Bugungi kunda har xil turdagi kimyoga ega juda koʻp batareyalar mavjud. Bugungi kunda eng mashhur batareyalar lityum-iondir. Ushbu guruhga lityum-temir-fosfat (ferrofosfat) batareyalari ham kiradi. Ushbu turkumdagi barcha batareyalar texnik xususiyatlari jihatidan bir-biriga oʻxshash boʻlsa-da, litiy-temir fosfatli batareyalar oʻziga xos xususiyatlarga ega boʻlib, ularni litiy-ion texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan boshqa batareyalardan ajratib turadi.
Litiy temir fosfat batareyasining kashf etilishi tarixi
LiFePO4 akkumulyatorining ixtirochisi Jon Gudenof boʻlib, u 1996-yilda Texas universitetida litiy-ionli batareyalar uchun yangi katod materiali ustida ishlagan. Professor arzonroq, toksikligi kamroq va yuqori termal barqarorlikka ega bo'lgan materialni yaratishga muvaffaq bo'ldi. Yangi katoddan foydalangan batareyaning kamchiliklari orasida pastroq quvvat bor edi.
Jon Gudenou ixtirosi hech kimni qiziqtirmadi, ammo 2003 yilda A 123 Systems bu texnologiyani juda istiqbolli deb hisoblab, ishlab chiqishga qaror qildi. Ko'pgina yirik korporatsiyalar ushbu texnologiyaga investor bo'lishdi - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
LiFePO4 batareyalarining xususiyatlari
Ferrofosfat batareyasining kuchlanishi boshqa lityum-ion texnologiyali batareyalar bilan bir xil. Nominal kuchlanish batareyaning o'lchamlariga bog'liq (hajmi, shakl omili). 18 650 batareyalar uchun bu 3,7 volt, 10 440 (kichik barmoqlar) uchun - 3,2, 24 330 uchun - 3,6.
Deyarli barcha batareyalar uchun zaryadsizlanish vaqtida kuchlanish asta-sekin pasayadi. Noyob xususiyatlardan biri - LiFePO4 batareyalari bilan ishlashda kuchlanish barqarorligi. Nikel texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan batareyalar (nikel-kadmiy, nikel-metall gidrid) shunga o'xshash kuchlanish xususiyatlariga ega.
Oʻlchamiga qarab, litiy temir fosfat batareyasi toʻliq zaryadsizlanguncha 3,0 va 3,2 voltgacha quvvat berishi mumkin. Bu xususiyat kontaktlarning zanglashiga olib kelganda ushbu batareyalarga ko‘proq afzallik beradi, chunki u kuchlanishni tartibga solish zaruratini amalda yo‘q qiladi.
To'liq zaryadsizlanish kuchlanishi 2,0 voltni tashkil etadi, bu har qanday lityum texnologiyali batareyaning qayd etilgan eng past zaryadsizlanish chegarasi. Ushbu batareyalar etakchi hisoblanadizaryadlash va tushirish uchun 2000 tsiklga teng bo'lgan xizmat muddati. Kimyoviy tuzilishi xavfsizligi tufayli LiFePO4 batareyalari batareyaga katta oqim kiritilganda maxsus tezlashtirilgan delta V usuli yordamida zaryadlanishi mumkin.
Koʻpgina batareyalar bunday zaryadlash usuliga bardosh bera olmaydi, bu esa ularning haddan tashqari qizib ketishiga va yomonlashishiga olib keladi. Lityum-temir-fosfat batareyalari bo'lsa, bu usuldan foydalanish nafaqat mumkin, balki tavsiya etiladi. Shuning uchun bunday batareyalarni zaryad qilish uchun maxsus zaryadlovchi qurilmalar mavjud. Albatta, bunday zaryadlovchilarni boshqa kimyo bilan batareyalarda ishlatish mumkin emas. Form faktoriga qarab, bu zaryadlovchi qurilmalardagi litiy-temir fosfatli batareyalar 15-30 daqiqada toʻliq quvvatlanadi.
