Здравствуйте, Гость

Войти в личный кабинет



ВАША КОРЗИНА ПУСТА
http://www.electra.com.ua/components/com_jshopping/files/img_products грн /magazin/cart/delete.html /magazin/product/view.html Ваша корзина пуста. Показать/скрыть подробности Параметры ⇓ Товар добавлен в корзину Товаров ВАША КОРЗИНА ПУСТА Товаров в корзине на сумму Удалить
currency

  • electra motor1
  • electra nabor1
  • electra akb1

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4)

Опубликовано в О товарах Просмотров: 47440

Lifepo4-article-elektra01Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (Lithium Iron Phosphate, LiFePO4, LFP) находят все большее применение в сфере современной электротехники. LiFePO4 аккумуляторы, создаваемые на основе нанофосфатной технологии – новая совершенная разработка, успевшая за довольно короткий промежуток времени опередить по показателям работоспособности иные типы литий-ионных АКБ. Их главное преимущество – рекордный цикл жизни, высокий КПД (94%), пожарная безопасность, быстрый заряд и надежность работы.
Мощные высокопроизводительные источники питания стали реальностью. LiFePO4 аккумуляторы значительно меньше и легче большинства типов аккумуляторных батарей, а также способны накапливать значительно большее количество энергии. Данные лабораторных испытаний показали до 5000 циклов заряд / разрядного процесса LiFePO4 аккумуляторов при 70% разрядах. Ряд преимуществ литий-железо-фосфатной аккумуляторной технологии стали отправной точкой её распространенности и популярности в мире. Сегодня эти батареи обеспечивают высокую энергетическую плотность, то есть позволяют хранить огромное количество энергии на единицу массы.

Литий-железо-фосфатные батареи являются значительно более безопасными, чем литий-ионные аккумуляторы, и имеют гораздо более длительный жизненный цикл, нежели традиционные аккумуляторные батареи.

Lifepo4-article-elektra03

Lifepo4-article-elektra02

Спецификация литий-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторов:

  1. Продолжительный цикл жизни: до 5000 циклов заряда/разряда.
  2. Высокая плотность энергии при малых размерах и весе (энергетическая плотность приблизительно на 40% меньше литий-ионных аккумуляторов; объем и вес аккумуляторов в 2-4 раза меньше аналогичных показателей свинцово-кислотных батарей той же мощности).
  3. Высокий уровень эффективности работы.
  4. Надежность.
  5. Простота установки.
  6. Отсутствие необходимости в проведении регулярного технического обслуживания.
  7. Высокая скорость преобразования энергии (на 15% выше, чем у традиционных свинцово-кислотных батарей) – преимущества энергосбережения очевидны.
  8. Более высокий уровень безопасности эксплуатации, чем у любой иной технологии литий-ионных батарей, низкий риск возгорания и взрыва в ситуации возникновения экстремальных условий (перегрева, короткого замыкания и др.)
  9. Быстрая подзарядка от электросети: допускают высокий ток заряда и разряда. Хорошая производительность зарядно/разрядного процесса. Защита от чрезмерного разряда.
  10. Отсутствие «эффекта памяти».
  11. Экологически «чистые» технологии производства: используемое при производстве аккумуляторов сырье экологически безопасно (отсутствуют ядовитые вещества, кислоты, тяжелые металлы, при использовании аккумуляторов исключено выделение вредоносных газов).
  12. Гравиметрическая плотность энергии: 90-190 Wh/kg
  13. Объемная плотность энергии: 220 Wh/dm3
  14. Напряжение: минимальное напряжение разряда - 2,8 V, рабочее (номинальное) напряжение на элемент - 3.0 ~ 3.3 V, максимальное напряжение заряда - 3,6 V, пределы напряжения - 2.0-3.65 V
  15. Рекомендуемый зарядный ток: 0.5С
  16. Максимальный ток зарядки: 3С
  17. Рекомендуемый разрядный ток: 1С
  18. Максимальный непрерывный ток разряда: 3C (45А) -10C (150A)
  19. Низкий саморазряд: менее 2% в месяц
  20. Количество циклов заряд/разряда до потери 20% от первоначальной емкости аккумулятора : минимум 2000.
  21. Широкий диапазон рабочих температур: от -10 ℃ до 60 ℃, холодная или жаркая погода практически не влияет на работу LiFePO4 аккумуляторов. Функциональная температура заряда: 0 ~ 45 ° C, функциональная температура разряда: 20 ~ 60 ° C. Температура хранения: -20 ~ 45 ° C
  22. Устойчивость к вибрациям.
  23. Катодный материал (состав): 90% С-LiFePO4, 5% углерода, 5% поливинилиденфторид.
  24. Анод: графит или жесткий углерод с интеркалированными мателлами лития.
  25. Электролит: карбонат этилена – диметилкарбонат
  26. Предусматривается возможность параллельного соединения аккумуляторных ячеек в батарею для увеличения емкости, и последовательного соединения - для увеличения напряжения.
  27. LiFePO4 аккумуляторы практически не теряют емкости при хранении. В частности, при хранении в течении 15 лет в заряженном состоянии при температуре 60⁰C наблюдается потеря емкости не более чем на 23%.

