Bu gün müxtəlif növ kimyaya malik çoxlu sayda batareya var. Bu gün ən populyar batareyalar litium-iondur. Bu qrupa litium-dəmir-fosfat (ferrofosfat) batareyaları da daxildir. Bu kateqoriyaya aid bütün batareyalar texniki xüsusiyyətlərə görə oxşar olsa da, litium-dəmir fosfat batareyaları litium-ion texnologiyası ilə hazırlanmış digər batareyalardan fərqləndirən özünəməxsus xüsusiyyətlərinə malikdir.
Litium dəmir fosfat batareyasının kəşf hekayəsi
LiFePO4 batareyasının ixtiraçısı 1996-cı ildə Texas Universitetində litium-ion batareyalar üçün yeni katod materialı üzərində işləyən Con Qudenofdur. Professor daha ucuz, daha az toksiklik və yüksək istilik sabitliyinə malik material yaratmağı bacardı. Yeni katoddan istifadə edən batareyanın çatışmazlıqları arasında daha aşağı tutum da var idi.
Con Goodenough-un ixtirası ilə heç kim maraqlanmırdı, lakin 2003-cü ildə A 123 Systems bu texnologiyanı kifayət qədər perspektivli hesab edərək inkişaf etdirməyə qərar verdi. Bir çox iri korporasiyalar bu texnologiyanın investorları oldular - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
LiFePO4 batareyalarının xüsusiyyətləri
Ferrofosfat batareyasının gərginliyi digər litium-ion texnologiyalı batareyaların gərginliyi ilə eynidir. Nominal gərginlik batareyanın ölçülərindən (ölçüsü, forma faktoru) asılıdır. 18 650 batareyalar üçün bu 3,7 volt, 10 440 (kiçik barmaqlar) üçün - 3,2, 24 330 üçün - 3,6.
Demək olar ki, bütün batareyalar üçün boşalma zamanı gərginlik tədricən azalır. Unikal xüsusiyyətlərdən biri LiFePO4 batareyaları ilə işləyərkən gərginliyin sabitliyidir. Nikel texnologiyasından (nikel-kadmium, nikel-metal hidrid) istifadə edilən batareyalar bunlara oxşar gərginlik xüsusiyyətlərinə malikdir.
Ölçüdən asılı olaraq, litium dəmir fosfat batareyası tam boşalana qədər 3,0 və 3,2 volt arasında güc verə bilər. Bu xüsusiyyət dövrələrdə istifadə edildikdə bu batareyalara daha çox üstünlüklər verir, çünki o, gərginliyin tənzimlənməsinə ehtiyacı praktiki olaraq aradan qaldırır.
Tam boşalma gərginliyi 2,0 voltdur, istənilən litium texnologiyalı batareyanın qeydə alınmış ən aşağı boşalma həddidir. Bu batareyalar liderdirdoldurma və boş altma üçün 2000 dövrə bərabər olan xidmət müddəti. Kimyəvi quruluşunun təhlükəsizliyinə görə LiFePO4 batareyaları batareyaya böyük cərəyan tətbiq edildikdə xüsusi sürətləndirilmiş delta V üsulu ilə doldurula bilər.
Bir çox batareyalar bu doldurma üsuluna tab gətirə bilmir, bu da onların həddindən artıq istiləşməsinə və xarab olmasına səbəb olur. Litium-dəmir-fosfat batareyaları vəziyyətində, bu üsuldan istifadə etmək nəinki mümkün, hətta tövsiyə olunur. Buna görə də, bu cür batareyaları doldurmaq üçün xüsusi şarj cihazları var. Əlbəttə ki, bu cür şarj cihazları başqa kimya ilə batareyalarda istifadə edilə bilməz. Forma faktorundan asılı olaraq, bu şarj cihazlarında olan litium dəmir fosfat batareyaları 15-30 dəqiqə ərzində tam doldurula bilər.
LiFePO4 batareyaları sahəsində son inkişaflar istifadəçiyə təkmilləşdirilmiş iş temperaturu diapazonuna malik batareyalar təklif edir. Litium-ion batareyaları üçün standart iş diapazonu -20 ilə +20 dərəcə Selsidirsə, litium dəmir fosfat batareyaları -30 ilə +55 arasında mükəmməl işləyə bilər. Batareyanın təsvir ediləndən yuxarı və ya aşağı temperaturda doldurulması və ya boşaldılması batareyaya ciddi ziyan vuracaq.
Lityum dəmir fosfat batareyaları yaşlanma təsirindən digər litium-ion batareyalara nisbətən daha az təsirlənir. Yaşlanma, batareyanın istifadə edilib-edilməməsindən asılı olmayaraq, zamanla tutumun təbii itkisidirrəfdədir. Müqayisə üçün, bütün litium-ion batareyaları hər il təxminən 10% tutumunu itirir. Litium dəmir fosfat yalnız 1,5% itirir.
Bu batareyaların mənfi tərəfi digər litium-ion batareyalardan 14% az (və ya daha çox) olan aşağı tutumdur.
Ferrofosfat batareyasının təhlükəsizliyi
Bu tip batareyalar bütün mövcud batareya növləri arasında ən təhlükəsizlərdən biri hesab olunur. LiFePO4 Litium Fosfat batareyaları çox sabit kimyaya malikdir və boşalmada (aşağı müqavimətdə işləmədə) və doldurmada (batareyanı yüksək cərəyanla doldurarkən) ağır yüklərə yaxşı tab gətirə bilirlər.
