المعايشةالأدوات والمعدات

بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات: الخصائص والتطبيقات

المعدات الحديثة يوما بعد يوم أصبحت أكثر تعقيدا وقوية. وتضع المعايير العالية للتكنولوجيا مطلبا كبيرا على البطاريات، التي يجب أن تجمع بين الأداء العالي والكفاءة في استخدام الطاقة وزيادة إمدادات الكهرباء.

إدخال أنواع جديدة من المعدات الكهربائية في الإنتاج، وتسريع العملية التكنولوجية - كل هذا يزيد من متطلبات مصادر الطاقة الكهربائية، والبطاريات الحديثة لا يمكن أن تلبي دائما لهم. لحل هذه المشكلة، وقد اتبعت الشركات المصنعة في طريق تحسين تكنولوجيا ليثيوم أيون. وهكذا، ولدت بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات (LiFePO4)، وهو سليل أيديولوجية من بطاريات ليثيوم أيون.

الخلفية التاريخية

تم اكتشاف ليفيو 4، أو لفب، وهو معدن طبيعي من عائلة أوليفين، لأول مرة في عام 1996 من قبل عالم من جامعة تكساس، جون غودنوغ، الذي كان يبحث عن سبل لتحسين مصادر أيون الكهرباء. الجدير بالذكر هو أن هذا المعدن كان أقل سمية والاستقرار الحراري أعلى من جميع الأقطاب المعروفة في ذلك الوقت.

وبالإضافة إلى ذلك، التقى في البيئة الطبيعية وكان أقل تكلفة. العيب الرئيسي من الأقطاب الكهربائية على أساس LiFePO4 هو السعة الكهربائية الصغيرة، وهذا هو السبب في بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات توقفت إلى تطويرها.

وقد استؤنف البحث في هذا الاتجاه في عام 2003 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. عمل فريق العلماء على خلق بطاريات جديدة جذريا التي من شأنها أن تحل محل الأكثر تقدما في ذلك الوقت بطاريات ليثيوم أيون. وكان المشروع مهتما في مثل هذه الشركات الكبيرة مثل موتورولا وكوالكوم، والتي جلبت ظهور البطاريات مع عناصر الكاثود LiFePO4.

البطارية على أساس LiFePO4

هذا النوع من البطارية يستخدم نفس التكنولوجيا لتوليد الكهرباء كخلايا ليثيوم أيون المعتادة. ومع ذلك، هناك عدد من الاختلافات الهامة بينهما. أولا، هو استخدام نوع الملكية من بمس، نظام التحكم الذي يحمي تراكم الكهربائية من الشحن الزائد والتفريغ القوي، ويزيد من خدمة الحياة ويجعل مصدر الطاقة أكثر استقرارا.

ثانيا، LiFePO4، على عكس LiCoO2، هو أقل سمية. وقد أتاحت هذه الحقيقة تجنب عدد من المشاكل المتعلقة بالتلوث البيئي. وعلى وجه الخصوص، للحد من انبعاثات الكوبالت في الغلاف الجوي مع التخلص غير الصحيح من البطاريات.

وأخيرا، نظرا لعدم وجود معايير موحدة لعناصر لفب لها التركيب الكيميائي مختلفة، الأمر الذي يسبب الاختلاف في الخصائص التقنية للنماذج في مجموعة واسعة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن صيانة إمدادات الطاقة هذه أكثر تعقيدا ويجب أن يتم وفقا لقواعد معينة.

المواصفات الفنية

ومن الجدير بالذكر أن بطاريات ليثيوم فوسفات 48 فولت و 36 فولت و 60 فولت يتم تصنيعها عن طريق الربط المتتابع للخلايا الفردية، لأن الجهد الأقصى في قسم واحد لفب لا يمكن أن يتجاوز 3.65 V. لذلك، يمكن للمؤشرات الفنية لكل بطارية بشكل ملحوظ تختلف عن بعضها البعض - كل ذلك يعتمد على التجمع والتركيب الكيميائي محددة.

ولتحليل الخصائص التقنية، نعطي القيم الاسمية لخلية فردية واحدة.

وقد تحقق أفضل تحقيق قدرات كل خلية على حدة في البطارية إيفيركسيد. بطاريات الليثيوم الفوسفات إيفيركسيد لها حياة خدمة طويلة. في المجموع، فهي قادرة على تحمل ما يصل إلى 4 آلاف دورات الشحن والتفريغ مع فقدان قدرة تصل إلى 20٪، ويتم تجديد احتياطي الطاقة في 12 دقيقة. وبالنظر إلى هذا، يمكن استنتاج أن البطاريات إيفيركسيد هي من بين أفضل ممثلين من عناصر LFP-.

مزايا وعيوب

الميزة الرئيسية، التي تميز بشكل إيجابي بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات بين ممثلين آخرين من البطارية، هو طول العمر. هذا العنصر قادر على تحمل أكثر من 3 آلاف دورة شحن وتفريغ عندما ينخفض مستوى الكهرباء إلى 30٪، وأكثر من 2 ألف - مع انخفاض إلى 20٪. بسبب هذا، متوسط عمر البطارية حوالي 7 سنوات.