По причине высокого уровня термической стабильности, безопасности, отсутствия токсичности, позитивных электрохимических характеристик, длительного жизненного цикла и высокой удельной мощности аккумуляторы этого типа нашли применение в сфере электротранспортных технологий. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы большой емкости, высокой мощности и малого веса сегодня широко используются для питания портативной электрической техники, электроинструментов, электрооборудования инвалидных колясок, электровелосипедов, электроскутеров, электрических автомобилей и автобусов.

Lifepo4-article-elektra05

Lifepo4-article-elektra06

Главный недостаток большинства видов традиционных аккумуляторных батарей – это малое число циклов заряд/разряда, малый диапазон рабочих температур, а также довольно большое вес. LiFePO4 же избавлены всех этих недостатков.

Довольно нестандартная производственная конструкция LiFePO4 требует применения специальных профессиональных зарядных устройств. В отличии от свинцово-кислотных аккумуляторов ряд LiFePO4 элементов, соединяемых в единую аккумуляторную батарею, не могут уравновешивать друг друга во время зарядного процесса. Правда, с точки зрения "терпимости" к перезарядному процессу и уровню безопасности работы литий-железо-фосфатные аккумуляторы схожи со свинцово-кислотными батареями. Современные специализированные зарядные устройства обеспечивают уход и правильный заряд аккумуляторных батарей, способствующий максимальной производительности их работы, а также продлению срока службы дорогостоящего источника электропитания.

Свинцово-кислотная батарея представляет собой водную систему. Удельная емкость свинца составляет всего лишь 44Ah/kg. Напротив, LiFePO4 батарея – это неводная система с удельной емкостью 145Ah/kg. Сегодня эти аккумуляторы обеспечивают высокую энергетическую плотность, то есть позволяют хранить огромное количество энергии на единицу массы. Гравиметрическая (удельная) плотность энергии аккумуляторов литий-железо-фосфатной технологии - 90 ~ 190 Wh/kg, что в четыре раза выше аналогичного показателя свинцово-кислотной батареи (35Wh/kg) или же никель-кадмиевых (40 Wh/kg). Количество энергии, которое способен хранить аккумулятор прямо зависит от используемого материала электродов и раствора электролита. Благодаря использованию высококачественных материалов в значительной степени удалось повысить энергетическую плотность LiFePO4 батарей.

Lifepo4-article-elektra1

LiFePO4 аккумуляторы так же, как и все литиевые батареи, не любят глубоких циклов заряда/разряда. Более того, постоянный недозаряд и недоразряд для них только в пользу. LiFePO4 батареи имеют более длительный срок службы, чем иные аккумуляторы литиевой технологии. Литий-железо-фосфатные батареи имеют лучший «календарь» жизни: они более медленно теряют емкость, чем любой вид литий-ионных батарей (LiCoO2, LiMn2O4, литий-полимеры). Потеря 20% емкости у аккумуляторов этого типа наблюдается по завершении, как минимум, 2000 циклов заряда-разряда. При заряде/разряде током в 1С после 2000 циклов работы остается приблизительно 80% от певоначальной емкости. Если полностью не разряжать аккумуляторы этого типа в ноль и не заряжать до конца - они смогут прослужить довольно длительное время.

В отличии от иных типов литиевых батарей, литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют неизменное напряжение на выходе. Во время разряда напряжение остается близким к 3,2 V до момента, пока заряд не будет исчерпан полностью. Это позволяет эксплуатировать аккумуляторные батареи практически на полную мощность, пока они не розрядяться. Данный фактор позволяет значительно упростить или даже устранить необходимость проведения регулировки напряжение в системе.

Lifepo4-article-elektra07

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы совершенно не нуждаются в обслуживании. При идентичной емкости со свинцово-кислотными батареями LiFePO4 весят значительно меньше. КПД LFP достигает рекордных 94%, что объясняется, в первую очередь, малым внутренним сопротивлением.

По сравнению с иными литий-ионными источниками энергии LiFePO4 батареям свойственна термическая и химическая стабильность, являющаяся гарантией безопасности их работы. LiFePO4 по своей природе является более безопасным катодным материалом, чем LiCoO2 и LiMn2O4. К тому же, связь Fe - P - O сильнее Co - O связи. LiFePO4 клетки устойчивы к потере кислорода, который обычно приводит к экзотермической реакции, сопровождаемой выделением теплоты в других литиевых элементах.

