится “лучшим выбором” материалов в коммерческих литий-ионных источниках питания для применения в больших емкостях и высоких мощностях, таких как ноутбуки, электроинструменты, инвалидные кресла, электронные велосипеды, электрические автомобили и электробусы.

Особенности LiFePO₄

Обычная зарядка

Во время обычного процесса зарядки литий-железо-фосфатный аккумулятор лучше всего может быть полностью заряжен в два этапа:

• применяется постоянный ток для достижения примерно 60% состояния заряда;

• происходит, когда напряжение заряда установится на уровне 3,65 вольт на ячейку, что является максимальным пределом эффективного напряжения зарядки. Переход от постоянного тока к постоянному напряжению означает, что зарядный ток ограничен тем, что батарея будет принимать при этом напряжении, поэтому зарядный ток постепенно уменьшается, точно так же, как конденсатор, заряженный через нагрузку, достигнет конечного напряжения бесконечно приближаясь.

Если по времени, то этапу 1 (60%) требуется около одного часа, а этапу 2 (40% ) – еще два часа.

2. Быстрая “принудительная” зарядка

Поскольку перенапряжение может быть применено к батарее LiFePO₄ без разложения электролита, она может быть заряжена только одним шагом, чтобы достичь 95%, или заряжена, чтобы получить 100%. Это похоже на то, как свинцово-кислотные батареи безопасно заряжаются. Минимальное общее время зарядки составит около двух часов.

3. Большая способность перезарядки и безопасности работы

Если сравнивать с ранее разработанными литий-кобальтовыми аккумуляторами LiCoO2, то они имеют очень узкий допуск перезаряда. Около 0,1 вольт по сравнению с постоянством зарядного напряжения 4,2 В считая это наивысшим пределом напряжения. Непрерывная зарядка свыше 4,3 В может либо повредить работу литий-кобальтовой батареи, например срок службы цикла, либо привести к пожару или взрыву.

Батарея LiFePO₄ имеет гораздо более широкий допуск перезаряда около 0,7 В от своего постоянного зарядного напряжения 3,5 В на ячейку. При анализе с помощью измерителя теплоты химической реакции с электролитом после перезаряда выделение тепла составляет всего 90 джоулей/грамм для LiFePO4 против 1600 Дж/г для LiCoO₂.

Батарею LiFePO₄ можно безопасно перезарядить до 4,2 вольта на ячейку, но более высокие напряжения начнут разрушать органические электролиты. Тем не менее, обычно заряжают 12-вольтовый блок серии из 4-х аккумуляторов с помощью автомобильного зарядного устройства или от автомобильного генератора. Обычные свинцово-кислотные зарядные устройства снижают свое напряжение до 13,8 вольт после нормального заряда и обычно прекращают потреблять ток когда зарядка достигнет 100%. По этой причине для надежного выхода на 100% емкость требуется постоянное зарядное устройство.

С точки зрения большой переносимости перезаряда и безопасности работы батарея LiFePO4 похожа на свинцово-кислотную батарею.

4. Необходимость плат управления

В отличие от свинцово-кислотной батареи, ряд элементов LiFePO4 в батарейном блоке при последовательном соединении не могут уравновесить друг друга в процессе зарядки. Это происходит потому, что ток заряда перестает течь, когда ячейка заполнена. Вот почему пакеты из литий-железо-фосфатный аккумуляторов нуждаются в платах управления.

5. В три-четыре раза более высокая плотность энергии, чем свинцово-кислотная батарея

Свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой водную систему. Напряжение одной ячейки номинально составляет 2 В во время разряда. Свинец-тяжелый металл, его удельная емкость составляет всего 44 Ач/кг. Для сравнения, литий-железофосфатная ячейка (LiFePO₄) представляет собой неводную систему, имеющую номинальное напряжение 3,2 в во время разряда. Его удельная мощность составляет более 145 Ач/кг. Гравиметрическая плотность энергии батареи LiFePO₄ составляет 130 Втч/кг, что в три-четыре раза выше, чем у свинцово-кислотной батареи, 35 Втч/кг.

