Ngayon, may malaking bilang ng mga baterya na may iba't ibang uri ng chemistry. Ang pinakasikat na mga baterya ngayon ay lithium-ion. Kasama rin sa grupong ito ang mga bateryang lithium-iron-phosphate (ferrophosphate). Bagama't ang lahat ng baterya sa kategoryang ito ay malawak na magkapareho sa mga teknikal na detalye, ang mga lithium iron phosphate na baterya ay may kani-kanilang mga natatanging tampok na nagpapaiba sa kanila mula sa iba pang mga baterya na ginawa gamit ang teknolohiyang lithium-ion.
Ang kuwento ng pagkatuklas ng baterya ng lithium iron phosphate
Ang imbentor ng LiFePO4 na baterya ay si John Goodenough, na nagtrabaho noong 1996 sa University of Texas sa isang bagong cathode material para sa mga lithium-ion na baterya. Nagawa ng propesor na lumikha ng isang materyal na mas mura, may mas kaunting toxicity at mataas na thermal stability. Kabilang sa mga pagkukulang ng baterya, na gumamit ng bagong cathode, ay ang mas mababang kapasidad.
Walang sinuman ang interesado sa imbensyon ni John Goodenough, ngunit noong 2003 nagpasya ang A 123 Systems na bumuo ng teknolohiyang ito, kung isasaalang-alang na ito ay lubos na maaasahan. Maraming malalaking korporasyon ang naging mamumuhunan sa teknolohiyang ito - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Mga katangian ng LiFePO4 na baterya
Ang boltahe ng ferrophosphate na baterya ay kapareho ng sa iba pang mga baterya ng teknolohiyang lithium-ion. Ang na-rate na boltahe ay depende sa mga sukat ng baterya (laki, form factor). Para sa mga baterya 18 650 ito ay 3.7 volts, para sa 10 440 (maliit na daliri) - 3.2, para sa 24 330 - 3.6.
Para sa halos lahat ng baterya, unti-unting bumababa ang boltahe habang nagdi-discharge. Ang isa sa mga natatanging tampok ay ang katatagan ng boltahe kapag nagtatrabaho sa mga baterya ng LiFePO4. Ang mga bateryang ginawa gamit ang nickel technology (nickel-cadmium, nickel-metal hydride) ay may mga katangian ng boltahe na katulad nito.
Depende sa laki, ang isang lithium iron phosphate na baterya ay makakapaghatid sa pagitan ng 3.0 at 3.2 volts hanggang sa ganap na ma-discharge. Ang property na ito ay nagbibigay ng higit pang mga pakinabang sa mga bateryang ito kapag ginamit sa mga circuit, dahil halos hindi nito kailangan para sa regulasyon ng boltahe.
Full discharge voltage ay 2.0 volts, ang pinakamababang naitalang limitasyon sa discharge ng anumang lithium technology na baterya. Nangunguna ang mga bateryang itobuhay ng serbisyo, na katumbas ng 2000 cycle para sa pagsingil at paglabas. Dahil sa kaligtasan ng kemikal na istraktura ng mga ito, maaaring ma-charge ang mga baterya ng LiFePO4 gamit ang isang espesyal na accelerated delta V method kapag may malaking current na inilapat sa baterya.
Maraming baterya ang hindi makayanan ang pamamaraang ito ng pag-charge, na nagiging sanhi ng sobrang init at pagkasira ng mga ito. Sa kaso ng mga baterya ng lithium-iron-phosphate, ang paggamit ng pamamaraang ito ay hindi lamang posible, ngunit kahit na inirerekomenda. Samakatuwid, may mga espesyal na charger na partikular para sa pag-charge ng mga naturang baterya. Siyempre, ang mga naturang charger ay hindi maaaring gamitin sa mga baterya na may iba pang chemistry. Depende sa form factor, ang mga lithium iron phosphate na baterya sa mga charger na ito ay maaaring ganap na ma-charge sa loob ng 15-30 minuto.