Fosfatların kimyəvi cəhətdən təhlükəsiz olması səbəbindən bu batareyaları öz resursunu işlədikdən sonra atmaq daha asandır. Kimyası zərərli olan bir çox batareyalar (məsələn, Litium-Kob alt) ətraf mühitə təhlükəsini aradan qaldırmaq üçün əlavə təkrar emal proseslərindən keçməlidir.
Litium dəmir fosfat batareyalarının doldurulması
İnvestorların ferrofosfat kimyasına kommersiya marağının səbəblərindən biri onun sabitliyindən irəli gələn tez doldurma qabiliyyəti idi. LiFePO4 batareyalarının konveyer buraxılışının təşkilindən dərhal sonra onlar tez doldurula bilən batareyalar kimi yerləşdirildi.
Bu məqsədlə xüsusi şarj cihazları istehsal edilmişdir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, bu cür şarj cihazları digər batareyalarda istifadə edilə bilməz, çünki bu, onların həddindən artıq istiləşməsinə səbəb olacaq və çox zərər verəcəkdir.onlar.
Bu batareyalar üçün xüsusi şarj cihazı onları 12-15 dəqiqəyə doldura bilər. Ferrofosfat batareyaları adi şarj cihazları ilə də doldurmaq olar. Hər iki doldurma rejimi ilə birləşdirilmiş şarj cihazı variantları da var. Ən yaxşı seçim, əlbəttə ki, şarj prosesini idarə etmək üçün çoxlu seçimləri olan ağıllı şarj cihazlarından istifadə etmək olardı.
Litium dəmir fosfat batareya cihazı
Litium-dəmir-fosfat LiFePO4 batareyasının kimyəvi texnologiyadakı analoqları ilə müqayisədə daxili strukturunda heç bir xüsusi xüsusiyyəti yoxdur. Yalnız bir element dəyişikliyə məruz qaldı - dəmir fosfatdan hazırlanmış bir katod. Anod materialı Litiumdur (bütün Litium İon batareyalarında Litium anod var).
İstənilən batareyanın işləməsi kimyəvi reaksiyanın tərsinə çevrilməsinə əsaslanır. Əks halda, batareyanın daxilində baş verən proseslərə oksidləşmə və reduksiya prosesləri deyilir. Hər hansı bir batareya elektrodlardan ibarətdir - bir katod (minus) və anod (artı). Həmçinin, istənilən akkumulyatorun içərisində separator - xüsusi maye ilə hopdurulmuş məsaməli material - elektrolit var.
Batareya boşaldıqda, litium ionları separator vasitəsilə katoddan anoda doğru hərəkət edərək yığılmış yükü (oksidləşmə) verir. Batareya doldurulduqda, litium ionları anoddan katoda əks istiqamətdə hərəkət edərək yük toplayır (bərpa).
Litium dəmir fosfat batareyalarının növləri
Bu kimya üzrə bütün növ batareyaları dörd kateqoriyaya bölmək olar:
- TamamlandıBatareya.
- Parallepipedlər şəklində böyük hüceyrələr.
- Parallepipedlər şəklində kiçik hüceyrələr (prizmalar - 3,2 V-da LiFePO4 batareyaları).
- Kiçik sikkə hüceyrələri (paketlər).
- Silindrik batareyalar.
Litium Dəmir Fosfat batareyaları və elementləri 12 ilə 60 volt arasında müxtəlif nominal gərginliyə malik ola bilər. Onlar ənənəvi qurğuşun-turşu akkumulyatorlarını bir çox cəhətdən üstələyirlər: dövriyyə müddəti xeyli yüksəkdir, çəkisi bir neçə dəfə azdır və onlar bir neçə dəfə tez doldurulur.
Bu kimyada silindrik batareyalar həm ayrıca, həm də zəncir şəklində istifadə olunur. Bu silindrik batareyaların ölçüləri çox fərqlidir: 14.500 (barmaq növü) ilə 32.650 arasında.
Litium dəmir fosfat batareyaları
Velosipedlər və elektrik dövrələri üçün ferrofosfat batareyaları xüsusi diqqətə layiqdir. Yeni dəmir-fosfat katodunun ixtirası ilə bu kimyaya əsaslanan digər akkumulyator növləri ilə yanaşı, təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətləri və daha yüngül çəkisi sayəsində hətta adi velosipedlərdə də rahat istifadə oluna bilən xüsusi akkumulyatorlar çıxdı. Bu cür akkumulyatorlar dərhal velosipedlərini təkmilləşdirməyi sevənlər arasında populyarlıq qazandı.
Litium Dəmir Fosfat batareyaları bir neçə saatlıq qayğısız velosiped sürməyi təmin edə bilir, bu da keçmişdə tez-tez velosipedlərə quraşdırılan daxili yanma mühərrikləri üçün layiqli rəqabətdir. Adətən məlumat üçünməqsədlər üçün 48v LiFePO4 batareyaları istifadə olunur, lakin 25, 36 və 60 voltluq batareyaları almaq mümkündür.
Ferrofosfat batareyalarının tətbiqi
Bu kimyada batareyaların rolu şərhsiz aydındır. Prizmalar müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur - LiFePO4 3, 2 v batareyaları. Daha böyük hüceyrələr günəş enerjisi və külək turbinləri üçün bufer sistemlərinin elementləri kimi istifadə olunur. Ferrofosfat akkumulyatorları elektrik nəqliyyat vasitələrinin tikintisində fəal şəkildə istifadə olunur.
Kiçik boş batareyalar telefonlar, noutbuklar və planşet kompüterlər üçün istifadə olunur. Müxtəlif forma faktorlarına malik silindrik batareyalar airsoft silahları, elektron siqaretlər, radio ilə idarə olunan modellər və s. üçün istifadə olunur.