6. Упрощенная система управления батареей и зарядное устройство

Большой допуск перезаряда и характеристика самобалансировки LiFePO₄ аккумулятора позволяют упростить защиту батареи и сбалансировать печатные платы, снизив их стоимость. Одноступенчатый процесс зарядки позволяет использовать более простой обычный источник питания для зарядки аккумулятора LiFePO₄ вместо использования дорогостоящего и сложного литий-ионного зарядного устройства.

7. Большее количество циклов заряд-разряд

По сравнению с кобальтовой батареей LiCoO₂, срок службы которой составляет 400 циклов, батарея LiFePO₄ продлевает свой срок службы до 2000 циклов.

8. Высокие температурные показатели

Вредно иметь батарею LiCoO₂, работающую при повышенной температуре, например 60°C. Однако батарея LiFePO₄ работает лучше при повышенной температуре, отдавая на 10% большую емкость из-за более высокой ионной проводимости лития.

Мировой рынок литий-ионных аккумуляторов продолжает расти, поскольку их плотность мощности и плотность энергии увеличиваются.

Кроме того, производственные возможности для крупноформатных ячеек и снижение себестоимости производства расширили области применения этой химии батарей. Литий-ионные аккумуляторы и их разновидность литий-железо-фосфатные аккумуляторы в настоящее время используются не только в потребительских товарах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, но и для транспортных средств и стационарных хранилищ.

Источник

Литий металл фосфатный аккумулятор

Литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы – новое слово в энергетике. Это разновидность литиевых аккумуляторов, которые в последнее время все активнее внедряются в промышленность и быт. Сейчас литий-железо-фосфатные батареи имеют все шансы вытеснить с рынка своих предшественников – свинцово-кислотные и литий-ионные батареи.

В нашем интернет-магазине LiFePO4.RU для Вас представлен большой ассортимент литий-железо-фосфатных LiFePO4 аккумуляторов для любых целей, также у нас можно заказать сборку аккумулятора под Ваши параметры или приобрести комплект для самостоятельной сборки.

Достоинства литий-железо-фосфатных аккумуляторов LiFePO4

• безопасность для человека и экологичность – при утилизации они не распадаются на токсичные элементы, вместо вредного кобальта используются безвредные фосфаты,
• напряжение стабильно вплоть до полного разряда батареи,
• долгий срок службы – более 2000 циклов,
• широкий диапазон рабочих температур, от-20℃ до +60℃, что делает возможным использование LiFePO4 аккумуляторов даже на Крайнем Севере,
• небольшой вес и компактность,
• высокий ток заряда и пиковое напряжение.

Не всегда магазины АКБ могут предложить потребителю литий-железо-фосфатный аккумулятор с нужными характеристиками. Поэтому мы предлагаем приобрести все необходимые для самостоятельной сборки батареи элементы и собрать аккумулятор собственноручно – тогда он будет полностью соответствовать производственной задаче. В нашем ассортименте есть все необходимое для сборки аккумулятора: LiFePO4 ячейки, BMS платы, балансиры, платы защиты, зарядные устройства, силовые провода, разъемы, термоусадка и многое другое. Не хотите собирать батарею LiFePO4 самостоятельно? Наши специалисты сделают это за вас, нужно лишь сообщить параметры, которым должен соответствовать ваш аккумулятор. Специально для тех, кто предпочитает собственноручную сборку LiFePO4 аккумулятора, мы разместили на сайте подробную инструкцию и описание каждого элемента. У нас вы можете купить и готовый LiFePO4 аккумулятор под конкретные характеристики.

В нашем каталоге большой ассортимент элементов для батарей с разными техническими параметрами, разных моделей и производителей. Мы скрупулезно относимся к качеству продукции и предлагаем нашим клиентам только товары, прошедшие тщательную проверку. Все элементы, попадающие к нам с очередной поставкой, мы тестируем и только после положительных результатов отправляем в продажу. На готовые аккумуляторы действует гарантия 1 год, на комплектующие этот срок составляет 2 недели.

У нас вы найдете именно тот аккумулятор, что нужен для конкретной производственной задачи. Мы готовы собрать для Вас нестандартную батарею или предложить все нужное для ее сборки. Мы гарантируем качество и быструю доставку аккумуляторов и комплектующих к ним!

Источник