Nykyään niitä on paljonparistot, joissa on erityyppistä kemiaa. Nykyään suosituimmat akut ovat litium-ioni. Tähän ryhmään kuuluvat myös litium-rautafosfaatti (ferrofosfaatti) akut. Vaikka kaikki tämän luokan akut ovat teknisissä eritelmissä yleensä samankaltaisia, litium-rauta-fosfaatti-akkuilla on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa, jotka erottavat ne muista litium-ionitekniikan avulla valmistetuista akkuista.
Litium-rauta-fosfaatti-akun löytöhistoria
LiFePO4-akun keksijä on JohnGoodenough, joka työskenteli vuonna 1996 Texasin yliopistossa luomaan uutta materiaalia katodille litium-ioni-akkuille. Professori pystyi luomaan materiaalin, jolla on edullisemmat kustannukset, vähemmän toksisuus ja korkea lämpöstabiilisuus. Akun, jossa uutta katodia käytettiin, puutteista oli pienempi kapasiteetti.
Kukaan ei keksinyt John GoodenoughiaOlin kiinnostunut, mutta vuonna 2003 A 123 Systems päätti kehittää tätä tekniikkaa pitäen sitä varsin lupaavana. Tämän tekniikan sijoittajista on tullut monia suuria yrityksiä - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
LiFePO4-paristojen ominaisuudet
Ferrofosfaattiakun jännite on samakuten muut litium-ionitekniikkaan liittyvät akut. Nimellisjännite riippuu akun mitoista (koko, muotokerroin). Paristojen osalta 18 650 on 3,7 volttia, 10 440 (vaaleanpunainen) - 3,2, 24 330 - 3,6.
Lähes kaikkien paristojen jännite onpurkausprosessi putoaa vähitellen. Yksi ainutlaatuisista ominaisuuksista on jännitteen vakaus LiFePO4-akkujen käytön aikana. Näiden kaltaisilla jänniteominaisuuksilla on akut, jotka on valmistettu nikkelitekniikalla (nikkeli-kadmium, nikkeli-metallihydridi).
Jännite täydellä latauksella on 2,0 volttia,joka on alin kirjattu purkausraja kaikista litiumteknologiaakkuista. Nämä akut ovat johtavia käyttöikissä, mikä vastaa 2000 sykliä latausta ja purkua kohti. Kemiallisen rakenteensa turvallisuuden vuoksi LiFePO4-akut voidaan ladata erityisellä kiihdytetyllä Delta V -menetelmällä, kun akkuun syötetään suurta virtaa.
Monet akut eivät kestä lataamistatällainen menetelmä, joka johtaa niiden liialliseen kuumenemiseen ja huonontumiseen. Litium-rautafosfaattiakkujen tapauksessa tämän menetelmän käyttäminen ei ole vain mahdollista, mutta jopa suositeltavaa. Siksi erityisesti tällaisten akkujen lataamiseen on erityisiä latureita. Sellaisia latureita ei tietenkään voida käyttää paristoissa, joissa on muuta kemiaa. Muotokertoimesta riippuen, tällaisten laturien litium-rauta-fosfaatti-akut voivat täyteen latautua 15–30 minuutissa.
Viimeaikainen kehitys alallaLiFePO4-paristot tarjoavat käyttäjäparistoille parantuneen käyttölämpötila-alueen. Jos litium-ioni-akkujen vakioalue on -20 - +20 astetta, litium-rauta-fosfaatti-akut voivat toimia täydellisesti alueella -30 - +55. Akun lataaminen tai purkaminen kuvattujen lämpötilojen ylä- tai alapuolella olevissa lämpötiloissa vaurioittaa akkua suuresti.
Litiumrautafosfaattiakut ovat herkkiäikääntymisen vaikutus paljon vähemmän kuin muissa litium-ioni-akkuissa. Ikääntyminen on luonnollinen kapasiteetin menetys ajan myötä, mikä ei riipu siitä, käytetäänkö akkua vai makaako se hyllyllä. Vertailun vuoksi: kaikki litium-ioni-akut menettävät noin 10% kapasiteetistaan vuosittain. Litium-rautafosfaatti puolestaan menettää vain 1,5%.
Näiden akkujen miinuksista on syytä korostaa pienempää kapasiteettia, joka on 14% vähemmän (tai niin) kuin muut litium-ioniakut.
Ferrofosfaattiakkujen turvallisuus
Tämän tyyppistä akkua pidetään yhtenäturvallisin kaikista olemassa olevista paristotyypeistä. LiFePO4-litiumfosfaattiakuilla on erittäin vakaa kemia ja ne kestävät suuria kuormia purkautuessaan (kun työskentelet alhaisella vastuksella) ja lataamalla (kun akkua ladataan suurilla virroilla).