Ang mga kamakailang pag-unlad sa larangan ng mga bateryang LiFePO4 ay nag-aalok ng mga baterya ng user na may pinahusay na hanay ng temperatura ng pagpapatakbo. Kung ang karaniwang saklaw ng pagpapatakbo para sa mga baterya ng lithium-ion ay -20 hanggang +20 degrees Celsius, kung gayon ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay maaaring gumana nang perpekto sa hanay na -30 hanggang +55. Ang pag-charge o pag-discharge ng baterya sa mga temperaturang mas mataas o mas mababa sa mga inilarawan ay lubhang makakasira sa baterya.
Ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay hindi gaanong apektado ng epekto ng pagtanda kaysa sa iba pang mga baterya ng lithium-ion. Ang pagtanda ay ang natural na pagkawala ng kapasidad sa paglipas ng panahon, na hindi nakasalalay sa kung ang baterya ay ginagamit oay nasa istante. Sa paghahambing, ang lahat ng lithium-ion na baterya ay nawawalan ng humigit-kumulang 10% na kapasidad bawat taon. Ang Lithium iron phosphate ay nawawalan lamang ng 1.5%.
Ang downside ng mga bateryang ito ay ang mas mababang kapasidad, na 14% na mas mababa (o higit pa) kaysa sa iba pang mga lithium-ion na baterya.
Kaligtasan ng baterya ng Ferrophosphate
Ang ganitong uri ng mga baterya ay itinuturing na isa sa pinakaligtas sa lahat ng umiiral na uri ng mga baterya. Ang mga baterya ng LiFePO4 Lithium Phosphate ay may napakatatag na chemistry, at kayang tiisin ang mabibigat na kargada nang maayos sa discharge (sa low resistance operation) at charge (kapag nagcha-charge ang baterya na may mataas na agos).
Dahil sa katotohanan na ang mga phosphate ay ligtas sa kemikal, mas madaling itapon ang mga bateryang ito pagkatapos nilang magamit ang kanilang mapagkukunan. Maraming baterya na may mapanganib na chemistry (gaya ng Lithium-Cob alt) ang kailangang sumailalim sa karagdagang proseso ng pag-recycle upang maalis ang kanilang panganib sa kapaligiran.
Nagcha-charge ng mga lithium iron phosphate na baterya
Isa sa mga dahilan para sa komersyal na interes ng mga mamumuhunan sa ferrophosphate chemistry ay ang kakayahang mabilis na mag-charge, na nagreresulta sa katatagan nito. Kaagad pagkatapos ng organisasyon ng conveyor release ng mga LiFePO4 na baterya, ang mga ito ay nakaposisyon bilang mga baterya na maaaring mabilis na ma-charge.
Mga espesyal na charger ay ginawa para sa layuning ito. Tulad ng nabanggit na sa itaas, ang mga naturang charger ay hindi maaaring gamitin sa iba pang mga baterya, dahil ito ay magiging sanhi ng sobrang init ng mga ito at lubhang makapinsala.sila.
Ang isang espesyal na charger para sa mga bateryang ito ay maaaring ma-charge ang mga ito sa loob ng 12-15 minuto. Ang mga baterya ng ferrophosphate ay maaari ding singilin gamit ang mga nakasanayang charger. Mayroon ding pinagsamang mga opsyon sa charger na may parehong charging mode. Ang pinakamagandang opsyon, siyempre, ay ang gumamit ng mga smart charger na may maraming opsyon para makontrol ang proseso ng pag-charge.
Lithium iron phosphate battery device
Ang lithium-iron-phosphate LiFePO4 na baterya ay walang mga espesyal na tampok sa panloob na istraktura kumpara sa mga katapat nito sa teknolohiyang kemikal. Isang elemento lamang ang sumailalim sa pagbabago - isang katod na gawa sa iron phosphate. Ang anode material ay Lithium (lahat ng Lithium Ion na baterya ay may Lithium anode).
