فهم سريع لخصائص ومعلمات ست بطاريات ليثيوم مشتركة (5/6)

March 18, 2019

ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO 4)

في عام 1996 ، اكتشفت جامعة تكساس أنه يمكن استخدام الفوسفات كمادة الكاثود لبطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن. فوسفات الليثيوم له خصائص كهروكيميائية جيدة ومقاومة منخفضة. ويتحقق ذلك من خلال مواد الكاثود الفوسفات نانومتر. تتمثل المزايا الرئيسية في دورة حياة طويلة وطويلة التصنيف ، واستقرار حراري جيد ، وتعزيز السلامة والتسامح مع سوء الاستخدام.

إذا تم الحفاظ على الجهد العالي لفترة طويلة ، فإن فوسفات الليثيوم يكون أكثر تحملاً لجميع ظروف الشحن ولديه ضغط أقل من أنظمة أيونات الليثيوم الأخرى. العيب هو أن انخفاض الجهد الاسمي للبطارية 3.2V يجعل الطاقة المحددة أقل من بطارية ليثيوم أيون المخدرة بالكوبالت. بالنسبة لمعظم البطاريات ، يقلل انخفاض درجة الحرارة من الأداء ، كما تقلل درجة حرارة التخزين العالية من عمر الخدمة ، بما في ذلك فوسفات الليثيوم. يتمتع فوسفات الليثيوم بتصريف ذاتي أعلى من بطاريات الليثيوم أيون الأخرى ، مما قد يؤدي إلى مشاكل الشيخوخة والتوازن. على الرغم من أنه يمكن تعويضها باستخدام بطاريات عالية الجودة أو أنظمة متقدمة لإدارة البطارية ، فإن كلا الطريقتين تزيد من تكلفة حزم البطارية. عمر البطارية حساس للغاية للشوائب في عملية التصنيع ولا يمكنه تحمل تعاطي المنشطات. نظرًا لوجود الشوائب المائية ، فإن عمر البطاريات لا يقل عن 50 دورة. يلخص الشكل 9 خصائص فوسفات الليثيوم.

يشيع استخدام فوسفات الليثيوم لاستبدال بطاريات بداية حمض الرصاص. أربع بطاريات سلسلة تنتج 12.80V ، على غرار ست بطاريات الرصاص الحمضية 2V. تشحن السيارة حمض الرصاص إلى 14.40 فولت (2.40 فولت / بطارية) وتحافظ على حالة الشحن العائمة. تم تصميم الشحن العائم للحفاظ على مستوى الشحن الكامل ومنع كبريت بطاريات الرصاص الحمضية.

من خلال ربط أربع بطاريات فوسفات الليثيوم في سلسلة ، فإن الجهد لكل بطارية هو 3.60V ، وهو الجهد الصحيح الكامل للشحن. في هذه المرحلة ، يجب فصل الشحن ، لكن الاستمرار في الشحن أثناء القيادة. فوسفات الليثيوم يتحمل بعض الشحن الزائد. ومع ذلك ، قد يزداد الضغط الميكانيكي لبطاريات ليثيوم فوسفات الليثيوم لأن معظم المركبات تحافظ على جهد 14.40 فولت لفترة طويلة خلال الرحلات الطويلة. سيخبرنا الوقت إلى متى يمكن أن يتحمل فوسفات الليثيوم الشحن الزائد كبديل لبطاريات حمض الرصاص انخفاض درجة الحرارة يقلل أيضا من أداء أيونات الليثيوم ، والتي قد تؤثر على قدرة بدء التشغيل في الحالات القصوى.

الشكل 9: مخطط العنكبوت لبطاريات ليثيوم فوسفات نموذجية.

يتمتع فوسفات الليثيوم بسلامة جيدة وعمر افتراضي طويل وطاقة معتدلة وقدرة على التفريغ الذاتي.

مقدمة من Cadex

جدول التلخيص

ليثيوم فوسفات الحديد: الكاثود LiFePO4 ، أنود الجرافيت

اختصار: LFP أو فوسفات الليثيوم ، بدأ في عام 1996

الجهد 3.20 ، القيمة الاسمية 3.30V ؛ نطاق التشغيل النموذجي 2.5-3.65V

طاقة محددة (السعة) 90-120 Wh / kg

الشحن (معدل C) 1C نموذجي ، شحن إلى 3.65V ؛ وقت الشحن العادي 3 ساعات

التفريغ (معدل C) 1C ، 25C ممكن في بعض النوى ؛ نبض 40A (2S) ؛ 2.50V قطع (الضرر الناجم عن أقل من 2V)

دورة الحياة 1000-2000 (تعتمد على عمق التفريغ ودرجة الحرارة)

بطارية 270 C (518 F) الحرارية الحرارية آمنة جدًا حتى لو كانت مليئة بالكهرباء.

سيناريوهات التطبيق للتطبيقات المحمولة والثابتة التي تتطلب ارتفاع الحمل الحالي والمتانة

ملاحظة: منحنى تفريغ الجهد المسطح جدا ولكن منخفضة السعة. أسلم

أحد أيونات الليثيوم. للأسواق الخاصة. ارتفاع التفريغ الذاتي.

الجدول 10: خصائص فوسفات الحديد الليثيوم