LiFePO4 batareyalari sohasidagi so'nggi ishlanmalar foydalanuvchiga yaxshilangan ish harorati oralig'iga ega batareyalarni taklif qiladi. Lityum-ion batareyalar uchun standart ish diapazoni -20 dan +20 daraja Selsiy bo'lsa, u holda lityum temir fosfat batareyalari -30 dan +55 gacha bo'lgan diapazonda mukammal ishlashi mumkin. Batareyani tavsiflangan haroratdan yuqori yoki past haroratlarda zaryadlash yoki zaryadsizlantirish batareyaga jiddiy zarar yetkazadi.
Lityum temir fosfat batareyalari boshqa litiy-ion batareyalarga qaraganda qarish ta'siridan kamroq ta'sirlanadi. Qarish - bu vaqt o'tishi bilan quvvatning tabiiy yo'qolishi bo'lib, u batareyaning ishlatilishi yoki ishlatilishiga bog'liq emasjavonda joylashgan. Taqqoslash uchun, barcha lityum-ion batareyalar har yili taxminan 10% quvvatni yo'qotadi. Litiy temir fosfat atigi 1,5% yo'qotadi.
Ushbu batareyalarning salbiy tomoni pastroq sigʻimi boʻlib, u boshqa litiy-ionli batareyalarga qaraganda 14% kamroq (yoki shunga oʻxshash).
Ferrofosfat batareyasi xavfsizligi
Bu turdagi batareyalar barcha mavjud batareyalar orasida eng xavfsizlaridan biri hisoblanadi. LiFePO4 Lityum Fosfat batareyalari juda barqaror kimyoga ega va zaryadsizlanishda (past qarshilikli ishda) va zaryadlashda (batareyani yuqori oqim bilan zaryad qilishda) og'ir yuklarga yaxshi bardosh beradi.
Fosfatlar kimyoviy jihatdan xavfsiz bo'lganligi sababli, bu batareyalar o'z manbalarini ishlab chiqqandan so'ng ularni yo'q qilish osonroq bo'ladi. Kimyoviy xavfli ko'plab batareyalar (masalan, litiy-kob alt) ekologik xavfni bartaraf etish uchun qo'shimcha qayta ishlash jarayonlaridan o'tishi kerak.
Litiy temir fosfatli batareyalarni zaryadlash
Ferrofosfat kimyosiga investorlarning tijoriy qiziqishining sabablaridan biri uning barqarorligi natijasida tez zaryadlash qobiliyati edi. LiFePO4 batareyalarining konveyer orqali chiqarilishi tashkil etilgandan so'ng, ular tezda zaryadlanadigan batareyalar sifatida joylashtirildi.
Buning uchun maxsus zaryadlovchilar ishlab chiqarilgan. Yuqorida aytib o'tilganidek, bunday zaryadlovchilarni boshqa batareyalarda ishlatib bo'lmaydi, chunki bu ularning qizib ketishiga olib keladi va katta zarar etkazadi.ular.
Ushbu batareyalar uchun maxsus zaryadlovchi ularni 12-15 daqiqada quvvatlay oladi. Ferrofosfatli batareyalarni an'anaviy zaryadlovchilar bilan ham zaryadlash mumkin. Ikkala zaryadlash rejimi bilan birlashtirilgan zaryadlovchi variantlari ham mavjud. Eng yaxshi variant, albatta, zaryadlash jarayonini boshqarish uchun koʻp imkoniyatlarga ega aqlli zaryadlovchilardan foydalanish boʻladi.
Lityum temir fosfatli batareya qurilmasi
Lityum-temir-fosfat LiFePO4 batareyasi kimyoviy texnologiyadagi hamkasblariga qaraganda ichki tuzilishda hech qanday maxsus xususiyatlarga ega emas. Faqat bitta element o'zgargan - temir fosfatdan tayyorlangan katod. Anod materiali lityum (barcha litiy-ionli batareyalarda lityum anod mavjud).