Ang operasyon ng anumang baterya ay nakabatay sa reversibility ng isang kemikal na reaksyon. Kung hindi, ang mga prosesong nagaganap sa loob ng baterya ay tinatawag na mga proseso ng oksihenasyon at pagbabawas. Ang anumang baterya ay binubuo ng mga electrodes - isang cathode (minus) at isang anode (plus). Gayundin, sa loob ng anumang baterya ay mayroong isang separator - isang porous na materyal na pinapagbinhi ng isang espesyal na likido - isang electrolyte.
Kapag na-discharge na ang baterya, gumagalaw ang mga lithium ions sa separator mula sa cathode patungo sa anode, na nagbibigay ng naipon na singil (oxidation). Kapag na-charge ang baterya, lumilipat ang mga lithium ions sa kabilang direksyon mula sa anode papunta sa cathode, na nag-iipon ng singil (recovery).
Mga uri ng lithium iron phosphate na baterya
Lahat ng uri ng baterya sa chemistry na ito ay maaaring hatiin sa apat na kategorya:
- KumpletoBaterya.
- Malalaking cell sa anyo ng mga parallelepiped.
- Maliliit na cell sa anyo ng mga parallelepiped (prism - LiFePO4 na baterya sa 3.2 V).
- Maliliit na coin cell (mga pakete).
- Mga cylindrical na baterya.
Lithium Iron Phosphate na mga baterya at cell ay maaaring magkaroon ng iba't ibang nominal na boltahe mula 12 hanggang 60 volts. Nahihigitan nila ang mga tradisyonal na lead-acid na baterya sa maraming paraan: ang cycle time ay mas mataas, ang bigat ay ilang beses na mas mababa, at ang mga ito ay muling na-recharge nang maraming beses nang mas mabilis.
Ang mga cylindrical na baterya sa chemistry na ito ay ginagamit nang hiwalay at sa isang chain. Ang mga sukat ng mga cylindrical na baterya na ito ay ibang-iba: mula 14,500 (uri ng daliri) hanggang 32,650.
Lithium iron phosphate na mga baterya
Ang Ferrophosphate na baterya para sa mga bisikleta at electric cycle ay nararapat na espesyal na atensyon. Sa pag-imbento ng isang bagong iron-phosphate cathode, kasama ang iba pang mga uri ng mga baterya batay sa kimika na ito, ang mga espesyal na baterya ay lumabas, na, dahil sa kanilang pinabuting mga katangian at mas magaan na timbang, ay maaaring maginhawang magamit kahit sa mga ordinaryong bisikleta. Ang mga naturang baterya ay agad na naging popular sa mga tagahanga ng pag-upgrade ng kanilang mga bisikleta.
Ang Lithium Iron Phosphate na mga baterya ay nagagawang magbigay ng ilang oras ng walang kabuluhang pagbibisikleta, na isang karapat-dapat na kompetisyon para sa mga internal combustion engine, na madalas ding naka-install sa mga bisikleta noon. Karaniwan para sa datamga layunin, 48v LiFePO4 na baterya ang ginagamit, ngunit posibleng bumili ng mga baterya para sa 25, 36 at 60 volts.
Paglalapat ng mga ferrophosphate na baterya
Ang papel ng mga baterya sa chemistry na ito ay malinaw nang walang komento. Ginagamit ang mga prisma para sa iba't ibang layunin - LiFePO4 3, 2 v na mga baterya. Ang mas malalaking cell ay ginagamit bilang mga elemento ng buffer system para sa solar energy at wind turbines. Ang mga ferrophosphate na baterya ay aktibong ginagamit sa paggawa ng mga de-kuryenteng sasakyan.
Ang maliliit na flat na baterya ay ginagamit para sa mga telepono, laptop at tablet PC. Ginagamit ang mga cylindrical na baterya na may iba't ibang form factor para sa mga airsoft gun, electronic cigarette, radio-controlled na modelo, atbp.
