Baterie litiu fosfat de fier

Bateria cu litiu fier fosfat (LiFePO 4 , LFP) este un tip de baterie electrică , care este un tip de baterie litiu-ion care utilizează LiFePO 4 ca catod.

Caracteristici

• Densitate specifică de energie: 90–160 W • h / kg (320–580 J / g )
• Densitatea energiei volumetrice: 220–350 W • h / dm 3 (790 kJ / dm 3 )
• Densitatea în vrac a structurii: 2 kg / dm 3
• Numărul de cicluri de încărcare-descărcare până la pierderea a 20% din capacitate: 2000-7000 [1] (resursa depinde puternic de curentul de încărcare și descărcare, deci la un curent de 0,25C, resursa la adâncimea de 100% descărcarea depășește 6000 de cicluri, la un curent de 1C scade la 3000. Resursa depinde și de adâncimea de descărcare: dacă la un curent de 1C și 100% adâncimea de descărcare, resursa este de 3000 de cicluri, atunci la 80% este 4500, iar la 60% este deja 10000 de cicluri [2] ).
• Perioada de valabilitate: până la 15 ani [1]
• Autodescărcare la temperatura camerei: 3-5% pe lună
• Voltaj
  • maxim per celulă: 3,65 V ( încărcat complet)
  • punct mediu: 3,3 V
  • minim: 2V (complet descărcat)
  • funcționare: 3,0-3,3 V
  • tensiune minima de functionare (descarcare): 2,5 V
• Putere specifică : >6,6 W / g ( la 60C curent de descărcare)
• interval de temperatură de funcționare: -30°C până la +55°C

Istorie

LiFePO 4 a fost descoperit pentru prima dată în 1996 de profesorul John Goodenough de la Universitatea din Texas ca catod pentru o baterie litiu-ion . Acest material a fost de remarcat prin faptul că, în comparație cu LiCoO 2 tradițional , are un cost semnificativ mai mic, este mai puțin toxic și mai stabil termic. Principalul dezavantaj era că avea o capacitate mai mică .

Până în 2003, această tehnologie practic nu s-a dezvoltat până când A123 Systems a preluat-o . Istoria sistemelor A123 a început în laboratorul profesorului Jiang Ye-Ming de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) la sfârșitul anului 2000 . În acel moment, Jiang lucra la crearea unui acumulator bazat pe auto-reproducția structurii unei soluții coloidale în anumite condiții. Cu toate acestea, au apărut dificultăți serioase pe acest front de lucru, iar când cercetările au încetat în 2003, echipa lui Jiang s-a orientat către studiul bateriilor cu litiu-fier-fosfat. Investitorii în compania înființată au fost corporații globale precum Motorola , Qualcomm și Sequoia Capital .

Avantaje și dezavantaje

Bateriile LiFePO 4 provin din litiu-ion, dar au o serie de diferențe semnificative:

• LiFePO 4 oferă o viață mai lungă decât alte abordări cu litiu-ion;
• Spre deosebire de alte baterii litiu-ion, bateriile LiFePO 4 , precum cele cu nichel, au o tensiune de descărcare foarte stabilă. Tensiunea de ieșire rămâne aproape de 3,2 V în timpul descărcării până când bateria este complet încărcată. Și acest lucru poate simplifica foarte mult sau chiar elimina necesitatea de a regla tensiunea în circuite, dar face mai dificilă controlul încărcării rămase a bateriei.

• Datorită tensiunii de ieșire constante de 3,2 V, patru baterii pot fi conectate în serie pentru a obține o tensiune nominală de ieșire de 12,8 V, care este aproape de tensiunea nominală a bateriilor cu șase celule plumb-acid . Acest lucru, împreună cu performanța bună de siguranță a bateriilor LFP, le face un bun potențial înlocuitor pentru bateriile cu plumb-acid în multe industrii, cum ar fi cea auto și energia solară. Din același motiv, se pot folosi baterii de 3,2 V LiFePO 4 de dimensiune standard 14500/10440 în locul unei perechi de celule galvanice sau baterii de 1,5 V AA/AAA, pentru care se folosește 1 baterie LiFePO 4 , iar în locul celei de-a doua. celulă, se folosește o inserție de aceeași dimensiune -conductor.
• Utilizarea fosfaților evită costul cobaltului și problemele de mediu, în special atunci când cobaltul intră în mediu prin eliminarea necorespunzătoare.
• LiFePO 4 are un curent de vârf mai mare (și având stabilitate de tensiune, putere de vârf) decât LiCoO 2 .
• Densitatea specifică de energie (energie/volum) a noii baterii LFP este cu aproximativ 14% mai mică decât cea a bateriilor noi litiu-ion.
• Bateriile LiFePO 4 au o rată de descărcare mai lentă decât bateriile cu plumb-acid sau litiu-ion. Deoarece rata de descărcare este definită ca un procent din capacitatea bateriei, se poate obține o rată de descărcare mai mare cu baterii mai mari (mai multe amperi-oră). Cu toate acestea, pot fi utilizate celule LiFePO 4 cu un curent de descărcare mare (care au o rată de descărcare mai mare decât bateriile cu plumb-acid sau LiCoO 2 de aceeași capacitate).
• Datorită scăderii mai lente a densității de energie, după un timp de funcționare, celulele LiFePO 4 au deja o densitate de energie mai mare decât cele LiCoO 2 și litiu-ion.
• Celulele LiFePO 4 își pierd capacitatea mai lent decât cele cu ioni de litiu (LiCoO 2 [oxid de litiu cobalt], LiMn 2 O 4 [spinel de litiu mangan])
• Unul dintre avantajele importante în comparație cu alte tipuri de baterii litiu-ion este stabilitatea termică și chimică, ceea ce mărește semnificativ siguranța bateriei.
• Supuse efectului Peukert (legea lui Peukert ; incapacitatea de a oferi capacitate maximă la curenți mari de descărcare), ca și alte surse de curent chimic. Cu toate acestea, influența efectului Peukert asupra bateriilor LiFePO4 este minimă, datorită căruia, capacitatea în timpul descărcării într-o anumită perioadă de timp (când este etichetată: C1, C5, C10, C20 etc.) se modifică ușor.
• Rezistenta la inghet. De exemplu, pentru acumulatorul ANR26650M1-B [3] fabricat de A123 Systems, intervalul de temperatură este de -30°C ... 55°C pentru funcționare și -40°C ... 60°C pentru depozitare.
• Curentul de încărcare scade semnificativ la o temperatură negativă a elementului LiFePO 4 .

Acest tip de baterie este utilizat în mod activ ca stocare tampon a energiei în sistemele autonome de alimentare cu energie electrică care utilizează turbine eoliene și panouri solare, precum și în echipamentele de depozitare (transportatoare de paleți, stivuitoare, stivuitoare de comenzi, stivuitoare de comenzi, stivuitoare, stivuitoare electrice, tractoare de tractare). ), mașini de spălat, transport pe apă, căruțe de golf, biciclete electrice, trotinete electrice, mașini electrice și autobuze electrice.

Vezi și

• Baterie cu titanat de litiu

Note

1. ↑ 1 2 Despre bateriile A123 LiFePO4 Arhivat 15 octombrie 2013 la Wayback Machine
2. ↑ Baterie litiu cu fosfat de fier - PowerTech Systems . Preluat la 15 august 2020. Arhivat din original la 8 august 2020. (nedefinit)
3. ↑ A123 Systems ANR26650 Data Sheet (link indisponibil) . Preluat la 29 mai 2016. Arhivat din original la 23 decembrie 2015. (nedefinit)