Sot ka një numër të madh baterish me lloje të ndryshme kimike. Bateritë më të njohura sot janë litium-jon. Ky grup përfshin gjithashtu bateritë litium-hekur-fosfat (ferrofosfat). Ndërsa të gjitha bateritë në këtë kategori janë gjerësisht të ngjashme në specifikimet teknike, bateritë me fosfat hekuri litium kanë veçoritë e tyre unike që i dallojnë ato nga bateritë e tjera të prodhuara duke përdorur teknologjinë litium-jon.
Historia e zbulimit të baterisë së fosfatit të hekurit litium
Shpikësi i baterisë LiFePO4 është John Goodenough, i cili punoi në vitin 1996 në Universitetin e Teksasit në një material të ri katodë për bateritë litium-jon. Profesori arriti të krijojë një material që është më i lirë, ka më pak toksicitet dhe stabilitet të lartë termik. Ndër të metat e baterisë, e cila përdorte katodën e re, ishte një kapacitet më i ulët.
Askush nuk ishte i interesuar për shpikjen e John Goodenough, por në vitin 2003 A 123 Systems vendosi të zhvillonte këtë teknologji, duke e konsideruar atë mjaft premtuese. Shumë korporata të mëdha janë bërë investitorë në këtë teknologji - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Karakteristikat e baterive LiFePO4
Tensioni i baterisë së ferrofosfatit është i njëjtë me atë të baterive të tjera të teknologjisë litium-jon. Tensioni i vlerësuar varet nga dimensionet e baterisë (madhësia, faktori i formës). Për bateritë 18 650 kjo është 3,7 volt, për 10 440 (gishtat e vegjël) - 3,2, për 24 330 - 3,6.
Pothuajse për të gjitha bateritë, voltazhi bie gradualisht gjatë shkarkimit. Një nga veçoritë unike është qëndrueshmëria e tensionit kur punoni me bateri LiFePO4. Bateritë e prodhuara duke përdorur teknologjinë e nikelit (nikel-kadmium, hidrid nikel-metal) kanë karakteristika të tensionit të ngjashme me këto.
Në varësi të madhësisë, një bateri litium fosfat hekuri mund të japë midis 3,0 dhe 3,2 volt derisa të shkarkohet plotësisht. Kjo veti u jep më shumë përparësi këtyre baterive kur përdoren në qarqe, pasi praktikisht eliminon nevojën për rregullimin e tensionit.
Tensioni i shkarkimit të plotë është 2,0 volt, kufiri më i ulët i regjistruar i shkarkimit të çdo baterie të teknologjisë litium. Këto bateri janë lider nëjetëgjatësia e shërbimit, e cila është e barabartë me 2000 cikle për ngarkim dhe shkarkim. Për shkak të sigurisë së strukturës së tyre kimike, bateritë LiFePO4 mund të ngarkohen duke përdorur një metodë speciale të përshpejtuar delta V kur një rrymë e madhe aplikohet në bateri.
Shumë bateri nuk mund ta përballojnë këtë metodë të karikimit, duke shkaktuar mbinxehje dhe përkeqësim të tyre. Në rastin e baterive litium-hekur-fosfat, përdorimi i kësaj metode është jo vetëm i mundur, por edhe i rekomanduar. Prandaj, ekzistojnë ngarkues të veçantë posaçërisht për ngarkimin e baterive të tilla. Natyrisht, karikues të tillë nuk mund të përdoren në bateritë me kimi tjetër. Në varësi të faktorit të formës, bateritë me fosfat hekur litium në këta karikues mund të karikohen plotësisht në 15-30 minuta.
Zhvillimet e fundit në fushën e baterive LiFePO4 i ofrojnë përdoruesit bateri me një gamë të përmirësuar të temperaturës së funksionimit. Nëse diapazoni standard i funksionimit për bateritë litium-jon është -20 deri në +20 gradë Celsius, atëherë bateritë me fosfat hekur litium mund të funksionojnë në mënyrë të përsosur në rangun nga -30 deri në +55. Karikimi ose shkarkimi i një baterie në temperatura mbi ose nën ato të përshkruara do ta dëmtojë rëndë baterinë.
Bateritë me fosfat hekuri litium janë shumë më pak të prekura nga efekti i plakjes sesa bateritë e tjera litium-jon. Plakja është humbja e natyrshme e kapacitetit me kalimin e kohës, e cila është e pavarur nëse përdoret një bateri apoështë në raft. Për krahasim, të gjitha bateritë litium-jon humbasin rreth 10% kapacitet çdo vit. Fosfati i hekurit litium humbet vetëm 1,5%.
E keqja e këtyre baterive është kapaciteti më i ulët, që është 14% më pak (apo më shumë) se bateritë e tjera litium-jon.
Siguria e baterisë me ferrofosfat
Ky lloj baterish konsiderohet si një nga më të sigurtat midis të gjitha llojeve ekzistuese të baterive. Bateritë LiFePO4 Litium Fosfat kanë kimi shumë të qëndrueshme dhe janë në gjendje t'i rezistojnë mirë ngarkesave të rënda gjatë shkarkimit (në funksionimin me rezistencë të ulët) dhe karikimit (kur karikoni baterinë me rryma të larta).
