اليوم هناك عدد كبيربطاريات مع أنواع مختلفة من الكيمياء. البطاريات الأكثر شعبية اليوم هي ليثيوم أيون. تشتمل هذه المجموعة أيضًا على بطاريات فوسفات الليثيوم والحديد (الفوسفات). إذا كانت جميع البطاريات في هذه الفئة متشابهة إلى حد كبير مع بعضها البعض من حيث الخصائص التقنية ، فإن بطاريات ليثيوم فوسفات الليثيوم لها ميزاتها الفريدة الخاصة بها ، وتميزها عن البطاريات الأخرى التي تنتجها تكنولوجيا ليثيوم أيون.
تاريخ اكتشاف بطارية ليثيوم فوسفات الليثيوم
مخترع بطارية LiFePO4 هو جونGudenath ، الذي عمل في عام 1996 في جامعة تكساس لإنشاء مادة جديدة للكاثود لبطاريات الليثيوم أيون. تمكن الأستاذ من إنشاء مادة بتكلفة أقل وأقل سمية ومقاومة عالية للحرارة. من بين أوجه القصور في البطارية التي تم فيها استخدام الكاثود الجديد كانت سعة أصغر.
Изобретением Джона Гуденафа никто не لقد كان مهتمًا ، ولكن في عام 2003 ، قررت A 123 Systems تطوير هذه التكنولوجيا ، معتبرة أنها واعدة جدًا. أصبح المستثمرون في هذه التكنولوجيا العديد من الشركات الكبرى - سيكويا كابيتال ، كوالكوم ، موتورولا.
سمة من البطاريات LiFePO4
الجهد من بطارية الفوسفات هو نفسهكما هو الحال مع البطاريات الأخرى المتعلقة بتكنولوجيا الليثيوم أيون. يعتمد الجهد المقنن على أبعاد البطارية (الحجم ، عامل الشكل). بالنسبة للبطاريات 18،650 ، هذا هو 3.7 فولت ، مقابل 10،440 (أصابع صغيرة) - 3.2 ، مقابل 24،330 - 3.6.
تقريبا جميع البطاريات لديها الجهد منعملية التفريغ يسقط تدريجيا. واحدة من الميزات الفريدة هي استقرار الجهد عند التشغيل على بطاريات LiFePO4. تحتوي خصائص الجهد المماثلة لهذه البطاريات على تكنولوجيا النيكل (النيكل والكادميوم وهيدريد النيكل والمعادن).
الجهد التفريغ الكامل هو 2.0 فولت ،وهو الحد الأدنى للتصريف المسجل بين جميع البطاريات في تكنولوجيا الليثيوم. هذه البطاريات هي الرائدة وعمر الخدمة ، وهو ما يعادل 2000 دورة للشحن والتفريغ. نظرًا لسلامة هيكلها الكيميائي ، يمكن شحن بطاريات LiFePO4 باستخدام طريقة دلتا V المعجلة الخاصة عند تطبيق تيار كبير على البطارية.
العديد من البطاريات لا تصمد أمام الشحنهذه الطريقة التي تؤدي إلى التسخين المفرط والأضرار. في حالة بطاريات ليثيوم فوسفات الليثيوم ، فإن استخدام هذه الطريقة ليس ممكنًا فحسب ، بل يوصى به أيضًا. لذلك ، خاصة لشحن هذه البطاريات ، هناك شواحن خاصة. بالطبع ، لا يمكن استخدام أجهزة الشحن هذه على البطاريات ذات الكيمياء المختلفة. اعتمادًا على عامل الشكل ، يمكن شحن بطاريات ليثيوم فوسفات الليثيوم الموجودة على أجهزة الشحن هذه بالكامل خلال 15-30 دقيقة.
التطورات الأخيرة في هذا المجالتوفر بطاريات LiFePO4 بطاريات المستخدم بنطاق حرارة تشغيل محسن. إذا كان النطاق القياسي لبطاريات الليثيوم أيون يتراوح بين -20 إلى +20 درجة مئوية ، فإن بطاريات الليثيوم والحديد الفوسفات يمكن أن تعمل بشكل مثالي في النطاق من -30 إلى +55. سيؤدي شحن البطارية أو تفريغها في درجات حرارة أعلى أو أقل مما هو موضح إلى إتلاف البطارية بشدة.
بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد تخضع لتأثير الشيخوخة أقل بكثير من بطاريات الليثيوم أيون الأخرى. الشيخوخة هي فقدان طبيعي للقدرة بمرور الوقت ، ولا يعتمد على ما إذا كانت البطارية مستخدمة أو ملقاة على الرف. للمقارنة: تفقد جميع بطاريات الليثيوم أيون حوالي 10 ٪ من السعة كل عام. فوسفات الليثيوم والحديد يفقد 1.5 ٪ فقط.
من السلبيات من هذه البطاريات هو تخصيص سعة أصغر ، وهو أقل بنسبة 14 ٪ (أو نحو ذلك) من بطاريات ليثيوم أيون أخرى.
سلامة بطاريات الفوسفات
هذا النوع من البطاريات يعتبر واحدا منالأكثر أمانًا بين جميع أنواع البطاريات الموجودة. بطاريات LiFePO4 Li-phosphate تحتوي على كيمياء مستقرة للغاية ، وتكون قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة عند الشحن (بمقاومة منخفضة) وشحن (عند شحن البطارية بتيارات كبيرة).
