Batterie LiFePO4

Il mercato moderno è pieno di una varietà di apparecchiature elettroniche. Per il loro funzionamento, sono in fase di sviluppo fonti di alimentazione sempre più avanzate. Tra questi, un posto speciale è occupato da batterie al litio ferro fosfato. Sono sicuri, hanno grandi capacità elettriche, praticamente non emettono tossine e sono resistenti. Forse presto queste batterie verranno espulse dai dispositivi dei loro "fratelli".

Cos'è la batteria al litio ferro fosfato

Le batterie LiFePo4 sono alimentatori di alta qualità e affidabili con prestazioni elevate. Sostituiscono attivamente non solo il piombo-acido obsoleto, ma anche le moderne batterie agli ioni di litio. Oggi, i dati della batteria si trovano non solo nelle apparecchiature industriali, ma anche nei dispositivi domestici - dagli smartphone alle biciclette elettriche.

Le batterie LFP sono state sviluppate dalla Massachusetts University of Technology nel 2003. La loro base è una tecnologia agli ioni di litio migliorata con una composizione chimica modificata: il litio ferrofosfato viene utilizzato per l'anodo al posto del litio cobalto. La batteria è ampiamente distribuita grazie ad aziende come Motorola e Qualcomm.

Come è la produzione di batterie LiFePo4

I componenti principali per la produzione di batterie LiFePo4 sono forniti in fabbrica sotto forma di polvere grigio scuro con lucentezza metallica. Lo schema di produzione degli anodi e dei catodi è lo stesso, ma a causa dell'inammissibilità della miscelazione dei componenti, tutte le operazioni tecnologiche vengono eseguite in diverse officine. Tutta la produzione è suddivisa in più fasi.

Primo passo. Creazione di elettrodi. Per fare questo, la composizione chimica finita è rivestita su entrambi i lati con una lamina di metallo (di solito alluminio per il catodo e rame per l'anodo). La lamina è pretrattata con una sospensione in modo che possa agire come un ricevitore di corrente e un elemento conduttivo. Gli elementi finiti vengono tagliati in strisce sottili e piegati più volte, formando celle quadrate.

Secondo passo. Assemblaggio diretto della batteria. I catodi e gli anodi a forma di cellula sono posti su entrambi i lati del separatore di materiale poroso, saldamente fissati ad esso. Il blocco risultante viene inserito in un contenitore di plastica, riempito con elettrolita e sigillato.

La fase finale. Test di carica / scarica della batteria. La carica produce un aumento graduale della tensione in modo che non vi siano esplosioni o incendi a causa del rilascio di una grande quantità di calore. Per scaricare, la batteria è collegata a un consumatore potente. Senza rilevare deviazioni, gli articoli finiti vengono inviati al cliente.

Il principio di funzionamento e la batteria al litio ferro fosfato del dispositivo

Le batterie LFP sono costituite da elettrodi premuti contro il separatore poroso su entrambi i lati. Per alimentare i dispositivi, sia il catodo che l'anodo sono collegati ai collettori di corrente. Tutti i componenti sono collocati in una custodia di plastica, riempita con elettrolita. Un controller è posizionato sulla custodia, che regola l'alimentazione corrente durante la ricarica.

Il principio di funzionamento delle batterie LiFePo4 si basa sull'interazione di litio ferrofosfato e carbonio. La reazione stessa procede secondo la formula:

LiFePO₄ + 6C → Li_1-xFEPO₄ + LiC₆

Il vettore di carica della batteria è uno ione di litio caricato positivamente. Ha la capacità di penetrare nel reticolo cristallino di altri materiali, con la formazione di legami chimici.

Specifiche batterie LiFePo4

Indipendentemente dal produttore, tutte le celle LFP hanno le stesse specifiche:

• tensione di picco - 3,65 V;
• tensione nel punto medio - 3,3 V;
• tensione in uno stato di scarica completa - 2,0 V;
• tensione di funzionamento nominale - 3,0-3,3 V;
• tensione minima sotto carico - 2,8 V;
• durata - da 2 a 7 mila cicli di carica / scarica;
• autocaricante ad una temperatura di 15-18 C^su - fino al 5% all'anno.

Le specifiche tecniche presentate si riferiscono specificamente alle celle LiFePo4. A seconda di quanti di essi sono combinati da una batteria, i parametri delle batterie varieranno.

Le istanze di produzione interna hanno le seguenti caratteristiche:

• capacità - fino a 2000 Ah;
• tensione - 12 v, 24v, 36v e 48v;
• con un intervallo di temperature di funzionamento - da -30 a +60 ° C^su;
• con una corrente di carica - da 4 a 30A.

Tutte le batterie non perdono la loro qualità durante la conservazione per 15 anni, hanno una tensione stabile e sono caratterizzate da una bassa tossicità.

