Τι είναι η μπαταρία LiFePO4
Το LiFePO4 είναι ένα ορυκτό της οικογένειας των ολιβινών που απαντάται φυσικά. Η ημερομηνία γέννησης των μπαταριών LiFePO4 θεωρείται το 1996, όταν προτάθηκε για πρώτη φορά η χρήση του LiFeP04 σε ένα ηλεκτρόδιο μπαταρίας στο Πανεπιστήμιο του Τέξας. Το ορυκτό είναι μη τοξικό, σχετικά φθηνό και εμφανίζεται φυσικά.
Το LiFEPO4 είναι ένα υποσύνολο μπαταριών λιθίου και χρησιμοποιεί την ίδια ενεργειακή τεχνολογία με τις μπαταρίες λιθίου, ωστόσο, δεν είναι 100% μπαταρίες λιθίου (ιόντων λιθίου).
Λόγω του γεγονότος ότι η τεχνολογία εμφανίστηκε σχετικά πρόσφατα, δεν υπάρχει ενιαίο πρότυπο για την αξιολόγηση της ποιότητας των μπαταριών LiFEPO4, καθώς και άμεσες αναλογίες με την απόδοση των μπαταριών μολύβδου-οξέος που είναι γνωστές σε εμάς.
Λόγω της έλλειψης ενιαίου προτύπου για τις μπαταρίες LFTP στην αγορά, υπάρχουν πολλές ποικιλίες κυψελών και μπαταριών LFP που τις χρησιμοποιούν με διαφορετικά χαρακτηριστικά και χημεία στο εσωτερικό, ονομάζονται όλες μπαταρίες LFP ή λιθίου, αλλά λειτουργούν διαφορετικά. Χωρίς να προσπαθούμε να αγκαλιάσουμε την απεραντοσύνη, θα επικεντρωθούμε σε αυτό που εγγυημένα κάνουν οι μπαταρίες μας.
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου Aliant έχουν τα ακόλουθα πρακτικά πλεονεκτήματα:
- Διαστάσεις - οι μπαταρίες είναι 3 φορές μικρότερες από τις αναλογικές μολύβδου, επομένως μόνο 3 μπαταρίες καλύπτουν ολόκληρη τη γκάμα μοντέλων μοτοσυκλετών
- Η μπαταρία αυτοεκφορτίζεται λιγότερο από 0,05% την ημέρα, δηλ. μπορεί εύκολα να σταθεί στο ράφι για ένα χρόνο χωρίς επαναφόρτιση και χωρίς να χάσει τα χαρακτηριστικά του, να ξεκινήσει τον κινητήρα και στη συνέχεια να φορτίσει σε κατάσταση κοντά στο 100%
- μπορεί να είναι σε κατάσταση αποφόρτισης χωρίς σοβαρές συνέπειες για την επακόλουθη απόδοση, το όριο εκφόρτισης είναι 9,5 V, εφόσον η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας δεν πέσει κάτω από 9,5 V - η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί και να επιστρέψει στην αρχική της κατάσταση
- ομοιόμορφη φόρτιση και των 4 στοιχείων στο εσωτερικό χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή BMS (Battery Management System) που είναι ενσωματωμένος στην μπαταρία. Μέσα στην μπαταρία υπάρχουν 4 στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά, το καθένα 3,3 V, ονομαστική τάση 13,3 V, ωστόσο, η μπαταρία φορτίζεται μέσω 2 ακροδεκτών. Αυτή η μέθοδος φόρτισης είναι κατάλληλη για μπαταρίες μολύβδου, αλλά δεν είναι κατάλληλη για LFP - τα εσωτερικά στοιχεία παραμένουν πάντα υποφορτισμένα, γεγονός που αυξάνει την πιθανότητα αστοχίας τους, έτσι ώστε τα στοιχεία LFP σε μια σειρά σύνδεσης να φορτίζονται ομοιόμορφα, ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα είναι ενσωματωμένο στην μπαταρία που κατανέμει ομοιόμορφα τη φόρτιση που έρχεται στους 2 ακροδέκτες σε 4 στοιχεία στο εσωτερικό της μπαταρίας
ένας τεράστιος αριθμός κύκλων επαναφόρτισης, μεγαλύτερος από αυτόν των μπαταριών ιόντων λιθίου και των μπαταριών μολύβδου,
η μπαταρία μπορεί να αντέξει 3000 κύκλους φόρτισης από κατάσταση αποφόρτισης 70% και 2000 κύκλους από κατάσταση αποφόρτισης 80%, γεγονός που εξασφαλίζει διάρκεια ζωής μπαταρίας έως και 7 χρόνια, παρέχουμε 2 χρόνια εγγύηση για τις μπαταρίες ALIANT. Κατά μέσο όρο, η μπαταρία έχει σχεδιαστεί για 12.000 εκκινήσεις εκκίνησης.
υψηλό ρεύμα περιστροφής εκκίνησης, στους -18 C η μπαταρία παρέχει στη μίζα ισχύ που αντιστοιχεί σε μια μέση νέα μπαταρία μολύβδου, αλλά στους +23 C η ισχύς που μπορεί να τροφοδοτηθεί στη μίζα είναι διπλάσια από αυτή μιας μπαταρίας μολύβδου. Η υψηλή απόδοση ισχύος γίνεται αμέσως αισθητή κατά την εκκίνηση του κινητήρα, η μίζα περιστρέφεται γρήγορα, όπως σε μια νέα μπαταρία μολύβδου
βάρος - Οι μπαταρίες ALIANT είναι 5 φορές ελαφρύτερες από τις μπαταρίες μολύβδου
γρήγορη φόρτιση - κατά μέσο όρο, οι μπαταρίες φορτίζονται 50% μέσα στα πρώτα 2 λεπτά, 100% φόρτιση μέσα σε 30 λεπτά, αυτό σημαίνει ότι μετά από 30 λεπτά διαδρομής η μπαταρία φορτίζεται 100%, δηλ. στην πραγματικότητα η μπαταρία σας είναι πάντα φορτισμένη 100%.
σταθερή τάση εκφόρτισης - κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, η μπαταρία διατηρεί τάση κοντά στα 13,2 V μέχρι την τελευταία στιγμή, στη συνέχεια, μετά την εκφόρτιση, εμφανίζεται μια απότομη πτώση της τάσης - μια μπαταρία με το 40% της φόρτισης που απομένει θα γυρίσει γρήγορα τη μίζα
σταθερή τάση εκφόρτισης - κατά την εκφόρτιση η μπαταρία διατηρεί μια τάση κοντά στα 13,2 V μέχρι το τέλος, και στη συνέχεια, μετά την εκφόρτιση, εμφανίζεται μια απότομη πτώση της τάσης
εργασία σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Δώσαμε ιδιαίτερη έμφαση στην απόδοση της μπαταρίας σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ορισμένοι έμπειροι μοτοσικλετιστές που έχουν χρησιμοποιήσει μπαταρίες LFP από άλλους κατασκευαστές, έχουν παρατηρήσει ότι η απόδοση των μπαταριών LFP πέφτει απότομα με τη θερμοκρασία. Έτσι, στους +3 μοίρες, δεν υπάρχει πλέον έντονη περιστροφή της μίζας, αλλά στο μείον, η μπαταρία "κοιμάται" και θα ξυπνήσει μόνο μετά την προθέρμανση, καθώς απελευθερώνεται ενέργεια. Χάρη στην ειδική χημεία, οι μπαταρίες μας δεν έχουν αυτό το μειονέκτημα. Αν και η ισχύς που παρέχουν οι μπαταρίες στους -18 C πέφτει σχεδόν 2 φορές, εξακολουθεί να είναι αρκετή για να στρίψετε έντονα τη μίζα. Η μπαταρία έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε θερμοκρασίες έως -30C σε θερμοκρασίες από -3 και άνω, οι μπαταρίες έχουν υπερβολική ισχύ. Στο εύρος θερμοκρασιών από -18 έως -30 C, η μπαταρία θα γυρίσει τη μίζα, αλλά θα αισθάνεται σαν μια μισο-εκφορτισμένη μπαταρία μολύβδου.
Λειτουργεί σε οποιαδήποτε θέση, δεν υπάρχουν υγρά στην μπαταρία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε θέση, όπως και οι μπαταρίες gel
ευρύ φάσμα θερμοκρασιών - από -30C έως +60C
Θεμελιώδεις φυσικές διαφορές μεταξύ μπαταριών LiFePO4 και αναλόγων μολύβδου
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι μπαταρίες LiFePO4 και οι μπαταρίες μολύβδου έχουν διαφορετική χημεία και για να κατανοήσετε την μπαταρία σας πρέπει να γνωρίζετε ποιες είναι οι διαφορές.