Për shkak të faktit se fosfatet janë kimikisht të sigurta, këto bateri janë më të lehta për t'u asgjësuar pasi të kenë përpunuar burimin e tyre. Shumë bateri me kimi të rrezikshme (si litium-kob alti) duhet t'i nënshtrohen proceseve shtesë të riciklimit për të eliminuar rrezikun e tyre mjedisor.
Ngarkimi i baterive me fosfat litium hekuri
Një nga arsyet e interesit tregtar të investitorëve në kiminë e ferrofosfatit ishte aftësia për të ngarkuar shpejt, si rezultat i qëndrueshmërisë së tij. Menjëherë pas organizimit të lëshimit me transportues të baterive LiFePO4, ato u pozicionuan si bateri që mund të karikohen shpejt.
Për këtë qëllim janë prodhuar karikues specialë. Siç u përmend më lart, karikues të tillë nuk mund të përdoren në bateri të tjera, pasi kjo do të shkaktojë mbinxehje të tyre dhe do të dëmtojë shumë.ato.
Një karikues special për këto bateri mund t'i karikojë ato në 12-15 minuta. Bateritë me ferrofosfat mund të ngarkohen edhe me karikues konvencional. Ekzistojnë gjithashtu opsione të kombinuara të karikuesit me të dy mënyrat e karikimit. Opsioni më i mirë, sigurisht, do të ishte përdorimi i karikuesve inteligjentë me shumë opsione për të kontrolluar procesin e karikimit.
Pajisja e baterisë me fosfat hekuri litium
Bateria litium-hekur-fosfat LiFePO4 nuk ka veçori të veçanta në strukturën e brendshme në krahasim me homologët e saj në teknologjinë kimike. Vetëm një element ka pësuar një ndryshim - një katodë e bërë nga fosfati i hekurit. Materiali i anodës është litium (të gjitha bateritë e litium-jonit kanë një anodë litium).
Funksionimi i çdo baterie bazohet në kthyeshmërinë e një reaksioni kimik. Përndryshe, proceset që ndodhin brenda baterisë quhen procese oksidimi dhe reduktimi. Çdo bateri përbëhet nga elektroda - një katodë (minus) dhe një anodë (plus). Gjithashtu, brenda çdo baterie ka një ndarës - një material poroz i ngopur me një lëng të veçantë - një elektrolit.
Kur bateria shkarkohet, jonet e litiumit lëvizin përmes ndarësit nga katoda në anodë, duke lëshuar ngarkesën e akumuluar (oksidim). Kur një bateri është e ngarkuar, jonet e litiumit lëvizin në drejtim të kundërt nga anoda në katodë, duke akumuluar ngarkesë (rikuperim).
Llojet e baterive litium fosfat hekuri
Të gjitha llojet e baterive në këtë kimi mund të ndahen në katër kategori:
- E plotësuarBateria.
- Qeliza të mëdha në formën e paralelopipedëve.
- Qeliza të vogla në formën e paralelopipedëve (prizma - bateri LiFePO4 në 3,2 V).
- Qeliza të vogla monedhash (pako).
- Bateri cilindrike.
Bateritë dhe qelizat e fosfatit të hekurit litium mund të kenë tensione nominale të ndryshme nga 12 në 60 volt. Ato i tejkalojnë bateritë tradicionale të acidit të plumbit në shumë mënyra: koha e ciklit është shumë më e lartë, pesha është disa herë më e ulët dhe ato rimbushen disa herë më shpejt.
Bateritë cilindrike në këtë kimi përdoren si veçmas ashtu edhe në zinxhir. Dimensionet e këtyre baterive cilindrike janë shumë të ndryshme: nga 14,500 (lloji i gishtit) në 32,650.
Bateritë litium fosfat hekuri
Bateritë ferrofosfat për biçikleta dhe cikle elektrike meritojnë vëmendje të veçantë. Me shpikjen e një katode të re hekur-fosfat, së bashku me llojet e tjera të baterive të bazuara në këtë kimi, dolën bateri speciale, të cilat, për shkak të karakteristikave të tyre të përmirësuara dhe peshës më të lehtë, mund të përdoren lehtësisht edhe në biçikleta të zakonshme. Bateri të tilla fituan menjëherë popullaritet në mesin e adhuruesve të përmirësimit të biçikletave të tyre.
Bateritë me fosfat të hekurit litium janë në gjendje të ofrojnë disa orë çiklizëm të pakujdesshëm, që është një konkurrencë e denjë për motorët me djegie të brendshme, të cilët gjithashtu ishin instaluar shpesh në biçikleta në të kaluarën. Zakonisht për të dhënaPër qëllime, përdoren bateri 48v LiFePO4, por është e mundur të blini bateri për 25, 36 dhe 60 volt.
Aplikimi i baterive ferrofosfat
Roli i baterive në këtë kimi është i qartë pa koment. Prizmat përdoren për qëllime të ndryshme - bateri LiFePO4 3, 2 v. Qelizat më të mëdha përdoren si elementë të sistemeve tampon për energjinë diellore dhe turbinat e erës. Bateritë ferrofosfate përdoren në mënyrë aktive në ndërtimin e automjeteve elektrike.
Bateritë e vogla të sheshta përdoren për telefona, laptopë dhe tablet PC. Bateritë cilindrike të faktorëve të ndryshëm përdoren për armë me ajër, cigare elektronike, modele të kontrolluara me radio, etj.
