Hoje, há um grande número debaterias com vários tipos de química. As baterias mais populares hoje são baterias de íon de lítio. As baterias de fosfato de ferro-lítio (ferrofosfato) também pertencem a este grupo. Se todas as baterias pertencentes a esta categoria, em geral, são semelhantes entre si em características técnicas, então as baterias de fosfato de ferro e lítio têm suas próprias características que as distinguem de outras baterias feitas com tecnologia de íon de lítio.
A história da descoberta da bateria de fosfato de ferro-lítio
O inventor da bateria LiFePO4 é JohnGoodenough, que trabalhou na Universidade do Texas em 1996 para desenvolver um novo material catódico para baterias de íon-lítio. O professor conseguiu criar um material mais barato, com menor toxicidade e alta estabilidade térmica. Entre as desvantagens da bateria, que utilizava o novo cátodo, estava a menor capacidade.
Ninguém inventou John Goodenoughestava interessado, mas em 2003 a A 123 Systems decidiu desenvolver esta tecnologia, considerando-a bastante promissora. Muitas grandes corporações - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola - tornaram-se os investidores dessa tecnologia.
Características das baterias LiFePO4
A voltagem da bateria de ferrofosfato é a mesmacomo com outras baterias de íon de lítio. A tensão nominal depende do tamanho da bateria (tamanho, fator de forma). Para baterias 18 650 é 3,7 volts, para 10 440 (dedinhos) - 3,2, para 24 330 - 3,6.
Quase todas as baterias têm uma voltagem deo processo de descarga diminui gradualmente. Uma das características únicas é a estabilidade da tensão durante a operação das baterias LiFePO4. As características de tensão são semelhantes às das baterias feitas com tecnologia de níquel (níquel-cádmio, níquel-hidreto metálico).
A tensão na descarga total é de 2,0 volts,que é o limite de descarga mais baixo registrado de qualquer bateria de tecnologia de lítio. Essas baterias são líderes em sua vida útil, o que equivale a 2.000 ciclos por carga e descarga. Devido à segurança de sua estrutura química, as baterias LiFePO4 podem ser carregadas usando um método especial delta V acelerado quando uma grande corrente é aplicada à bateria.
Muitas baterias não suportameste método, que leva a um aquecimento excessivo e deterioração. No caso das baterias de fosfato de ferro-lítio, esse método não só é possível, mas também recomendado. Portanto, existem carregadores especiais especificamente para carregar essas baterias. Obviamente, esses carregadores não podem ser usados em baterias com outros produtos químicos. Dependendo do fator de forma, as baterias de fosfato de ferro-lítio nesses carregadores podem ser totalmente carregadas em 15-30 minutos.
Últimos desenvolvimentos no campoAs baterias LiFePO4 oferecem ao usuário baterias com uma faixa de temperatura operacional aprimorada. Enquanto a faixa padrão para baterias de íon de lítio é de -20 a +20 graus Celsius, as baterias de fosfato de ferro-lítio podem funcionar perfeitamente na faixa de -30 a +55. Carregar ou descarregar a bateria em temperaturas acima ou abaixo das descritas danificará gravemente a bateria.
Baterias de fosfato de ferro-lítio são suscetíveis aefeito de envelhecimento em muito menor grau em comparação com outras baterias de íon de lítio. O envelhecimento é uma perda natural de capacidade ao longo do tempo, independentemente de a bateria estar em uso ou na prateleira. Em comparação, todas as baterias de íon de lítio perdem cerca de 10% de sua capacidade a cada ano. O fosfato de lítio e ferro perde apenas 1,5%.
Dos pontos negativos dessas baterias, vale destacar a capacidade menor, que é 14% menor (ou mais) do que outras baterias de íon-lítio.
Segurança da bateria de ferrofosfato
Este tipo de bateria é considerado um doso mais seguro entre todos os tipos de baterias existentes. As baterias de fosfato de lítio LiFePO4 têm uma química muito estável e são capazes de suportar altas cargas ao descarregar (em operação de baixa resistência) e ao carregar (ao carregar a bateria com altas correntes).