Η κύρια διαφορά αφορά τη χωρητικότητα. Μπορείτε να κατανοήσετε τις διαφορές στις μπαταρίες χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα: εάν συνδέσετε τη μίζα σε μια μπαταρία LiFEP04 και σε μια μπαταρία μολύβδου και αρχίσετε να την περιστρέφετε, τότε η μπαταρία LiFEPO4 θα γυρίσει τη μίζα σχεδόν 1,5 φορές περισσότερο, πρακτικά χωρίς μείωση η ταχύτητα περιστροφής από μια μπαταρία μολύβδου-οξέος, εάν εάν έχετε χρησιμοποιήσει στο παρελθόν μπαταρίες μολύβδου-οξέος, τότε μέχρι την τελευταία στιγμή θα έχετε την εντύπωση ότι έχει μείνει πολύ φόρτιση στην μπαταρία, αλλά η μπαταρία, στην πραγματικότητα, μπορεί να είναι ήδη σχεδόν αποφορτισμένη, η πτώση της ταχύτητας περιστροφής δεν θα συμβεί ομαλά, όπως στην περίπτωση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος, αλλά θα συμβεί απότομα μετά από πτώση τάσης κάτω από 12 V. Εάν πάρετε μια μπαταρία μολύβδου 7 A/h και μια μπαταρία LiFEPO4 παρόμοιας χωρητικότητας, τότε ο αριθμός των περιστροφών του εκκινητή (ουσιαστικά το φορτίο) μέχρι την πλήρη εξάντληση στα πρώτα 10 λεπτά θα είναι πολύ μεγαλύτερος για το LiFEP04, αλλά πάνω από Τα επόμενα 5 λεπτά η μπαταρία θα εξαντληθεί, ενώ η μπαταρία μολύβδου μπορεί να γυρίσει τη μίζα για έως και 20 λεπτά. Έτσι, σε όλες τις πρακτικές περιπτώσεις ζωής σε θερμοκρασίες από -18 C, η μπαταρία LiFEPO4 υπερτερεί των μπαταριών μολύβδου, εκτός από την περίπτωση που η γεννήτρια αστοχεί. Σε αυτήν την περίπτωση, χωρίς γεννήτρια, μια μπαταρία μολύβδου μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από το LiFePO4.
υπέρταση. Όταν η τάση φόρτισης υπερβαίνει το επιτρεπόμενο όριο, οι μπαταρίες LiFEPO4 και μολύβδου-οξέος συμπεριφέρονται διαφορετικά. Η μπαταρία μολύβδου-οξέος αρχίζει να βράζει. Μη αναστρέψιμες χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν στις μπαταρίες LIFEPO4. Δεν υπάρχει καμία μοτοσυκλέτα στην αγορά που να παρέχει τάση που μπορεί να βλάψει την μπαταρία LIFEPO4, ωστόσο, σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις, όταν το ρελέ του ρυθμιστή αποτυγχάνει με τέτοιο τρόπο ώστε η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας να κυμαίνεται από 15 έως 60 V - το Η μπαταρία LIFEP04 θα καταστραφεί.
θερμοκρασία. Στις μπαταρίες LIFEP04 δεν αρέσουν οι χαμηλές θερμοκρασίες, στις μπαταρίες μας χρησιμοποιούμε ειδικά στοιχεία που μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες έως -30 C, ωστόσο, μετά τους -18 C η απόδοση της μπαταρίας LIFEPO4 πέφτει με τέτοιο τρόπο ώστε η μπαταρία μολύβδου να παράγει περισσότερη ισχύ από τη δική μας . Αν δεν υπήρχε η ιδιαίτερη χημεία στα στοιχεία, τότε ήδη στους +4 βαθμούς LIFEPO4 η μπαταρία θα έχανε απόδοση.
Κάντε μια ερώτηση για υποστήριξη: Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από κακόβουλη χρήση. Πρέπει να έχετε ενεργοποιημένη τη JavaScript για να τη δείτε.
Ο σύγχρονος εξοπλισμός γίνεται πιο περίπλοκος και ισχυρός κάθε μέρα. Τα πρότυπα υψηλής τεχνολογίας δημιουργούν αυξημένες απαιτήσεις σε μπαταρίες, οι οποίες πρέπει πλέον να συνδυάζουν υψηλές επιδόσεις, ενεργειακή απόδοση και αυξημένα αποθέματα ενέργειας.
Η εισαγωγή νέων τύπων ηλεκτρικού εξοπλισμού στην παραγωγή, η επιτάχυνση της τεχνολογικής διαδικασίας - όλα αυτά αυξάνουν τις απαιτήσεις για πηγές ενέργειας και οι σύγχρονες μπαταρίες δεν μπορούν πλέον να τις καλύψουν πάντα. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι κατασκευαστές έχουν ακολουθήσει τον δρόμο της βελτίωσης της τεχνολογίας ιόντων λιθίου. Έτσι γεννήθηκε ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου, ο οποίος είναι ο ιδεολογικός απόγονος των μπαταριών Li-ion.
Ιστορική αναφορά
Το LiFePO4, ή LFP, ένα φυσικό ορυκτό της οικογένειας των ολιβινών, ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1996 από τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου του Τέξας John Goodenough, ο οποίος αναζητούσε τρόπους βελτίωσης των πηγών ενέργειας Li-ion. Αξιοσημείωτο ήταν το γεγονός ότι αυτό το ορυκτό είχε λιγότερη τοξικότητα και υψηλότερη θερμική σταθερότητα από όλα τα γνωστά ηλεκτρόδια εκείνη την εποχή.
Επιπλέον, βρέθηκε στο φυσικό περιβάλλον και είχε μικρότερο κόστος. Το κύριο μειονέκτημα των ηλεκτροδίων με βάση το LiFePO4 ήταν η χαμηλή ηλεκτρική τους χωρητικότητα, γι' αυτό και η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου δεν αναπτύχθηκε πλέον.
Η έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση ξεκίνησε ξανά το 2003. Μια ομάδα επιστημόνων εργάστηκε για να δημιουργήσει θεμελιωδώς νέες μπαταρίες που θα αντικαθιστούσαν τις πιο προηγμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου εκείνη την εποχή. Μεγάλες εταιρείες όπως η Motorola και η Qualcomm ενδιαφέρθηκαν για το έργο, το οποίο έφερε πιο κοντά την εμφάνιση μπαταριών με στοιχεία καθόδου LiFePO4.
Μπαταρία βασισμένη στο LiFePO4
Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί την ίδια τεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τις κυψέλες ιόντων λιθίου που έχουμε συνηθίσει. Ωστόσο, υπάρχει μια σειρά από σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Πρώτον, είναι η χρήση ενός ιδιόκτητου τύπου BMS - ένα σύστημα διαχείρισης που προστατεύει τις ηλεκτρικές μπαταρίες από υπερφόρτιση και σοβαρή εκφόρτιση, αυξάνει τη διάρκεια ζωής και κάνει την πηγή ενέργειας πιο σταθερή.
Δεύτερον, το LiFePO4, σε αντίθεση με το LiCoO2, είναι λιγότερο τοξικό. Το γεγονός αυτό μας επέτρεψε να αποφύγουμε μια σειρά από προβλήματα που σχετίζονται με την περιβαλλοντική ρύπανση. Συγκεκριμένα, μειώστε τις εκπομπές κοβαλτίου στην ατμόσφαιρα λόγω ακατάλληλης απόρριψης των μπαταριών.
Τέλος, λόγω της έλλειψης ομοιόμορφων προτύπων LFP, τα στοιχεία έχουν διαφορετική χημική σύνθεση, γεγονός που προκαλεί τη διακύμανση των τεχνικών χαρακτηριστικών των μοντέλων σε ένα ευρύ φάσμα. Επιπλέον, η συντήρηση αυτών των τροφοδοτικών είναι πιο περίπλοκη και πρέπει να συμμορφώνεται με ορισμένους κανόνες.
Προδιαγραφές
Αξίζει να πούμε ότι οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου 48 Volt, 36 Volt και 60 Volt κατασκευάζονται με τη σύνδεση μεμονωμένων στοιχείων σε σειρά, επειδή η μέγιστη τάση σε ένα τμήμα LFP δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 3,65 V. Επομένως, οι τεχνικοί δείκτες κάθε μπαταρίας μπορεί να διαφέρουν σημαντικά το ένα από το άλλο - όλα εξαρτώνται από τη συναρμολόγηση και τη συγκεκριμένη χημική σύνθεση.
Για να αναλύσουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά, παρουσιάζουμε τις ονομαστικές τιμές ενός μεμονωμένου κελιού.
Η καλύτερη εφαρμογή των δυνατοτήτων κάθε μεμονωμένης κυψέλης επιτεύχθηκε στην μπαταρία Everexceed. Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου Everexceed έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Συνολικά, είναι σε θέση να αντέξουν έως και 4 χιλιάδες κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης με απώλεια χωρητικότητας έως και 20%, και το απόθεμα ενέργειας αναπληρώνεται σε 12 λεπτά. Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι μπαταρίες Everexceed είναι ένας από τους καλύτερους αντιπροσώπους των στοιχείων LFP.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Το κύριο πλεονέκτημα που ξεχωρίζει τη μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου από άλλους αντιπροσώπους μπαταριών είναι η ανθεκτικότητα. Ένα τέτοιο στοιχείο είναι ικανό να αντέξει περισσότερους από 3 χιλιάδες κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης όταν το επίπεδο ηλεκτρικής ενέργειας πέσει στο 30%, και περισσότερους από 2 χιλιάδες όταν πέσει στο 20%. Χάρη σε αυτό, η μέση διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι περίπου 7 χρόνια.
Το σταθερό ρεύμα φόρτισης είναι το δεύτερο σημαντικό πλεονέκτημα των στοιχείων LFP. Η τάση εξόδου παραμένει στα 3,2 V μέχρι να εξαντληθεί πλήρως η φόρτιση. Αυτό απλοποιεί το διάγραμμα καλωδίωσης και εξαλείφει την ανάγκη χρήσης ρυθμιστών τάσης.