بسبب حقيقة أن الفوسفات آمنة كيميائيا ،من السهل التخلص من هذه البطاريات بعد انتهاء صلاحيتها. يجب أن تخضع العديد من بطاريات المواد الكيميائية الخطرة (مثل الليثيوم والكوبالت) لعمليات إعادة تدوير إضافية من أجل إنكار خطرها على البيئة.
شحن بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد
Одной из причин коммерческого интереса инвесторов إلى كيمياء الفوسفات أصبحت القدرة على شحن سريع ، الناتجة عن الاستقرار. بعد تنظيم إطلاق ناقل بطاريات LiFePO4 مباشرة ، تم وضعهم كبطاريات يمكن شحنها بسرعة.
Для этой цели стали выпускаться специальные الشحن. كما سبق أن كتبت أعلاه ، لا يمكن استخدام أجهزة الشحن هذه على بطاريات أخرى ، لأن هذا سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وإفسادها بشكل كبير.
شاحن بيانات خاصالبطاريات يمكن شحنها لمدة 12-15 دقيقة. يمكن شحن بطاريات الفوسفات مع أجهزة الشحن العادية. هناك أيضًا خيارات مدمجة لشحن الأجهزة مع كل من أوضاع الشحن. الخيار الأفضل ، بالطبع ، هو استخدام أجهزة الشحن الذكية مع العديد من الخيارات التي تنظم عملية الشحن.
جهاز بطارية ليثيوم فوسفات الليثيوم
لا توجد ميزات في الجهاز الداخليلا تحتوي بطارية ليثيوم فوسفات الليثيوم LiFePO4 على بطارية مقارنة بنظيراتها في التكنولوجيا الكيميائية. خضع عنصر واحد فقط لتغيير - كاثود مصنوع من فوسفات الحديد. المواد الأنود هي الليثيوم (جميع البطاريات في تكنولوجيا ليثيوم أيون لديها أنود الليثيوم).
Работа любого аккумулятора основана на انعكاس تفاعل كيميائي. وإلا ، فإن العمليات التي تحدث داخل البطارية تسمى عمليات الأكسدة والاختزال. تتكون أي بطارية من أقطاب كهربائية - الكاثود (ناقص) والأنود (زائد). أيضا داخل أي بطارية لديها فاصل - مادة مسامية مشربة بسائل خاص - المنحل بالكهرباء.
عندما يتم تفريغ البطارية ، تتحرك أيونات الليثيوممن خلال الفاصل من الكاثود إلى الأنود ، والتخلي عن الشحنة المتراكمة (الأكسدة). عند شحن البطارية ، تتحرك أيونات الليثيوم في الاتجاه المعاكس من الأنود إلى الكاثود ، مما يؤدي إلى تراكم الشحن (الاسترداد).
أنواع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد
يمكن تقسيم جميع أنواع البطاريات في هذه الكيمياء إلى أربع فئات:
- بطارية كاملة.
- خلايا كبيرة في شكل متوازيات.
- خلايا صغيرة في شكل متوازيات (بطاريات المنشورية - LiFePO4 من 3.2 فولت).
- بطاريات مسطحة صغيرة (حزم).
- البطاريات الاسطوانية.
Литий-железо-фосфатные АКБ и ячейки могут иметь الجهد الاسمي مختلفة من 12 إلى 60 فولت. من نواح كثيرة ، فهي تتفوق على بطاريات حمض الرصاص التقليدية: دورة العمل أعلى بكثير ، والوزن أقل عدة مرات ، ويتم إعادة شحنها عدة مرات بشكل أسرع.
تستخدم البطاريات الأسطوانية في هذه الكيمياء بشكل منفصل وفي السلسلة. تختلف أبعاد هذه البطاريات الأسطوانية تمامًا: من 14،500 (إصبع) إلى 32،650.
بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
اهتمام منفصل يستحق بطاريات الفوسفاتللدراجات والدراجات الكهربائية. مع اختراع كاثود الفوسفات الحديدي ، إلى جانب أنواع أخرى من البطاريات ، خرجت بطاريات خاصة من هذه الكيمياء ، والتي يمكن استخدامها بشكل مريح حتى في الدراجات العادية بسبب أدائها المحسن وخفض وزنها. اكتسبت هذه البطاريات على الفور شعبية بين عشاق ترقية دراجاتهم.
استخدام بطاريات الفوسفات
دور البطارية في هذه الكيمياء واضح وبدونالتعليقات. تستخدم الأجهزة المنشورية لأغراض مختلفة - بطاريات LiFePO4 3.2 v. تُستخدم الخلايا الأكبر حجمًا كعناصر في الأنظمة العازلة للطاقة الشمسية ومولدات الرياح. تستخدم بطاريات فيروفوسفات على نطاق واسع في بناء السيارات الكهربائية.
البطاريات المسطحة الصغيرة تستخدم لالهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية. تُستخدم البطاريات الأسطوانية ذات عوامل الشكل المختلفة لأسلحة الادسنس والسجائر الإلكترونية والنماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو ، إلخ.