Koska fosfaatit ovat kemiallisesti turvallisia,Nämä paristot on helpompi hävittää, kun niiden paristot loppuvat. Monien vaarallisten kemikaaliparistojen (kuten litium-koboltti) on suoritettava ylimääräinen kierrätysprosessi ympäristövaarojen poistamiseksi.
Litiumrautafosfaattiakkujen lataaminen
Yksi syy sijoittajien kaupalliseen etuunferrofosfaattikemiasta on tullut nopean varautumisen mahdollisuus johtuen sen stabiilisuudesta. Heti LiFePO4-paristojen kuljetintuotannon järjestämisen jälkeen ne sijoitettiin nopeasti ladattaviksi paristoiksi.
Tätä tarkoitusta varten erityinenLatureita. Kuten edellä jo mainittiin, tällaisia latureita ei voida käyttää muissa akkuissa, koska se aiheuttaa niiden ylikuumenemisen ja vahingoittaa niitä huomattavasti.
Erityinen laturi dataa vartenParistot voivat ladata ne 12-15 minuutissa. Ferrofosfaattiakkuja voidaan ladata myös tavanomaisilla latureilla. Latureita on myös yhdistetty molemmilla lataustiloilla. Paras vaihtoehto on tietysti älykkäiden laturien käyttö, jolla on monia vaihtoehtoja, jotka säätelevät latausprosessia.
Litiumrautafosfaattiakkulaite
Никаких особенностей во внутреннем устройстве litium-rauta-fosfaatti LiFePO4-akulla verrattuna sen vastaaviin kemian tekniikassa ei ole. Vain yksi elementti muuttui - rautafosfaatista valmistettu katodi. Anodimateriaali on litium (kaikissa litiumionitekniikan paristoissa on litiumanodi).
Akun toiminta perustuukemiallisen reaktion palautuvuus. Muuten akun sisällä tapahtuvia prosesseja kutsutaan hapetus- ja pelkistysprosesseiksi. Mikä tahansa akku koostuu elektrodoista - katodi (miinus) ja anodi (plus). Minkä tahansa akun sisällä on erotin - erityisellä nesteellä kyllästetty huokoinen materiaali - elektrolyytti.
Kun akku on tyhjä, litiumionit liikkuvaterottimen kautta katodista anodiin, luovuttaen kertynyt varaus (hapettuminen). Akkua ladattaessa litium-ionit liikkuvat vastakkaiseen suuntaan anodista katodille kerääntyen varauksen (talteenotto).
Litiumrautafosfaattiakkujen tyypit
Tämän kemian kaikki akkutyypit voidaan jakaa neljään luokkaan:
- Täysi akku.
- Suuret solut suuntaissärmiöiden muodossa.
- Pienet solut suuntaissärmiöiden muodossa (prismaattiset - 3,2 V LiFePO4-paristot).
- Pienet paristot (pakkauksissa).
- Sylinterimäiset paristot.
Litiumrautafosfaattiakkuissa ja -kennoissa voi ollaerilainen nimellisjännite 12 - 60 volttia. Ne ovat paljon edellä perinteisiä lyijyakkuja: kierto on paljon suurempi, paino on useita kertoja pienempi ja ne latautuvat useita kertoja nopeammin.
Tässä kemiassa lieriömäisiä paristoja käytetään sekä erikseen että virtapiirissä. Näiden lieriömäisten paristojen mitat ovat hyvin erilaisia: 14 500 (sormen tyyppi) - 32 650.
Litiumrautafosfaattiakku
Ferrofosfaattiakut ansaitsevat erityisen huomion.polkupyörille ja sähkösykleille. Uuden rautafosfaattikatodin keksinnöllä yhdessä muun tyyppisten akkujen kanssa kehitettiin tätä kemiaa varten erityisiä paristoja, joita parannettujen ominaisuuksiensa ja pienemmän painonsa vuoksi voidaan käyttää kätevästi jopa tavallisissa polkupyörissä. Tällaiset paristot saivat suosiota heti suosionsa polkupyörien modernisoinnin faneille.
Ferrofosfaattiparistojen käyttö
Paristojen rooli tässä kemiassa on ymmärrettävää ilmankommentteja. Eri tarkoituksiin käytetään prismaisia laitteita - LiFePO4 3,2 v -akkuja. Suurempia soluja käytetään elementteinä puskurijärjestelmiin aurinkoenergian ja tuulen generaattoreiden hyväksi. Ferrofosfaattiakkuja käytetään laajalti sähköajoneuvojen rakentamisessa.
Pieniä paristoja käytetäänpuhelimet, kannettavat tietokoneet ja tablet-laitteet. Eri muotoisilla lieriöisillä akkuilla käytetään airsoft-aseita, elektronisia savukkeita, radio-ohjattavia malleja jne.