Το υψηλότερο ρεύμα αιχμής είναι το τρίτο τους πλεονέκτημα. Αυτή η ιδιότητα της μπαταρίας τους επιτρέπει να παράγουν μέγιστη ισχύ ακόμη και σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτή η ιδιότητα έχει ωθήσει τις αυτοκινητοβιομηχανίες να χρησιμοποιούν μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου ως κύρια πηγή ενέργειας κατά την εκκίνηση κινητήρων βενζίνης και ντίζελ.
Μαζί με όλα τα παρουσιαζόμενα πλεονεκτήματα, οι μπαταρίες LiFePO4 έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα - μεγάλο βάρος και μέγεθος. Αυτό περιορίζει τη χρήση τους σε ορισμένους τύπους μηχανημάτων και ηλεκτρικού εξοπλισμού.
Χαρακτηριστικά λειτουργίας
Εάν αγοράσετε έτοιμες μπαταρίες φωσφορικού λιθίου, τότε δεν θα έχετε καμία δυσκολία με τη συντήρηση και τη λειτουργία. Όλα αυτά χάρη στο γεγονός ότι οι κατασκευαστές κατασκευάζουν πλακέτες BMS σε τέτοια στοιχεία, τα οποία εμποδίζουν την υπερφόρτιση και εμποδίζουν την εκφόρτιση του στοιχείου σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο.
Αλλά εάν αγοράζετε μεμονωμένες κυψέλες (μπαταρίες με στυλό, για παράδειγμα), τότε θα πρέπει να παρακολουθείτε μόνοι σας το επίπεδο φόρτισης. Όταν η φόρτιση πέσει κάτω από ένα κρίσιμο επίπεδο (κάτω από 2,00 V), η χωρητικότητα θα αρχίσει να μειώνεται γρήγορα, γεγονός που θα καταστήσει αδύνατη την επαναφόρτιση των κυψελών. Αν, αντίθετα, επιτρέψετε υπερφόρτιση (πάνω από 3,75 V), η κυψέλη απλώς θα διογκωθεί λόγω των απελευθερωμένων αερίων.
Εάν χρησιμοποιείτε παρόμοια μπαταρία για ηλεκτρικό όχημα, τότε μετά από 100% φόρτιση πρέπει να την αποσυνδέσετε, διαφορετικά η μπαταρία θα διογκωθεί λόγω υπερκορεσμού του ηλεκτρικού ρεύματος.
Κανόνες λειτουργίας
Εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε μπαταρίες λιθίου-φωσφόρου όχι σε κυκλική λειτουργία, αλλά σε λειτουργία buffer, για παράδειγμα, ως πηγή ενέργειας για ένα UPS ή σε συνδυασμό με μια ηλιακή μπαταρία, τότε πρέπει να φροντίσετε να μειώσετε το επίπεδο φόρτισης στο 3,40 -3,45 V. Αντιμετώπιση Αυτή η εργασία βοηθείται από «έξυπνους» φορτιστές, οι οποίοι στην αυτόματη λειτουργία πρώτα αναπληρώνουν πλήρως την παροχή ενέργειας και στη συνέχεια μειώνουν το επίπεδο τάσης.
Κατά τη λειτουργία, πρέπει να παρακολουθείτε την ισορροπία των κυψελών ή να χρησιμοποιείτε ειδικές σανίδες εξισορρόπησης (είναι ήδη ενσωματωμένες στην μπαταρία ενός ηλεκτρικού οχήματος). Η ανισορροπία κυψέλης είναι μια κατάσταση κατά την οποία η συνολική τάση της συσκευής παραμένει στο ονομαστικό επίπεδο, αλλά η τάση της κυψέλης γίνεται διαφορετική.
Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω της διαφοράς στην αντίσταση των μεμονωμένων τμημάτων και της κακής επαφής μεταξύ τους. Εάν οι κυψέλες έχουν διαφορετικές τάσεις, τότε φορτίζονται και αποφορτίζονται άνισα, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Θέση σε λειτουργία μπαταρίας
Πριν χρησιμοποιήσετε μπαταρίες λιθίου-φωσφόρου που συναρμολογούνται από μεμονωμένες κυψέλες, πρέπει να ληφθεί μέριμνα για την ισορροπία του συστήματος, καθώς τα τμήματα μπορεί να έχουν διαφορετικά επίπεδα φόρτισης. Για να γίνει αυτό, όλα τα εξαρτήματα συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους και συνδέονται με ανορθωτή και φορτιστή. Οι κυψέλες που συνδέονται με αυτόν τον τρόπο πρέπει να φορτιστούν στα 3,6 V.
Όταν χρησιμοποιείτε μια μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου για ένα ηλεκτρικό ποδήλατο, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει ότι στα πρώτα λεπτά λειτουργίας η μπαταρία παράγει μέγιστη ισχύ και στη συνέχεια η φόρτιση πέφτει γρήγορα στο επίπεδο των 3,3-3,0 V. Μην το φοβάστε αυτό , επειδή αυτή είναι η κανονική λειτουργία της μπαταρίας. Το γεγονός είναι ότι η κύρια χωρητικότητά του (περίπου 90%) βρίσκεται ακριβώς σε αυτό το εύρος.
συμπέρασμα
Η απόδοση είναι 20-30% υψηλότερη από άλλες μπαταρίες. Ταυτόχρονα, διαρκούν 2-3 χρόνια περισσότερο από άλλες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας και παρέχουν επίσης σταθερό ρεύμα σε όλη την περίοδο λειτουργίας. Όλα αυτά αναδεικνύουν ευνοϊκά τα στοιχεία που παρουσιάζονται.
Ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι θα συνεχίσουν να αγνοούν τις μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των μπαταριών είναι ωχρά σε σύγκριση με την τιμή τους - είναι 5-6 φορές περισσότερες από τις κυψέλες μολύβδου-οξέος που έχουμε συνηθίσει. Μια τέτοια μπαταρία για ένα αυτοκίνητο κοστίζει κατά μέσο όρο περίπου 26 χιλιάδες ρούβλια.
Η σύγχρονη αγορά είναι γεμάτη με μια ποικιλία ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Όλο και περισσότερες προηγμένες πηγές ενέργειας αναπτύσσονται για τη λειτουργία τους. Ανάμεσά τους ξεχωριστή θέση κατέχουν οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Είναι ασφαλή, έχουν υψηλή ηλεκτρική ικανότητα, πρακτικά δεν εκπέμπουν τοξίνες και είναι ανθεκτικά. Ίσως αυτές οι μπαταρίες να εκτοπίσουν σύντομα τα «αδέρφια» τους από τις συσκευές.
Περιεχόμενα
Τι είναι η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου
Οι μπαταρίες LiFePo4 είναι υψηλής ποιότητας και αξιόπιστες πηγές ενέργειας με υψηλή απόδοση. Αντικαθιστούν ενεργά όχι μόνο τις απαρχαιωμένες μπαταρίες μολύβδου-οξέος, αλλά και τις σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Σήμερα, αυτές οι μπαταρίες βρίσκονται όχι μόνο σε βιομηχανικό εξοπλισμό, αλλά και σε οικιακές συσκευές - από smartphone έως ηλεκτρικά ποδήλατα.
Οι μπαταρίες LFP αναπτύχθηκαν από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης το 2003. Βασίζονται σε βελτιωμένη τεχνολογία ιόντων λιθίου με τροποποιημένη χημική σύνθεση: χρησιμοποιείται σιδηροφωσφορικό λίθιο για την άνοδο αντί για κοβαλτικό λίθιο. Οι μπαταρίες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες χάρη σε εταιρείες όπως η Motorola και η Qualcomm.
Πώς παράγονται οι μπαταρίες LiFePo4
Τα κύρια εξαρτήματα για την κατασκευή των μπαταριών LiFePo4 παρέχονται στο εργοστάσιο με τη μορφή σκούρου γκρι σκόνης με μεταλλική γυαλάδα. Το σχέδιο παραγωγής για ανόδους και καθόδους είναι το ίδιο, αλλά λόγω του απαράδεκτου της ανάμειξης εξαρτημάτων, όλες οι τεχνολογικές εργασίες εκτελούνται σε διαφορετικά εργαστήρια. Όλη η παραγωγή χωρίζεται σε διάφορα στάδια.
Το πρώτο βήμα.Δημιουργία ηλεκτροδίων. Για να γίνει αυτό, η τελική χημική σύνθεση καλύπτεται και στις δύο πλευρές με μεταλλικό φύλλο (συνήθως αλουμίνιο για την κάθοδο και χαλκό για την άνοδο). Το φύλλο είναι προεπεξεργασμένο με ανάρτηση έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργήσει ως δέκτης ρεύματος και αγώγιμο στοιχείο. Τα τελικά στοιχεία κόβονται σε λεπτές λωρίδες και διπλώνονται πολλές φορές, σχηματίζοντας τετράγωνα κελιά.
Δεύτερο βήμα.Άμεση συναρμολόγηση μπαταρίας. Κάθοδοι και άνοδοι με τη μορφή κυψελών τοποθετούνται και στις δύο πλευρές ενός διαχωριστή από πορώδες υλικό και στερεώνονται σφιχτά σε αυτό. Το μπλοκ που προκύπτει τοποθετείται σε πλαστικό δοχείο, γεμάτο με ηλεκτρολύτη και σφραγισμένο.