Devido ao fato de que os fosfatos são quimicamente seguros,essas baterias são mais fáceis de descartar depois de atingirem o fim de sua vida útil. Muitas baterias com produtos químicos perigosos (por exemplo, lítio-cobalto) precisam passar por processos adicionais de reciclagem para minimizar o perigo para o meio ambiente.
Carregando baterias de fosfato de ferro-lítio
Um dos motivos do interesse comercial dos investidoresà química do ferrofosfato tornou-se a possibilidade de carregamento rápido, resultante de sua estabilidade. Imediatamente após a organização da produção dos transportadores das baterias LiFePO4, elas foram posicionadas como baterias que podem ser carregadas rapidamente.
Para este propósito, especialdispositivo de carregamento. Como já mencionado acima, esses carregadores não podem ser usados com outras baterias, pois isso causará superaquecimento e danificará muito.
Carregador de dados dedicadoas baterias podem carregá-los em 12-15 minutos. Baterias de ferrofosfato também podem ser carregadas com carregadores convencionais. Existem também opções de carregador combinadas com ambos os modos de carregamento. A melhor opção, claro, é usar carregadores inteligentes com muitas opções para regular o processo de carregamento.
Dispositivo de bateria de fosfato de ferro e lítio
Sem peculiaridades na estrutura internaA bateria de lítio-ferro-fosfato LiFePO4 não tem bateria em comparação com suas contrapartes em tecnologia química. Apenas um elemento mudou - o cátodo, feito de fosfato de ferro. O material do ânodo é o lítio (todas as baterias baseadas na tecnologia de íon de lítio têm um ânodo de lítio).
O desempenho de qualquer bateria é baseado emreversibilidade de uma reação química. Caso contrário, os processos que ocorrem dentro da bateria são chamados de processos de oxidação e redução. Qualquer bateria consiste em eletrodos - cátodo (menos) e ânodo (mais). Além disso, dentro de qualquer bateria há um separador - um material poroso impregnado com um líquido especial - um eletrólito.
Quando a bateria está descarregada, os íons de lítio se movematravés do separador do cátodo para o ânodo, liberando a carga acumulada (oxidação). Ao carregar a bateria, os íons de lítio se movem na direção oposta do ânodo para o cátodo, acumulando carga (recuperação).
Tipos de baterias de fosfato de ferro-lítio
Todos os tipos de baterias baseados nesta química podem ser divididos em quatro categorias:
- Baterias de alta qualidade.
- Células grandes em forma de paralelepípedos.
- Pequenas células em forma de paralelepípedo (prismas - baterias LiFePO4 de 3,2 V).
- Pilhas pequenas descarregadas (bolsas).
- Acumuladores cilíndricos.
Baterias e células de fosfato de lítio e ferro podem tertensão nominal diferente de 12 a 60 volts. Eles estão em muitos aspectos à frente das baterias de chumbo-ácido tradicionais: o ciclo operacional é muito mais alto, o peso é várias vezes menor e elas são recarregadas várias vezes mais rápido.
Os acumuladores cilíndricos nesta química são usados separadamente e em um circuito. As dimensões dessas baterias cilíndricas são muito diferentes: de 14.500 (dedo) a 32.650.
Baterias de fosfato de ferro e lítio
Baterias de ferrofosfato merecem atenção especialpara bicicletas e bicicletas elétricas. Com a invenção de um novo cátodo de fosfato de ferro, junto com outros tipos de baterias, surgiram baterias especiais nessa química, que, por suas características aprimoradas e menor peso, podem ser convenientemente utilizadas até mesmo em bicicletas comuns. Essas baterias ganharam popularidade imediatamente entre os fãs da modernização de suas bicicletas.
Aplicações de bateria de ferrofosfato
O papel da bateria nesta química é claro, mesmo semcomentários. Para diversos fins, são utilizados dispositivos prismáticos - baterias LiFePO4 de 3,2 volts. Células maiores são usadas como elementos tampão para energia solar e turbinas eólicas. As baterias de ferrofosfato são amplamente utilizadas no projeto de veículos elétricos.
Pequenas baterias descarregadas são usadas paratelefones, laptops e tablets. Baterias cilíndricas de diferentes fatores de forma são usadas para armas airsoft, cigarros eletrônicos, modelos controlados por rádio, etc.