Cosa sono le batterie LiFePo4

A differenza delle nostre solite batterie, che sono contrassegnate con simboli AA o AAA, le celle al litio ferro fosfato hanno una marcatura completamente diversa del fattore di forma: le loro dimensioni sono crittografate con un numero di 5 cifre. Tutti sono presentati nella tabella.

Anche senza un tavolo con un segno davanti a te, puoi facilmente navigare le dimensioni della batteria. Le prime due cifre del codice indicano il diametro, il resto indica la lunghezza della fonte di alimentazione (mm). Il numero 5 alla fine di alcune dimensioni corrisponde a mezzo millimetro.

Batteria al litio ferro fosfato: pro e contro

Le batterie LFP si basano sulla tecnologia agli ioni di litio, che ha permesso loro di incorporare tutti i vantaggi di queste fonti di alimentazione e allo stesso tempo di eliminare i loro svantaggi intrinseci.

Tra i principali vantaggi ci sono:

1. Durabilità: fino a 7000 cicli.
2. Alta corrente di carica, che riduce i tempi di rifornimento di energia.
3. Tensione di esercizio stabile, che non diminuisce fino a quando la carica non è completamente esaurita.
4. Alta tensione di picco - 3,65 Volt.
5. Alta capacità nominale.
6. Leggero - fino a diversi chilogrammi.
7. Basso inquinamento ambientale durante lo smaltimento.
8. Resistenza al gelo: è possibile lavorare a una temperatura da -30 a + 60 ° C^su.

Ma le batterie hanno anche degli svantaggi. Il primo di questi è un costo elevato. Il prezzo di un elemento per 20 Ah può raggiungere 35 mila rubli. Il secondo e ultimo inconveniente è la difficoltà di assemblare una batteria da soli, a differenza delle celle agli ioni di litio. Altri svantaggi evidenti in queste fonti di energia non sono ancora stati identificati.

Caricabatterie e come caricare LiFePo4

I caricabatterie per batterie LiFePo4 non sono praticamente diversi dagli inverter convenzionali. In particolare, è possibile registrare una grande intensità di corrente in uscita - fino a 30A, che viene utilizzata per caricare rapidamente le celle.

Quando si acquista un pacco batteria pronto, non dovrebbero sorgere difficoltà nella loro ricarica. Nella loro progettazione, il controllo elettronico è integrato, che protegge tutte le celle da una scarica completa e da una sovrasaturazione di elettricità. I sistemi costosi utilizzano una scheda di bilanciamento che distribuisce uniformemente l'energia tra tutte le celle del dispositivo.

Durante la ricarica, è importante non superare l'amperaggio consigliato se si utilizzano caricabatterie di terze parti. Ciò ridurrà la durata della batteria di più volte con una singola carica. Se la batteria si surriscalda o si gonfia, l'amperaggio supera i valori consentiti.

Dove vengono utilizzate le batterie LiFePo4?

Le batterie LFP sono di grande importanza per l'industria. Sono utilizzati per mantenere l'operatività dei dispositivi nelle stazioni meteorologiche e negli ospedali. Sono inoltre implementati come buffer nei parchi eolici e utilizzati per accumulare energia dai pannelli solari.

Le batterie da 12 V iniziano ad essere utilizzate nelle auto moderne al posto dei soliti elementi al piombo-acido.I progetti LiFePo4 sono installati come fonte di alimentazione principale per biciclette elettriche e ATV, barche a motore.

Ampiamente la loro importanza nella vita di tutti i giorni. Sono integrati in telefoni, tablet e persino cacciaviti. Tuttavia, tali dispositivi differiscono significativamente nel prezzo dalle loro controparti meno tecnologiche. Pertanto, incontrarli sul mercato è ancora difficile.

Regole per lo stoccaggio, il funzionamento e lo smaltimento di LiFePo4

Prima di inviare la batteria LFP per la conservazione a lungo termine, è necessario caricarla fino al 40-60% e mantenere questo livello di carica per l'intero periodo di conservazione. Conservare la batteria in un luogo asciutto in cui la temperatura non scenda al di sotto della temperatura ambiente.

Durante il funzionamento, devono essere seguiti i requisiti del produttore. È importante non surriscaldare la batteria. Se si nota che la batteria si surriscalda in modo non uniforme durante il funzionamento o la ricarica, è necessario contattare il centro di riparazione - forse una delle celle è guasta o ci sono malfunzionamenti dell'unità di controllo o della scheda di bilanciamento. Lo stesso dovrebbe essere fatto quando compaiono vesciche.

Per il corretto smaltimento di una batteria che ha esaurito completamente la sua durata, è necessario contattare un'azienda specializzata in questo. Quindi non solo agirai come un cittadino consapevole, ma sarai anche in grado di fare soldi su di esso. Tuttavia, se si invia la batteria a una discarica, non accadrà nulla di male.