Το τελικό στάδιο.Ελέγξτε τη φόρτιση/εκφόρτιση της μπαταρίας. Η φόρτιση πραγματοποιείται με σταδιακή αύξηση της τάσης του ηλεκτρικού ρεύματος, έτσι ώστε να μην συμβεί έκρηξη ή ανάφλεξη λόγω της απελευθέρωσης μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Για να αποφορτιστεί, η μπαταρία συνδέεται με έναν ισχυρό καταναλωτή. Εάν δεν εντοπιστούν αποκλίσεις, τα τελικά στοιχεία αποστέλλονται στον πελάτη.
Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου
Οι μπαταρίες LFP αποτελούνται από ηλεκτρόδια που πιέζονται σφιχτά πάνω σε έναν πορώδες διαχωριστή και στις δύο πλευρές. Για την τροφοδοσία των συσκευών, τόσο η κάθοδος όσο και η άνοδος συνδέονται με συλλέκτες ρεύματος. Όλα τα εξαρτήματα τοποθετούνται σε πλαστική θήκη και γεμίζουν με ηλεκτρολύτη. Στη θήκη τοποθετείται ένας ελεγκτής, ο οποίος ρυθμίζει την παροχή ρεύματος κατά τη φόρτιση.
Η αρχή λειτουργίας των μπαταριών LiFePo4 βασίζεται στην αλληλεπίδραση σιδηροφωσφορικού λιθίου και άνθρακα. Η ίδια η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με τον τύπο:
LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
Ο φορέας φόρτισης της μπαταρίας είναι ένα θετικά φορτισμένο ιόν λιθίου. Έχει την ικανότητα να διεισδύει στο κρυσταλλικό πλέγμα άλλων υλικών, σχηματίζοντας χημικούς δεσμούς.
Τεχνικά χαρακτηριστικά των μπαταριών LiFePo4
Ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή, όλα τα κύτταρα LFP έχουν τα ίδια τεχνικά χαρακτηριστικά:
- τάση αιχμής – 3,65 V;
- τάση στο μεσαίο σημείο – 3,3 V;
- τάση σε κατάσταση πλήρως εκφορτισμένη – 2,0 V.
- ονομαστική τάση λειτουργίας – 3,0-3,3 V;
- ελάχιστη τάση υπό φορτίο – 2,8 V;
- ανθεκτικότητα - από 2 έως 7 χιλιάδες κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης.
- αυτοφόρτιση σε θερμοκρασία 15-18 C – έως και 5% ετησίως.
Τα τεχνικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζονται αναφέρονται συγκεκριμένα στα κύτταρα LiFePo4. Ανάλογα με το πόσες από αυτές συνδυάζονται με μία μπαταρία, οι παράμετροι των μπαταριών θα ποικίλλουν.
Τα εγχώρια αντίγραφα έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- χωρητικότητα - έως 2000 Ah.
- τάση – 12 v, 24v, 36v και 48v.
- με εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας - από -30 έως +60 C о;
- με ρεύμα φόρτισης - από 4 έως 30Α.
Όλες οι μπαταρίες δεν χάνουν την ποιότητά τους κατά την αποθήκευση για 15 χρόνια, έχουν σταθερή τάση και χαρακτηρίζονται από χαμηλή τοξικότητα.
Τι τύποι μπαταριών LiFePo4 υπάρχουν;
Σε αντίθεση με τις μπαταρίες που έχουμε συνηθίσει, οι οποίες επισημαίνονται με τα σύμβολα AA ή AAA, οι κυψέλες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν εντελώς διαφορετική σήμανση παράγοντα μορφής - τα μεγέθη τους είναι κρυπτογραφημένα με έναν 5ψήφιο αριθμό. Όλα αυτά παρουσιάζονται στον πίνακα.
| Κανονικό μέγεθος | Διαστάσεις, DxL (mm) |
|---|---|
| 14430 | 14 x 43 |
| 14505 | 14 x 50 |
| 17335 | 17 x 33 |
| 18500 | 18 x 50 |
| 18650 | 18 x 65 |
| 26650 | 26 x 65 |
| 32600 | 32 x 60 |
| 32900 | 32 x 90 |
| 38120 | 38 x 120 |
| 40160 | 40 x 160 |
| 42120 | 42 x 120 |
Ακόμη και χωρίς να έχετε μπροστά σας τραπέζι με σημάδια, μπορείτε εύκολα να πλοηγηθείτε στις διαστάσεις της μπαταρίας. Τα δύο πρώτα ψηφία του κωδικού υποδεικνύουν τη διάμετρο, τα υπόλοιπα δηλώνουν το μήκος της πηγής ισχύος (mm). Ο αριθμός 5 στο τέλος ορισμένων τυπικών μεγεθών αντιστοιχεί σε μισό χιλιοστό.
Μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου: πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Οι μπαταρίες LFP βασίζονται στην τεχνολογία Li-ion, η οποία τους επιτρέπει να απορροφούν όλα τα πλεονεκτήματα αυτών των πηγών ενέργειας και ταυτόχρονα να απαλλαγούν από τα εγγενή μειονεκτήματά τους.
Μεταξύ των βασικών πλεονεκτημάτων είναι:
- Ανθεκτικότητα – έως 7.000 κύκλοι.
- Υψηλό ρεύμα φόρτισης, που μειώνει τον χρόνο αναπλήρωσης ενέργειας.
- Σταθερή τάση λειτουργίας που δεν πέφτει μέχρι να εξαντληθεί πλήρως η φόρτιση.
- Υψηλή τάση αιχμής - 3,65 Volt.
- Υψηλή ονομαστική χωρητικότητα.
- Μικρό βάρος - έως αρκετά κιλά.
- Χαμηλό επίπεδο περιβαλλοντικής ρύπανσης κατά την απόρριψη.
- Αντοχή στον παγετό – η εργασία είναι δυνατή σε θερμοκρασίες από -30 έως +60C.
Όμως οι μπαταρίες έχουν και μειονεκτήματα. Το πρώτο από αυτά είναι το υψηλό κόστος. Η τιμή ενός στοιχείου 20 Ah μπορεί να φτάσει τα 35 χιλιάδες ρούβλια. Το δεύτερο και τελευταίο μειονέκτημα είναι η δυσκολία της μη αυτόματης συναρμολόγησης μιας τράπεζας μπαταριών, σε αντίθεση με τις κυψέλες ιόντων λιθίου. Δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί άλλα προφανή μειονεκτήματα αυτών των πηγών ενέργειας.
Φορτιστές και πώς να φορτίσετε το LiFePo4
Οι φορτιστές για μπαταρίες LiFePo4 πρακτικά δεν διαφέρουν από τους συμβατικούς μετατροπείς. Συγκεκριμένα, μπορείτε να καταγράψετε υψηλό ρεύμα εξόδου - έως 30A, το οποίο χρησιμοποιείται για τη γρήγορη επαναφόρτιση των στοιχείων.
Εάν αγοράσετε μια έτοιμη μπαταρία, δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζετε δυσκολίες στη φόρτισή τους. Ο σχεδιασμός τους διαθέτει ενσωματωμένο ηλεκτρονικό χειριστήριο που προστατεύει όλα τα κύτταρα από την πλήρη εκφόρτιση και τον υπερκορεσμό με ηλεκτρισμό. Τα ακριβά συστήματα χρησιμοποιούν μια πλακέτα εξισορρόπησης, η οποία κατανέμει ομοιόμορφα την ενέργεια μεταξύ όλων των κυψελών της συσκευής.
Είναι σημαντικό κατά την επαναφόρτιση να μην υπερβαίνετε τη συνιστώμενη ένταση αν χρησιμοποιείτε φορτιστές τρίτων κατασκευαστών. Αυτό θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας πολλές φορές ανά φόρτιση. Εάν η μπαταρία θερμαίνεται ή διογκωθεί, η ισχύς του ρεύματος υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τιμές.
Πού χρησιμοποιούνται οι μπαταρίες LiFePo4;
Οι μπαταρίες LFP έχουν μεγάλη σημασία για τη βιομηχανία. Χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της λειτουργικότητας των συσκευών σε μετεωρολογικούς σταθμούς και νοσοκομεία. Εφαρμόζονται επίσης ως buffer σε αιολικά πάρκα και χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση ενέργειας από ηλιακούς συλλέκτες.
Οι μπαταρίες 12v αρχίζουν να χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα αυτοκίνητα αντί των συνηθισμένων στοιχείων μολύβδου-οξέος. Τα σχέδια LiFePo4 εγκαθίστανται ως η κύρια πηγή ενέργειας σε ηλεκτρικά ποδήλατα και ATV και μηχανοκίνητα σκάφη.
Το νόημά τους είναι ευρέως διαδεδομένο στην καθημερινή ζωή. Είναι ενσωματωμένα σε τηλέφωνα, tablet, ακόμη και κατσαβίδια. Ωστόσο, τέτοιες συσκευές διαφέρουν σημαντικά στην τιμή από τις λιγότερο προηγμένες τεχνολογικά αντίστοιχές τους. Επομένως, εξακολουθεί να είναι δύσκολο να τα βρείτε στην αγορά.