Har qanday batareyaning ishlashi kimyoviy reaksiyaning qaytarilishiga asoslanadi. Aks holda, batareyaning ichida sodir bo'ladigan jarayonlar oksidlanish va qaytarilish jarayonlari deb ataladi. Har qanday akkumulyator elektrodlardan iborat - katod (minus) va anod (ortiqcha). Bundan tashqari, har qanday akkumulyator ichida ajratuvchi - maxsus suyuqlik - elektrolit bilan singdirilgan gözenekli material mavjud.
Batareya zaryadsizlanganda, litiy ionlari ajratgich orqali katoddan anodga o'tib, to'plangan zaryadni (oksidlanish) chiqaradi. Batareya zaryadlanganda, litiy ionlari anoddan katodga teskari yo'nalishda harakatlanib, zaryadni to'playdi (qayta tiklash).
Litiy temir fosfatli batareyalar turlari
Ushbu kimyo boʻyicha barcha turdagi batareyalarni toʻrt toifaga boʻlish mumkin:
- ToʻliqBatareya.
- Parallelepipedlar shaklidagi yirik hujayralar.
- Parallelepipedlar shaklidagi kichik hujayralar (prizmalar - 3,2 V kuchlanishdagi LiFePO4 batareyalari).
- Kichik tangalar (paketlar).
- Silindrsimon batareyalar.
Lityum temir fosfat batareyalari va xujayralari 12 dan 60 voltgacha bo'lgan turli nominal kuchlanishlarga ega bo'lishi mumkin. Ular anʼanaviy qoʻrgʻoshinli akkumulyatorlardan koʻp jihatdan ustun turadi: aylanish vaqti ancha yuqori, ogʻirligi bir necha baravar kam va ular bir necha barobar tezroq zaryadlanadi.
Ushbu kimyodagi silindrsimon batareyalar alohida va zanjirda ishlatiladi. Ushbu silindrsimon batareyalarning o'lchamlari juda farq qiladi: 14 500 (barmoq turi) dan 32 650 gacha.
Lityum temir fosfatli batareyalar
Velosipedlar va elektr sikllari uchun ferofosfat batareyalari alohida e'tiborga loyiqdir. Yangi temir-fosfat katodining ixtiro qilinishi bilan ushbu kimyoga asoslangan boshqa turdagi akkumulyatorlar bilan bir qatorda, yaxshilangan xususiyatlari va engil vazni tufayli oddiy velosipedlarda ham qulay foydalanish mumkin bo'lgan maxsus batareyalar chiqdi. Bunday batareyalar velosipedlarini yangilash ishqibozlari orasida shu zahoti mashhurlikka erishdi.
Lityum temir fosfat batareyalari bir necha soatlik beparvo velosiped haydashini ta'minlay oladi, bu ichki yonuv dvigatellari uchun munosib raqobatdir, ular ilgari velosipedlarga ham o'rnatilgan. Odatda ma'lumotlar uchunmaqsadlarda 48v LiFePO4 batareyalari ishlatiladi, lekin 25, 36 va 60 voltsli batareyalarni xarid qilish mumkin.
Ferrofosfat batareyalarini qoʻllash
Bu kimyoda batareyalarning roli izohsiz aniq. Prizmalar turli maqsadlar uchun ishlatiladi - LiFePO4 3, 2 v batareyalar. Kattaroq hujayralar quyosh energiyasi va shamol turbinalari uchun bufer tizimlarining elementlari sifatida ishlatiladi. Ferrofosfat batareyalari elektr transport vositalarini qurishda faol qo'llaniladi.
Kichik yassi batareyalar telefonlar, noutbuklar va planshet kompyuterlar uchun ishlatiladi. Har xil shakl faktorli silindrsimon batareyalar airsoft qurollari, elektron sigaretalar, radio boshqariladigan modellar va boshqalar uchun ishlatiladi.
