Do danes obstaja veliko število baterij z različnimi vrstami kemije. Najbolj priljubljene baterije so danes litij-ionske. V isto skupino spadajo litij-železov-fosfatni (ferofosfatni) akumulatorji. Če so vse baterije, ki so povezane s to kategorijo, na splošno in po naravi podobne, potem imajo litij-železov-fosfatne baterije svoje edinstvene značilnosti, ki jih ločujejo od drugih litij-ionskih baterij.

Zgodovina odkritja litijeve železo-fosfatne baterije

Izumitelj baterije LiFePO4 je John Goodenaf, ki je leta 1996 na Univerzi v Teksasu na Teksaški univerzi ustvaril nov material za katodo pod litij-ionskimi baterijami. Profesor je uspel ustvariti material, ki je bolj poceni, ima manj toksičnosti in visoko toplotno odpornost. Med pomanjkljivostmi baterije, ki je uporabljala novo katodo, je bila manjša zmogljivost. Nihče ni bil zainteresiran za uvedbo Johna Goodenafa, toda leta 2003 se je A 123 Systems odločil, da bo razvil to tehnologijo, saj je menil, da je zelo obetavna. Vlagatelji te tehnologije so postali številne velike korporacije - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Značilnosti baterij LiFePO4

Napetost ferofosfatne baterije je enaka napetosti drugih baterij, ki spadajo v litij-ionsko tehnologijo. Nazivna napetost je odvisna od dimenzij baterije standardne velikosti, faktorja oblike. Za18650 baterij je 37 voltov, za 10440 (za najmlajše) - 32 za 24330 - 36.


V skoraj vseh baterijah se napetost v procesu odvajanja postopoma zmanjšuje. Ena od edinstvenih značilnosti je napetostna stabilnost pri delu z LiFePO4 baterijami. Napetostne značilnosti so podobne karakteristikam akumulatorjev, izdelanih iz nikljeve tehnologije (nikelj-kadmij, nikelj-kovinski hidrid). Odvisno od velikosti litij-železov-fosfatne baterije lahko doseže od 30 do 32 voltov do polnega praznjenja. Ta lastnost daje tem baterijam več prednosti, kadar jih uporabljajo v verigah, saj praktično izniči potrebo po regulaciji napetosti. Napetost pri polnem praznjenju je 20 voltov, kar je najnižja registrirana meja na ravni med vsemi akumulatorji na litijevi tehnologiji. Te baterije so vodilne v življenjski dobi, kar je enako do 2000 ciklov polnjenja in praznjenja. Zaradi varnosti njegove kemične strukture je mogoče baterije LiFePO4 polniti s posebno pospešeno delta V metodo, ko se na akumulator priključi velik tok. Veliko baterij ne zdrži polnjenja tako, da povzroča prekomerno segrevanje in poškodbe. Pri baterijah z litij-železovim fosfatom uporaba takšne metode ni enostavna in celo priporočljiva. Zato posebej za polnjenje baterij obstajajo tudi posebni polnilniki. Seveda se takšni polnilniki lahko uporabljajo na baterijah z drugo kemijo. Glede na obliko,Litij-železo-fosfatne baterije na polnilcih se lahko polnijo v 15-30 minutah.
Nedavni razvoj na področju baterij LiFePO4 omogoča uporabniku napajanje z izboljšanim razponom obratovalnih temperatur. Če je standardna litij-ionska baterija od -20 do +20 stopinj Celzija, lahko litij-železov-fosfatne baterije dobro delujejo v območju od -30 do +55. Polnjenje ali praznjenje akumulatorja pri temperaturah nad ali pod temperaturo bo močno poškodovalo baterijo. Litij-železo-fosfatne baterije se običajno starajo precej manj kot druge litij-ionske baterije. Staranje je sčasoma naravna izguba zmogljivosti, ki ni odvisna od tega, ali se baterija uporablja ali na polici. Za primerjavo: vse litij-ionske baterije vsako leto izgubijo približno 10% zmogljivosti. Litij-železov-fosfat medtem izgubi le 15%. Od minus teh baterij morate dodeliti manjšo zmogljivost, kar je 14% manj (ali tako) kot druge litij-ionske baterije.

Varnost ferofosfatnih baterij

Ta vrsta baterij velja za eno najvarnejših med vsemi obstoječimi vrstami baterij. Litij-fosfatne baterije LiFePO4 imajo zelo stabilno kemijo in lahko prenesejo velike obremenitve pri nizkih pretokih in polnjenju (ko je baterija napolnjena z visokimi tokovi). Ker so fosfati kemično varni, jih je lažje odstraniti,po tem, ko razčlenijo svoj vir. Mnoge nevarne kemikalije (na primer litij-kobalt) morajo biti predmet dodatnih postopkov recikliranja, da bi jih odstranili iz nevarnosti za okolje.