Κανόνες αποθήκευσης, λειτουργίας και απόρριψης του LiFePo4
Πριν στείλετε μια μπαταρία LFP για μακροχρόνια αποθήκευση, είναι απαραίτητο να τη φορτίσετε στο 40-60% και να διατηρήσετε αυτό το επίπεδο φόρτισης καθ' όλη την περίοδο αποθήκευσης. Η μπαταρία πρέπει να φυλάσσεται σε ξηρό μέρος όπου η θερμοκρασία δεν πέφτει κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου.
Κατά τη λειτουργία, πρέπει να τηρούνται οι απαιτήσεις του κατασκευαστή. Είναι σημαντικό να αποτρέψετε την υπερθέρμανση της μπαταρίας. Εάν παρατηρήσετε ότι η μπαταρία θερμαίνεται άνισα κατά τη λειτουργία ή τη φόρτιση, θα πρέπει να επικοινωνήσετε με ένα κέντρο επισκευής - ίσως κάποια από τις κυψέλες έχει αποτύχει ή υπάρχει δυσλειτουργία στη μονάδα ελέγχου ή στην πλακέτα ισορροπίας. Το ίδιο θα πρέπει να γίνει εάν παρουσιαστεί οίδημα.
Για να απορρίψετε σωστά μια μπαταρία που έχει εξαντλήσει πλήρως τους πόρους της, θα πρέπει να επικοινωνήσετε με οργανισμούς που ειδικεύονται σε αυτό. Με αυτόν τον τρόπο όχι μόνο θα συμπεριφέρεστε σαν ευσυνείδητος πολίτης, αλλά θα μπορείτε και να κερδίσετε χρήματα από αυτό. Ωστόσο, εάν στείλετε απλώς την μπαταρία σε χώρο υγειονομικής ταφής, τότε δεν θα συμβεί τίποτα κακό.
Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει
Σε πολλές συσκευές χρησιμοποιούνται μικροσκοπικές μπαταρίες σε σχήμα κουμπιού. Τα προϊόντα από διαφορετικούς κατασκευαστές ενδέχεται να διαφέρουν
Η αξιοπιστία της εκκίνησης του κινητήρα οποιουδήποτε αυτοκινήτου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα της μπαταρίας που χρησιμοποιείται. Αυτός πρέπει
Είναι σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή μπαταρία για κάθε αυτοκίνητο. Αυτό θα παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής
Ο μέγιστος αριθμός κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης της βιομηχανίας, η μισή ικανότητα επίτευξης των ίδιων ηλεκτρικών χαρακτηριστικών σε σύγκριση με το μόλυβδο-οξύ, γρήγορη φόρτιση με υψηλά ρεύματα και σταθερή τάση εκφόρτισης, δυνατότητα αυτόματου ελέγχου παραμέτρων - αυτά είναι τα πλεονεκτήματα μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Μεγάλη γκάμα από αυτά τα προϊόντα που κατασκευάζει η εταιρεία ΕΕΜΒ, που χρησιμοποιείται σε συστήματα τροφοδοσίας για κυψελοειδείς σταθμούς βάσης και αυτόματους μετεωρολογικούς σταθμούς, συστήματα ηλιακής ενέργειας, συστήματα τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης, τροφοδοσία βιομηχανικών ηλεκτροκινητήρων και ηλεκτρικών μεταφορών.
Τα τελευταία χρόνια, το θέμα της βελτίωσης των κινητών πηγών ενέργειας δεν ήταν ποτέ πιο επίκαιρο. Μόλις πριν από 10-15 χρόνια δεν ήταν τόσο οξύ. Αλλά το καλύτερο είναι ο εχθρός του καλού, και με την αυξανόμενη κινητικότητα του κατοίκου της πόλης, δηλ. Με τη μετάβαση από έναν επιτραπέζιο υπολογιστή σε έναν φορητό υπολογιστή, από ένα απλό κινητό τηλέφωνο σε ένα smartphone, οι απαιτήσεις για κινητές πηγές ενέργειας έχουν αυξηθεί κατακόρυφα.
Με τη σμίκρυνση των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, οι σχεδιαστές ηλεκτρονικών ειδών πρέπει να ακολουθήσουν την τάση μείωσης του μεγέθους των τροφοδοτικών αυξάνοντας παράλληλα τη χωρητικότητά τους. Ωστόσο, τίθεται το ερώτημα σχετικά με την αλλαγή όχι μόνο της χωρητικότητας της μπαταρίας, αλλά και της ταχύτητας επαναφόρτισης και της αντοχής τους. Εξάλλου, εάν η μπαταρία επαναφέρει τη φόρτισή της σχεδόν αμέσως, τότε δεν είναι πλέον τόσο κρίσιμο πόσες ώρες μπορεί να λειτουργήσει η συσκευή χωρίς επαναφόρτιση.
Η χωρητικότητα της μπαταρίας, καθώς και η ικανότητά της να επαναφορτίζεται πολλές φορές, είναι επίσης σημαντική για:
- αυτόνομες συσκευές σχεδιασμένες για μακροχρόνια λειτουργία χωρίς συντήρηση - μετεωρολογικοί σταθμοί, σταθμοί μέτρησης, σταθμοί εδάφους.
- συστήματα εναλλακτικής ενέργειας - ηλιακές και αιολικές γεννήτριες.
- ηλεκτρικές μεταφορές – υβριδικά αυτοκίνητα, περονοφόρα, ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Σχεδόν σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, οι μπαταρίες λειτουργούν σε συνθήκες που κάθε άλλο παρά ιδανικές: σε χαμηλές θερμοκρασίες, μη βέλτιστους ή ατελείς κύκλους φόρτισης και μεγάλη πιθανότητα βαθιάς εκφόρτισης.
Ανάμεσα στις σύγχρονες μπαταρίες, ιδιαίτερη θέση κατέχουν οι μπαταρίες λιθίου. Το λίθιο έχει τεράστιο πόρο αποθήκευσης ενέργειας, επομένως η χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου ως συσκευές αποθήκευσης ενέργειας για ηλιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και άλλες πηγές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι η πιο κερδοφόρα σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος ή άλλους τύπους μπαταριών. Ξεχωριστή θέση μεταξύ των μπαταριών που βασίζονται σε ιόντα λιθίου καταλαμβάνουν οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4).
Το LiFePO4 χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως κάθοδος για μια μπαταρία ιόντων λιθίου το 1996 από τον καθηγητή John Goodenough από το Πανεπιστήμιο του Τέξας. Αυτό το υλικό ενδιέφερε τον ερευνητή επειδή, σε σύγκριση με το παραδοσιακό LiCoO2, έχει σημαντικά χαμηλότερο κόστος, είναι λιγότερο τοξικό και πιο ανθεκτικό στη θερμότητα. Το μειονέκτημά του όμως είναι η μικρότερη χωρητικότητά του. Και μόλις το 2003 η εταιρεία Σύστημα A123υπό την ηγεσία του καθηγητή Jiang Ye-Ming, άρχισε να ερευνά τις μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4).
Βασικές ιδιότητες των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4) είναι ένας υποτύπος μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούν φωσφορικό σίδηρο ως κάθοδο. Χωρίς υπερβολή, μπορούν να ονομαστούν η κορυφή της τεχνολογίας μπαταριών ισχύος. Αυτός ο τύπος μπαταρίας υπερτερεί όλων των άλλων σε ορισμένες παραμέτρους, ιδιαίτερα στον αριθμό των κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης.
Σε αντίθεση με άλλες μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες LiFePO4, όπως και αυτές από νικέλιο, έχουν πολύ σταθερή τάση εκφόρτισης. Η τάση εξόδου κατά την εκφόρτιση παραμένει κοντά στα 3,2 V μέχρι να εξαντληθεί πλήρως η φόρτιση της μπαταρίας. Αυτό μπορεί να απλοποιήσει πολύ ή ακόμα και να εξαλείψει την ανάγκη ρύθμισης της τάσης στα κυκλώματα.
Λόγω της σταθερής τάσης εξόδου 3,2 V, τέσσερις μπαταρίες μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για να παράγουν μια ονομαστική τάση εξόδου 12,8 V, η οποία είναι κοντά στην ονομαστική τάση των μπαταριών μολύβδου-οξέος έξι κυψελών. Αυτό, μαζί με τα καλά χαρακτηριστικά ασφαλείας των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου, τις καθιστά μια καλή πιθανή αντικατάσταση των μπαταριών μολύβδου-οξέος σε βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και η ηλιακή ενέργεια.
- Με επαναλαμβανόμενους κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης, το φαινόμενο μνήμης απουσιάζει εντελώς
- Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής (πάνω από 4600 κύκλους σε 80% βάθος εκφόρτισης)
- Έχουν υψηλή ειδική ενεργειακή ένταση: η ενεργειακή πυκνότητα φτάνει τα 110 W h/kg)
- Χαρακτηρίζονται από ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας (-20…60°C)
- Αυτές οι μπαταρίες δεν απαιτούν συντήρηση
- Είναι δυνατή η γρήγορη φόρτιση των μπαταριών: σε 15 λεπτά - έως και 50%
- Η αξιοπιστία και η ασφάλεια των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου επιβεβαιώνονται από διεθνή πιστοποιητικά
- Είναι εξαιρετικά αποδοτικά: 93% στην εκκίνηση 30...90%
- Επιτρέπεται υψηλός ρυθμός εκφόρτισης με ρεύμα έως 10 C (δεκαπλάσιο του ονομαστικού ρεύματος)
- Αυτές οι μπαταρίες είναι φιλικές προς το περιβάλλον και δεν αποτελούν κίνδυνο για τον άνθρωπο και το περιβάλλον όταν απορρίπτονται.