LFP аккумуляторные батареи способны работать при низких температурах – при -20° C они отдают более 60% своей емкости.
С экологической точки зрения литий-железо-фосфатные источники питания значительно безопаснее иных литий-ионных аккумуляторных батарей по причине использования нетоксичных химических соединений.

Немного истории о LiFePO4

История литий-железо-фосфатного аккумулятора насчитывает всего несколько десятилетий. Впервые использование перспективного материала - фосфата литий железа в качестве катодного материала для литиевых аккумуляторных батарей было описано исследователем Техасского университета Джоном Гуденафом в 1996 году. По причине сравнительно низкой стоимости, нетоксичности, содержания природного железа, значительной термостойкости, безопасности, высокого уровня производительности литий-железо-фосфатные аккумуляторы получили мировое признание. Проблема низкой электропроводности была решена покрытием частиц LiFePO4 шаром проводящим материалов – алюминия, марганца или титана. В последующем технология литий-железо-фосфатных аккумуляторов была усовершенствована профессором Цзян Йе-Мином и иными сотрудниками Массачусетского технологического института, положив основы их промышленного производства.

В настоящее время высококачественный LiFePO4 материал изготавливается по технологии одного из двух производственных методов: жидкофазного, позволяющего получать продукт с лучшими мощностными характеристиками, или же трехфазного, дающего продукт с лучшими емкостными характеристиками.

Реальность приобретения LiFePO4 в Украине

Компания «Электра» предоставляет уникальную возможность приобретения LiFePO4 аккумуляторных батарей комплексной сборки «под ключ» довольно широкого диапазона мощности и напряжения из специальных аккумуляторных блоковых ячеек, так и отдельной покупки пакета элементов, необходимых для самостоятельного конструирования литий-железо-фосфатной батареи (ячеек, коннекторов, систем управления и балансировки аккумуляторов - ВMS). Как известно, батарея являет собой уже готовый набор элементов - несколько ячеек соединяются в сборную конструкцию: последовательное соединение способствует росту напряжения, а паралельное - увеличению емкости батареи. Поскольку напряжение одноэлементных LiFePO4 ячеек равно 3,2V - для того, чтобы собрать 24V батарею, придется соединить 8 аккумуляторных элементов (3.2*8= 25.6V) , 36V - 12 ячеек, 48V – 16 ячеек, 60V – 20 ячеек соответственно.

Lifepo4-article-elektra04

При сборке батареи из единичных элементов ячейки соединяются между собой при помощи специальных коннекторов - соединительных пластин. Благодаря дополнительному использованию управляющей электроники (ВMS) обеспечивается высокий уровень безопасности каждой ячейки в аккумуляторной сборке, предотвращается их перезарядку, перегрузка по току, перегрев, снижается риск короткого замыкания, распределяется энергия между ячейками и контролируется состояние каждой из них. Регулируя равномерность разряда и заряда аккумуляторных элементов, система управления и балансировки (Battery Management System) предотвращает преждевременный выход из строя литий-железо-фосфатной батареи.

Самостоятельная сборка LiFePO4 из отдельных ячеек имеет то преимущество, что позволяет создавать аккумуляторные батареи только нужных емкостей. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LFP) – это просто идеальный вариант для комплектации такого вида электротранспорта, как электровелосипеды, электроскутеры, электромобили, электромотоциклы, электрогольфкары, электропогрузчики и электроавтобусы. При небольших размерах и малом весе они обладают хорошей нагрузочной способностью.

Lifepo4-article-elektra08

Батареи, собранные на базе LiFePO4 ячеек, и размещенные в герметичном корпусе, могут устанавливаться на багажник электровелосипеда и использоватся для питания его электроники.

Будущее LiFePO4 поистине многообещающее. Литий-железо фосфатные батареи с длительным сроком эксплуатации и высоким уровнем безопасности - это самый перспективный вид аккумуляторов в области современного электротранспорта, обладающий хорошими, стабильными электрохимическими свойствами. LiFePO4 аккумуляторы позволяют не только облегчить конструкцию электрического транспортного средства, но и значительно увеличить пробег на одном заряде. Компактные литий-железо-фосфатные аккумуляторы на сегодняшни день являются самым мощным типом батарей с наиболее долгим сроком службы.

Lifepo4-article-elektra2

Lifepo4-article-elektra3

График демонстрации уровня потери емкости литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи при хранении в течении 15 лет в полностью заряженном состоянии при температурных условиях 60⁰C

Lifepo4-article-elektra4

Кривая зарядки литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи

sergey-volter