Polnjenje litij-železov-fosfatnih baterij

Eden od razlogov za komercialni interes vlagateljev za kemijo ferofosfatov je bila možnost hitrega polnjenja, ki je posledica njegove stabilnosti. Takoj po organiziranju proizvodnje baterijskega transporterja LiFePO4 so bili postavljeni kot napajalniki, ki jih je mogoče hitro napolniti.
V ta namen so bili izdani posebni polnilniki. Kot smo že omenili, lahko te polnilnike uporabljate tudi na drugih baterijah, saj se bodo zaradi tega pregrele in jih resno poškodovale. Poseben polnilnik baterij lahko polni 12-15 minut. Ferofosfatne baterije se lahko polnijo z običajnimi polnilniki. Obstajajo tudi kombinirane polnilne različice z obema načinoma polnjenja. Najboljša možnost, seveda, bo uporaba pametnih polnilnikov z veliko možnostmi, ki urejajo postopek zaračunavanja.

Naprava za litij-železov-fosfatni akumulator

V notranjosti naprave ni prisotna litij-železov-fosfatna baterija LiFePO4 v primerjavi z njenimi ustreznimi kemičnimi tehnologijami. Samo en element - katoda iz železovega fosfata - se je lahko spremenila. Material anode je litij (vse litij-ionske baterije imajo litijevo anodo). Jobvsaka baterija temelji na reverzibilnosti kemijske reakcije. V nasprotnem primeru se procesi, ki se pojavljajo znotraj baterije, imenujejo procesi oksidacije in predelave. Vsaka baterija je sestavljena iz elektrod - katoda (minus) in anode (plus). Tudi znotraj vsake baterije je ločilo - porozni material, namočen s posebno tekočino - elektrolitom. Ko je baterija izpraznjena, se litijevi ioni premikajo skozi separator od katode do anode, kar daje nakopičen naboj (oksidacija). Pri polnjenju akumulatorja se litijevi ioni premikajo v nasprotni smeri od anode do katode, nabirajoč se naboj (obnovitev).

Vrste litijevih železov-fosfatnih baterij

Vse vrste baterij v tej kemiji se lahko razdelijo v štiri kategorije:

Polna baterija.

Velike celice v obliki paralelepipedov.

Majhne celice v obliki paralelepipedov (prizmatične baterije LiFePO4 pri 32 V).

Baterije za majhne plošče (paketi).

Cilindrične baterije.

Litij-železo-fosfatne baterije in celice imajo lahko različne nazivne napetosti od 12 do 60 voltov. Večinoma so pred tradicionalnimi svinčeno-kislinskimi baterijami: cikel dela je veliko višji, tehta večkrat manj, polnjenje pa je nekajkrat hitrejše. Cilindrične baterije v tej kemiji se uporabljajo tako posamično kot v verigi. Dimenzije podatkov o cilindričnih baterijah so najrazličnejše: od 14500 (prstov) do 32650.

Litij-železo-fosfatne baterije

Posebna pozornost je namenjena fosfornim baterijam za kolesa inelektrični cikli Z izumom nove želez-fosfatne katode, skupaj z drugimi vrstami baterij v tej kemiji, so obstajale tudi posebne baterije, ki jih je zaradi svojih izboljšanih lastnosti in manjše teže mogoče uporabiti tudi pri običajnih kolesih. Podobna AKB je takoj postala priljubljena med oboževalci modernizacije svojih koles. Litij-železo-fosfatne baterije lahko zagotovijo nekaj ur brezskrbne vožnje s kolesom kot dostojna konkurenca za motorje z notranjim zgorevanjem, ki so bili pogosto nameščeni tudi na kolesih. Značilno je, da se za te namene uporabljajo baterije LiFePO4 na 48V, vendar je mogoče kupiti baterijo 2536 in 60 voltov.

Uporaba ferofosfatnih akumulatorjev

Vloga baterije v tej kemiji je jasna in brez pripomb. Za različne namene se uporabljajo prizme - LiFePO4 baterije 32 v. Večje celice se uporabljajo kot elementi varovalnih sistemov za sončno energijo in vetrne turbine. Ferrofosfatne baterije se aktivno uporabljajo pri oblikovanju električnih vozil. Majhne ploske baterije se uporabljajo za telefone, prenosne računalnike in tablične računalnike. Cilindrični podajalni elementi različnih oblik so uporabljeni za zalezovanje orožja, elektronske cigarete, radijsko vodene modele in druge.