- Σε αντίθεση με τις μπαταρίες μολύβδου, οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν το μισό βάρος με την ίδια χωρητικότητα
Μειονεκτήματα σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος:
- υψηλότερο κόστος?
- την ανάγκη για ειδικό κύκλωμα ελέγχου φόρτισης-εκφόρτισης.
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4) είναι ελαφρώς κατώτερες από τις μπαταρίες πολυμερούς λιθίου όσον αφορά την ενεργειακή ένταση (Εικόνα 1). Όμως ένα από τα δυνατά σημεία είναι η σταθερότητα του υλικού, που επιτρέπει τη δημιουργία μπαταριών που αντέχουν πολύ περισσότερους κύκλους εκφόρτισης/φόρτισης (πάνω από 2000), και γρήγορη φόρτιση. Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά, αυτές οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται βέλτιστα σε ηλεκτρικά οχήματα.
Στη ρωσική αγορά, η εταιρεία κατέχει μια ιδιαίτερη θέση μεταξύ των προμηθευτών μπαταριών που βασίζονται σε ιόντα λιθίου ΕΕΜΒ. Παράγει διάφορες ομάδες μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου (Εικόνα 2), που διαφέρουν ως προς τις ηλεκτρικές παραμέτρους και τις παραμέτρους σχεδιασμού:
- αρθρωτά συστήματα μπαταριών?
- μπαταρίες για συσκευές τηλεπικοινωνιών.
- πηγές ενέργειας για «έξυπνο σπίτι»·
- μπαταρίες έλξης για ηλεκτρικά οχήματα.
 |
 |
 |
 |
| α) αρθρωτά συστήματα μπαταριών | β) μπαταρίες τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού | γ) μπαταρίες για συστήματα ρεύμα έκτακτης ανάγκης και αυτόνομο συστήματα τροφοδοσίας |
δ) μπαταρίες έλξης για ηλεκτρική μεταφορά |
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, όταν αποφορτίζονται, έχουν πολύ σταθερή τάση εξόδου μέχρι να αποφορτιστεί πλήρως η κυψέλη. Τότε η τάση μειώνεται απότομα.
Το σχήμα 3 δείχνει καμπύλες εκφόρτισης μπαταρίας που λαμβάνονται σε διάφορα ρεύματα εκφόρτισης (0,2...2C) υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας. Όπως φαίνεται από το γράφημα, ένα χαρακτηριστικό της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι η ασθενής εξάρτηση της χωρητικότητας από το ρεύμα εκφόρτισης. Κατά την εκφόρτιση με χαμηλό ρεύμα (0,2C) και κατά την εκφόρτιση με υψηλό ρεύμα (2C), η χωρητικότητα της μπαταρίας πρακτικά δεν αλλάζει και παραμένει ίση με 10 Ah (η ονομαστική χωρητικότητα της καθορισμένης μπαταρίας).
Είναι πολύ σημαντικό να μην επιτρέψετε στην κυψέλη να εκφορτιστεί σε επίπεδο μικρότερο από 2,0 V, διαφορετικά θα προκύψουν μη αναστρέψιμες διεργασίες που θα οδηγήσουν σε απότομη απώλεια της ονομαστικής χωρητικότητας. Για αυτό χρησιμοποιείται ένας ελεγκτής εκφόρτισης. Η EEMB παράγει μπαταρίες με ή χωρίς προστατευτικό κύκλωμα. Η παρουσία ενός κυκλώματος προστασίας έναντι της τάσης εκφόρτισης και υπερφόρτισης κωδικοποιείται στο όνομα με τη συντομογραφία PCM στο τέλος, για παράδειγμα, LP385590F-PCM.
Ας εξετάσουμε την εξάρτηση του αριθμού των κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης από το μέγεθος του ρεύματος εκφόρτισης και του βάθους εκφόρτισης. Το σχήμα 4 δείχνει τα πειραματικά δεδομένα. Από αυτά μπορεί να φανεί ότι με πλήρη εκφόρτιση, συμβαίνει απώλεια χωρητικότητας της μπαταρίας κατά 20% με έναν αριθμό κύκλων τουλάχιστον 2000 (ρεύμα εκφόρτισης 1C). Εάν το βάθος εκφόρτισης περιορίζεται στο 80% σε κάθε κύκλο, τότε μετά από περίπου 1500 παρόμοιους κύκλους δεν υπήρξε πρακτικά καμία μείωση στη χωρητικότητα της μπαταρίας από την αρχική τιμή (ρεύμα εκφόρτισης 0,5C).
Η τελευταία γενιά μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου που παράγονται από την EEMB, σε αντίθεση με τις υπάρχουσες μπαταρίες μολύβδου-οξέος, δεν απαιτεί συχνή αντικατάσταση και συντήρηση. Κατά κανόνα, μια μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι μια σύγχρονη μπαταρία που μπορεί να αντέξει περισσότερους από 2000 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης και είναι απολύτως αναίσθητη σε χρόνιες συνθήκες υποφόρτισης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, διαθέτει ενσωματωμένη πλακέτα διαχείρισης μπαταρίας (Battery Management System). Η φόρτιση πραγματοποιείται με σταθερή τάση και σταθερό ρεύμα χωρίς στάδια.
Ο Πίνακας 1 δείχνει τις κύριες παραμέτρους των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου μονοκυττάρων EEMB. Η ονομαστική χωρητικότητα αυτού του τύπου μπαταρίας είναι στην περιοχή των 600...36000 mAh (βάρος - 15...900 γραμμάρια, αντίστοιχα). Οι μονοκύτταρες μπαταρίες Li-FePO4 χρησιμοποιούνται συχνότερα σε αυτοτροφοδοτούμενες συσκευές. Αυτές οι μπαταρίες επιτρέπουν εκφόρτιση υψηλού ρεύματος έως και 10 C. Μετά από 2000 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης με ρεύμα 1C, η υπολειπόμενη χωρητικότητα είναι περίπου 80%.
Πίνακας 1. Μπαταρίες LiFePO4 μονοκυττάρων EEMB
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, mAh | Βάρος, g |
| 3,2 | 600 | 15 | |
| 1250 | 31,25 | ||
| 2000 | 50 | ||
| 3500 | 87,5 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 7000 | 175 | ||
| 9000 | 225 | ||
| 22000 | 500 | ||
| 36000 | 900 |
Χρησιμοποιώντας αρθρωτά συστήματα με μεμονωμένες κυψέλες με αυξημένη χωρητικότητα, οι παράμετροι των οποίων δίνονται στον Πίνακα 2, είναι δυνατή η συναρμολόγηση μιας μπαταρίας με την απαιτούμενη χωρητικότητα και τάση εξόδου.
Πίνακας 2. Βασικές παράμετροι αρθρωτών συστημάτων Li-FePO4
Τα αρθρωτά συστήματα είναι επίσης εξοπλισμένα με σύστημα διαχείρισης ισχύος (BMS), το οποίο επιτρέπει την εκφόρτιση υψηλής ισχύος και έχει πολλές λειτουργίες ελέγχου και προστασίας. Οι μονάδες με ενσωματωμένο σύστημα παρακολούθησης εξασφαλίζουν υψηλό επίπεδο ασφάλειας για ολόκληρο το σύστημα και το περιβάλλον. Προτεινόμενες εφαρμογές:
- συστήματα έκτακτης ανάγκης και αδιάλειπτης παροχής ρεύματος.
- σταθμούς βάσης.
Τα συστήματα ισχύος τηλεπικοινωνιών απαιτούν μπαταρίες μικρού μεγέθους, μικρού βάρους, μεγάλου αριθμού κύκλων επαναφόρτισης, υψηλής ειδικής χωρητικότητας, μεγάλου εύρους θερμοκρασιών λειτουργίας και εύκολης συντήρησης. Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου πληρούν πλήρως αυτές τις απαιτήσεις. Ο Πίνακας 3 δείχνει τις κύριες παραμέτρους των μπαταριών EEMB για συστήματα τηλεπικοινωνιών.
Πίνακας 3. Μπαταρίες για τηλεπικοινωνιακά συστήματα ισχύος
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, kg |
| 12 | 50 | 6 | |
| 12 | 100 | 22 | |
| 48 | 100 | 40 | |
| 48 | 200 | 78 |
Παράδειγμα καταχώρισης ονοματολογίας: 4P5S – τέσσερα παράλληλα συνδεδεμένα συγκροτήματα (κάθε συγκρότημα αποτελείται από πέντε μπαταρίες συνδεδεμένες σε σειρά), P – Παράλληλη, παράλληλη σύνδεση, S – Σειριακή, διαδοχική σύνδεση.
Οι μπαταρίες αυτής της σειράς χρησιμοποιούνται κυρίως σε:
- Συστήματα ισχύος συνεχούς ρεύματος;
- συσκευές αδιάλειπτης παροχής ρεύματος (UPS).