ثابت تهمة الحالي هو ميزة هامة الثانية من عناصر لفب. يبقى الجهد الناتج عند 3.2 فولت حتى يتم استنفاد الشحن بالكامل. هذا يسمح لك لتبسيط الرسم التخطيطي الأسلاك، يلغي الحاجة لاستخدام المنظمين الجهد.

وارتفاع تيار الذروة هو ميزتها الثالثة. هذه الخاصية من البطارية تسمح لهم لإعطاء أقصى قدر من الطاقة حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية. دفعت هذه الميزة صناع السيارات لاستخدام بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات كمصدر أساسي للطاقة عند بدء تشغيل محركات البنزين والديزل.

جنبا إلى جنب مع جميع المزايا المقدمة، بطاريات LiFePO4 يكون واحد عيب كبير - كتلة كبيرة وحجم. وهذا يحد من استخدامها في أنواع معينة من المعدات والمعدات الكهربائية.

ملامح العملية

إذا كنت تشتري بطاريات الليثيوم الفوسفات الجاهزة، فإنك لن يكون لديك أي صعوبات في الصيانة والتشغيل. كل ذلك بفضل حقيقة أن الشركات المصنعة بناء في هذه العناصر من بطاقات بمس التي لا تسمح الشحن الزائد ولا تسمح لتصريف العنصر إلى أدنى مستوى ممكن.

ولكن إذا كنت تحصل على الخلايا الفردية (بطاريات الأصابع، على سبيل المثال)، ثم لديك لمراقبة مستوى تهمة نفسك. إذا انخفضت التهمة إلى أقل من المستوى الحرج (أقل من 2.00 فولت)، فإن السعة تنخفض أيضا بسرعة، الأمر الذي سيجعل من المستحيل إعادة شحن الخلايا. إذا، على العكس من ذلك، يمكنك السماح التغذية (فوق 3.75 V)، فإن الخلية تتضخم ببساطة بسبب الغازات المفرج عنها.

إذا كنت تستخدم بطارية مماثلة لسيارة كهربائية، ثم بعد 100٪ تهمة تحتاج إلى قطع الشاحن. وإلا، فإن البطارية تتضخم بسبب التيار الكهربائي المفرط.

قواعد التشغيل

إذا كنت تخطط لاستخدام بطاريات الليثيوم الفوسفور ليس في وضع دوري، ولكن في وضع العازلة، على سبيل المثال، كمصدر للطاقة أوبس أو جنبا إلى جنب مع البطارية الشمسية، ثم تحتاج إلى رعاية خفض مستوى الشحن إلى 3.40-3.45 V. للتعامل مع يتم مساعدة هذه المهمة من قبل "الذكية" أجهزة الشحن، والتي في الوضع التلقائي أولا ملء كامل احتياطي الطاقة، ومن ثم خفض مستوى الجهد.

أثناء العملية، تحتاج إلى مراقبة التوازن من الخلايا أو استخدام بطاقات موازنة خاصة (في البطارية للسيارة الكهربائية التي بنيت بالفعل في). عدم التوازن في الخلايا هو الدولة عندما يبقى الجهد الكلي للجهاز على المستوى الاسمي، ولكن الجهد من الخلايا يصبح مختلفا.

تحدث ظاهرة مماثلة بسبب الاختلاف في مقاومات الأقسام الفردية، وضعف الاتصال بينهما. إذا كانت الخلايا الفولتية مختلفة، ثم يتم شحنها بشكل غير متساو وتفريغها، مما يقلل بشكل كبير من عمر البطارية.

وضع البطاريات في العملية

قبل استخدام بطاريات الليثيوم والفوسفور تجميعها من خلايا منفصلة، يجب توخي الحذر لتحقيق التوازن بين النظام، لأن الأقسام قد يكون مستويات مختلفة من التهمة. للقيام بذلك، يتم توصيل جميع المكونات بالتوازي والاتصال إلى المعدل، الشاحن. يجب أن يتم شحن الخلايا المرتبطة بذلك حتى 3.6 فولت.

باستخدام بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات لدراجة كهربائية، وربما كنت لاحظت أنه في الدقائق الأولى من العملية، وبطارية يعطي أقصى قدر من الطاقة، ومن ثم تهمة بسرعة ينخفض إلى مستوى 3.3-3.0 V. لا تخافوا، لأن هذا هو التشغيل العادي للبطارية . والحقيقة هي أن قدرتها الرئيسية (حوالي 90٪) تكمن على وجه التحديد في هذا النطاق.

استنتاج

كفاءة بطاريات الليثيوم الفوسفات 20-30٪ أعلى من البطاريات الأخرى. في هذه الحالة، أنها تخدم 2-3 سنوات أطول من مصادر الكهرباء الأخرى، وأيضا توفير تيار ثابت طوال حياة العملية. كل هذا يسلط الضوء على العناصر المقدمة في ضوء مواتية.

ومع ذلك، فإن معظم الناس يتجاهلون بطاريات الليثيوم الحديد والفوسفات. مزايا وعيوب البطارية هي خافتة قبل سعرها - هو 5-6 مرات أكثر من العناصر الرصاص الحمضية التي هي معتادة بالنسبة لنا. هذه البطارية للسيارة في المتوسط يكلف حوالي 26 ألف روبل.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 ar.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.