- συστήματα ισχύος DC υψηλής τάσης (240/336 V).
Τα χαρακτηριστικά των μπαταριών για πηγές και τα συστήματα αδιάλειπτης παροχής ρεύματος για ένα έξυπνο σπίτι (UPS/UPS) φαίνονται στον Πίνακα 4 και η εμφάνιση φαίνεται στο Σχήμα 3γ.
Πίνακας 4. Μπαταρίες για smart home UPS
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, kg |
| 12 | 10 | 1,3 | |
| 12 | 20 | 2,5 | |
| 12 | 30 | 3,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 14,4 | 4,5 | 0,7 | |
| 14,4 | 7 | 0,9 | |
| U1 | 48 | 10 | 4 |
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου της σειράς EEMB Super Energy SLM αντικαθιστούν πλήρως τις συμβατικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος και γέλης. Δεν χρειάζονται συντήρηση, είναι 80% ελαφρύτερες και πέντε φορές πιο ανθεκτικές από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος και τις αντίστοιχες μπαταρίες τους.
Οι μπαταρίες έλξης για ηλεκτρικά οχήματα είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία για εγκατάσταση σε ηλεκτρικά οχήματα. Τα βασικά χαρακτηριστικά των μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα είναι το μικρό βάρος, το συμπαγές μέγεθος και η υψηλή ενεργειακή χωρητικότητα, γεγονός που μειώνει το βάρος του ίδιου του ηλεκτρικού οχήματος και επιτρέπει τη γρήγορη φόρτιση.
Η εταιρεία ΕΕΜΒ προσφέρει μια σειρά από μπαταρίες για ηλεκτρικά οχήματα διαφόρων κατηγοριών (Πίνακες 5, 6).
Οι κύριες παράμετροι των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου που χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα γκολφ και παρόμοιες μπαταρίες της σειράς GOLF CART φαίνονται στον Πίνακα 5. Αυτές οι μπαταρίες επιτρέπουν παράλληλες και σειριακές συνδέσεις κυψελών, καθιστώντας εύκολη την αλλαγή της ονομαστικής χωρητικότητας και της τάσης της μπαταρίας.
Πίνακας 5. Παράμετροι μπαταριών της σειράς GOLF CART
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, kg |
| 6,4 | 10 | 0,5 | |
| 9,6 | 20 | 1,5 | |
| 12,8 | 30 | 3 | |
| 12,8 | 40 | 4 | |
| 25,6 | 10 | 2 | |
| 25,6 | 60 | 12 |
Οι παράμετροι των μπαταριών Li-FePO4 για ηλεκτρικά ποδήλατα (σειρά E-bike) δίνονται στον Πίνακα 6.
Πίνακας 6. Παράμετροι μπαταριών σειράς E-bike
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, kg |
| 24 | 10 | 2,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 24 | 40 | 9 | |
| 36 | 10 | 3,5 | |
| 36 | 20 | 6,5 | |
| 36 | 30 | 10 | |
| 48 | 20 | 9 |
Άλλες επιλογές μπορούν να γίνουν κατόπιν παραγγελίας σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη. Αυτές οι σειρές μπαταριών είναι επίσης διαθέσιμες σε συγκροτήματα όπου μεμονωμένες κυψέλες συνδέονται σε σειρά ή παράλληλες σειρές. Οι συνολικές διαστάσεις ενός στοιχείου συναρμολόγησης αυτής της σειράς είναι 9,1x67,5x222 mm.
Ο Πίνακας 7 δείχνει τις παραμέτρους των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου για ηλεκτρικά σκούτερ και ηλεκτρικά εργαλεία. Οι μπαταρίες της σειράς E-scooter είναι μικρού μεγέθους, έχουν υψηλό επιτρεπόμενο ρεύμα εκφόρτισης, μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και χωρίς εφέ μνήμης, γεγονός που καθιστά αυτές τις μπαταρίες δημοφιλείς σε συσκευές κατάλληλης ισχύος, όπου απαιτείται αυτόνομη τροφοδοσία ηλεκτροκινητήρες.
Πίνακας 7. Παράμετροι μπαταριών σειράς E-scooter
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, g |
| 9,6 | 1,4 | 150 | |
| 16 | 1,4 | 250 | |
| 19,2 | 7 | 1500 | |
| 22,4 | 8,4 | 2100 |
Ο Πίνακας 8 δείχνει τις παραμέτρους των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου για ηλεκτρικά σκούτερ της σειράς E-motorcycle. Η ονομαστική τάση όλων των μπαταριών αυτής της σειράς είναι 48 V. Η ελάχιστη ονομαστική χωρητικότητα είναι 9 Ah με βάρος 4 kg. Η μέγιστη χωρητικότητα είναι 90 Ah με βάρος 40 κιλά. Οι διαστάσεις ενός στοιχείου είναι 7,5x67x220 mm.
Πίνακας 8. Παράμετροι μπαταριών σειράς E-μοτοσικλετών
| Ονομα | Τάση, V | Χωρητικότητα, Αχ | Βάρος, kg |
| 48 | 9 | 4 | |
| 48 | 36 | 16 | |
| 48 | 54 | 24 | |
| 48 | 90 | 40 |
Συγκριτικά χαρακτηριστικά μπαταριών LiFePO4
Σε μικρές ενεργειακές εγκαταστάσεις σε λειτουργίες συνεχούς ανακύκλωσης, οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, λόγω της δυνατότητας βαθιάς εκφόρτισης και μεγάλου αριθμού κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης, παρέχουν απτά πλεονεκτήματα στη συντήρηση των εγκαταστάσεων.
Οι μονάδες μπαταριών διαθέτουν ενσωματωμένη προστασία από υπέρταση, χαμηλή φόρτιση και υψηλά ρεύματα. Είναι συμβατά με όλες τις συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των μετατροπέων και των φορτιστών που λειτουργούν με μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Αρχικά, η τιμή των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου φαίνεται αρκετά υψηλή. Ωστόσο, κατά τον υπολογισμό της χωρητικότητας της μπαταρίας για λειτουργία σε λειτουργία ανακύκλωσης, αποδεικνύεται ότι στην περίπτωση χρήσης μπαταριών LiFePO4, μια μπαταρία χωρητικότητας περίπου 2...2,5 φορές μικρότερη από ό,τι για τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος (συμπεριλαμβανομένου του μολύβδου-ηλίου ) είναι επαρκές. Αυτό είναι δυνατό λόγω του γεγονότος ότι οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορούν να φορτιστούν με υψηλότερα ρεύματα από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος (1C έναντι του τυπικού 0,1...0,2C για τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος). Ως αποτέλεσμα, μια συστοιχία ηλιακών συλλεκτών, για παράδειγμα, με το ίδιο ρεύμα εξόδου συστοιχίας και τον απαιτούμενο χρόνο φόρτισης, μπορεί να φορτωθεί σε μια μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου που είναι λιγότερο χωρητική από μια μπαταρία μολύβδου-οξέος. Η χαμηλότερη χωρητικότητα ανά εκφόρτιση θα αντισταθμιστεί από ταχύτερους κύκλους φόρτισης, ειδικά επειδή ο πόρος για τους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης είναι κατά μέσο όρο μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερος. Σε αυτό προστίθεται μια πολύ πιο αργή πτώση της χωρητικότητας κατά τη διάρκεια των κύκλων επαναφόρτισης.
Ας δούμε ένα παράδειγμα.Εάν χρησιμοποιούσαμε προηγουμένως μια μπαταρία μολύβδου AGM/GEL 150 Ah σε λειτουργία ποδηλασίας, τότε για να την αντικαταστήσουμε χωρίς απώλεια χαρακτηριστικών απόδοσης, θα αρκεί μια μπαταρία LiFePO4 χωρητικότητας 60 Ah Με τον σωστό υπολογισμό από 1 έως 2,5. το κόστος μιας μπαταρίας LiFePO4 είναι μόνο 25 ...35% περισσότερο από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Ταυτόχρονα, οι μπαταρίες φωσφορικού λιθίου-σιδήρου θα έχουν, κατά μέσο όρο, καλύτερα χαρακτηριστικά απόδοσης σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος.
Στη λειτουργία συσσώρευσης και επακόλουθης εκφόρτισης στα ίδια ρεύματα εκφόρτισης, οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορούν να παρέχουν πλεονέκτημα χωρητικότητας 2,5 φορές, το οποίο είναι εύκολο να φανεί με ένα παράδειγμα.
Κατά κανόνα, η χωρητικότητα της μπαταρίας επιλέγεται με βάση τον πιθανό χρόνο απουσίας της κύριας ενέργειας και την κατανάλωση ισχύος του φορτίου.
Για παράδειγμα, εάν χρειάζεται να τροφοδοτήσουμε ένα φορτίο 2 kW για 1 ώρα, τότε, κατά συνέπεια, χρειαζόμαστε ένα απόθεμα ενέργειας τουλάχιστον 2 kWh Είναι απαραίτητο αυτό το σύστημα να μπορεί να λειτουργεί κανονικά για περισσότερους από 6 μήνες σε κυκλική λειτουργία (φόρτιση κατά τη διάρκεια της ημέρας, χρέωση το βράδυ - κατάταξη). Για μια μπαταρία ή σετ μπαταριών με τάση εξόδου 48 V, η απαιτούμενη υπολογιζόμενη χωρητικότητα θα είναι περίπου 42 Ah. Το ρεύμα εκφόρτισης θα είναι περίπου 1C (42 A). Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι στο παράδειγμά μας η εκφόρτιση θα πρέπει να θεωρείται όχι ως σταθερό ρεύμα, αλλά ως σταθερή ισχύς, ενώ όταν αποφορτιστεί η μπαταρία, το ρεύμα εκφόρτισης θα αυξηθεί. Στη λειτουργία εκφόρτισης με σταθερή ισχύ (2 kW), μια μπαταρία μολύβδου-οξέος (48 V/40 Ah) μπορεί να λειτουργήσει για όχι περισσότερο από 30 λεπτά (με βαθιά εκφόρτιση - έως 40,8 V).
Προκειμένου το φορτίο να λειτουργεί αξιόπιστα για μία ώρα σε μια μπαταρία μολύβδου, η χωρητικότητά της θα είναι περίπου διπλάσια από αυτή που είχε υπολογιστεί αρχικά - περίπου 85 Ah Από την άλλη πλευρά, η εκφόρτιση μιας μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου με ρεύμα 1C ή υψηλότερο οδηγούν σε σημαντική μείωση της χωρητικότητάς του - παραμένει σε ονομαστικό επίπεδο (Εικόνα 3). Από αυτό μπορεί να φανεί ότι μια διαφορά στη χωρητικότητα δύο τύπων μπαταριών μπορεί να επιτευχθεί κατά δύο. Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι όταν μια μπαταρία μολύβδου-οξέος λειτουργεί σε λειτουργία ανακύκλωσης, η χωρητικότητά της θα μειωθεί κατά 20% ήδη στους 150...200 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης, επομένως, για να αντισταθμίσετε αυτό, θα πρέπει αρχικά να επιλέξτε μια μπαταρία με χωρητικότητα 20% μεγαλύτερη. Αποδεικνύεται ότι οι προϋποθέσεις της προηγουμένως καθορισμένης εργασίας θα εκπληρωθούν εντός των πρώτων 6 μηνών με χωρητικότητα μπαταρίας μολύβδου-οξέος 102 Ah Από την άλλη πλευρά, η ασθενής εξάρτηση της χωρητικότητας μιας μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου θα το επιτρέψει Τακτοποιήστε με πρακτικά υπολογισμένη χωρητικότητα 42 Ah Όπως μπορούμε να δούμε, η διαφορά στην απαιτούμενη χωρητικότητα μεταξύ των δύο τύπων μπαταριών είναι περίπου 2,5 φορές.
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου δέχονται εύκολα ισχυρό ρεύμα φόρτισης. Επομένως, φορτώνοντάς τους με μια σειρά ηλιακών μπαταριών που είναι τρεις φορές πιο ισχυρές (σε σχέση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος), μπορείτε να τις φορτίσετε σε σύντομο χρονικό διάστημα 2…4 ωρών. Και λαμβάνοντας υπόψη την έλλειψη ευαισθησίας στη βαθιά εκφόρτιση και τη χρόνια υποφόρτιση, αυτές οι μπαταρίες είναι απαραίτητες το χειμώνα, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν υψηλότερη απόδοση 95% (σε αντίθεση με 80% για τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος) , και Αυτό σημαίνει ότι σε συννεφιασμένο και βροχερό καιρό αυτές οι μπαταρίες φορτίζονται πιο γρήγορα (Πίνακας 9).
Πίνακας 9. Σύγκριση μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου και μολύβδου οξέος
| Παράμετρος | Φωσφορικό λίθιο σίδηρο σύστημα τροφοδοσίας |
Συμβατικό σύστημα με μπαταρίες μολύβδου βαθιά εκκένωση |
Οφέλη του LiFePO4 |
| Αριθμός ενεργών κύκλων εργασίας | > 6000 με εκφόρτιση 80%. | ~500 | Ο αριθμός των κύκλων είναι σημαντικά μεγαλύτερος |
| Σύστημα εξισορρόπησης κυττάρων | Παρουσία κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση | Απών | Αυτόματη παρακολούθηση της κατάστασης κάθε κυψέλης |
| Προστασία υπερφόρτισης/βαθιάς φόρτισης σε επίπεδο κυψέλης | 100% έλεγχος πολλαπλών επιπέδων | ||
| Προστασία μπαταρίας σε περίπτωση αστοχίας του συστήματος | 100% (ρεύμα διακοπής φόρτισης και εκφόρτισης) | ||
| Ακριβής υπολογισμός του αποθέματος ενέργειας στην μπαταρία με βάση δεδομένα από αισθητήρες τάσης, ρεύματος, θερμοκρασίας και αντίστασης κυψέλης | Συνεχής υπολογισμός σε πραγματικό χρόνο | ||
| Δυνατότητα γρήγορης φόρτισης | Ναι (περίπου 15 λεπτά) | Οχι | |
| Η ανάγκη συντήρησης της μπαταρίας σε φορτισμένη κατάσταση |
Οχι | Ναι, διαφορετικά - θείωση πλάκας | Δεν χρειάζεται να διατηρηθεί η φόρτιση, εξοικονομώντας χρήματα στη συντήρηση |
| Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής με καθημερινή πλήρη ανακύκλωση 70% για LiFePO4 και 50% για μπαταρίες μολύβδου-οξέος (υπό ιδανικές συνθήκες), χρόνια | 15 | ~4 | Τουλάχιστον 4 φορές υψηλότερο |
| Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας, °C | -20…60 | Προτεινόμενη θερμοκρασία: 20°C | Είναι δυνατή η εγκατάσταση του συστήματος τροφοδοσίας σε μη θερμαινόμενους χώρους |
| Επίδραση αυξημένης θερμοκρασίας (30°C και άνω) | Η λειτουργία μέχρι το ανώτατο όριο του εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας είναι αποδεκτή | Ταχεία υποβάθμιση | Οι κυψέλες της μπαταρίας μπορούν να αντέξουν σημαντικά υψηλότερες θερμοκρασίες |
| Διάρκεια ζωής ημερολογίου (λειτουργία buffer ή λειτουργία αποθήκευσης) | δεν περιορίζεται | Περιορισμένη, αφού οι πλάκες υποβαθμίζονται σε κάθε περίπτωση | Σημαντική νίκη |
| Δυνατότητα προσθήκης χωρητικότητας σε υπάρχουσα μονάδα αποθήκευσης | Ναί | Δεν συνιστάται καθώς θα οδηγήσει σε ανισορροπία | Δυνατότητα σταδιακού εκσυγχρονισμού και κλιμάκωσης χωρίς επιπλέον κόστος |
| Δυνατότητα αντικατάστασης ενός/πολλών κατεστραμμένων στοιχείων στο συγκρότημα της μπαταρίας | Ναι, γιατί υπάρχει σύστημα εξισορρόπησης | ||
συμπέρασμα
Σε τρόπους ποδηλασίας, η χρήση μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι πιο κερδοφόρα, καθώς για την επίτευξη ενεργειακών και λειτουργικών παραμέτρων, αρκεί περίπου η μισή χωρητικότητα των μπαταριών μολύβδου-οξέος. Εξίσου πολύτιμα είναι η έλλειψη ευαισθησίας στην υποφόρτιση, η αυξημένη απόδοση και η επιταχυνόμενη φόρτιση με υψηλά ρεύματα.
Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου συνιστώνται για χρήση σε συστήματα ηλιακής ενέργειας που λειτουργούν σε συνθήκες σύντομου φωτός της ημέρας, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την κεντρική Ρωσία, τις βόρειες περιοχές και τις ορεινές περιοχές. Η μεγάλη διάρκεια ζωής (μεγάλος αριθμός κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης) των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος συντήρησης και αντικατάστασής τους, κάτι που είναι σημαντικό, για παράδειγμα, για σταθμούς αυτόματης παρακολούθησης καιρού και συστήματα τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης για κυψελοειδείς σταθμούς βάσης . Η αύξηση του χρονικού διαστήματος μεταξύ των προγραμματισμένων αλλαγών της μπαταρίας έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση κόστους εργασίας για το πλήρωμα συντήρησης, καθώς και σε έξοδα ταξιδίου (ειδικά εάν ο εξοπλισμός είναι εγκατεστημένος σε δυσπρόσιτες περιοχές). Η μείωση των γενικών εξόδων συντήρησης θα αντισταθμίσει περισσότερο από το σχετικά υψηλό κόστος της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου.
Οι μπαταρίες αυτού του τύπου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία σε τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό (βασικός τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός και κινητές συσκευές), τροφοδοτικά αδιάλειπτης ισχύος, συστήματα παροχής ρεύματος έκτακτης ανάγκης, συστήματα τροφοδοσίας για ηλεκτροκινητήρες και ηλεκτρικά οχήματα.
Ο κατασκευαστής μπαταριών, EEBM, διενεργεί προσεκτικό έλεγχο ποιότητας του προϊόντος και έχει τη δυνατότητα να παράγει προσαρμοσμένα συγκροτήματα μπαταριών σύμφωνα με τις απαιτήσεις των πελατών.
Βιβλιογραφία
- http://www.eemb.com.
- http://www.eemb.com/products/rechargeable_battery/lifepo4_battery/lifepo4_battery.html.
