A lítium-foszfát akkumulátor működési elve, hatékonysága, előnyei és hátrányai - Hírek -
A lítium-vas-foszfát elemek valóban pozitív elektróda anyagok a lítium-ion akkumulátorokhoz, ezért az emberek pozitív elektródával rendelkező lítium-vas-foszfát elemeknek fogják nevezni.
A lítium-vas-foszfát akkumulátorok részletes leírása A lítium-vas-foszfát-elemek teljes neve lítium-vas-foszfát-lítium-ion akkumulátor, a név túl hosszú, lítium-vas-foszfát-elemnek hívják. Mivel hatékonysága különösen alkalmas áramellátási alkalmazásokhoz, a névhez a "teljesítmény" szót, nevezetesen a lítium-vas-foszfát akkumulátort adják. "Lítium-vas (LiFe) újratölthető akkumulátornak is nevezik.
Fogadja el a lítium-vas-foszfát akkumulátorok működési elvének, hatékonyságának, előnyeinek és hátrányainak helyes megértését
működési elv
A lítium-vas-foszfát akkumulátorok olyan lítium-ion akkumulátorokra utalnak, amelyek pozitív elektróda anyagként lítium-vas-foszfátot használnak. A lítium-ion akkumulátorok elektródájának pozitív anyagai elsősorban a lítium-kobalt, a lítium-manganát, a lítium-nikkel, a háromkomponensű anyagok, a lítium-vas-foszfát és hasonlók. Közülük a lítium-kobalt a pozitív elektróda anyag, amelyet a legtöbb lítium-ion akkumulátor használ.
A fémkereskedelmi piacon a kobalt (Co) a legdrágább, és a tárolás mennyisége kicsi. A nikkel (Ni) és a mangán (Mn) viszonylag olcsó, míg a vasat (Fe) nagy mennyiségben tárolják. A katódanyag ára szintén összhangban van ezen fémek árával. Ezért egy LiFePO4 pozitív elektróda anyagból készült lítium-ion akkumulátornak viszonylag olcsónak kell lennie. Ennek másik jellemzője, hogy környezetbarát és nem szennyező.
Az újratölthető akkumulátorokra vonatkozó követelmények a következők: nagy kapacitás, nagy kimeneti feszültség, jó töltési viselkedés és kisütési ciklus, stabil kimeneti feszültség, nagy töltés és kisütés, elektrokémiai stabilitás és biztonság üzem közben (újratöltés, kisütés és rövid összetétel nélkül), például nem megfelelő működés égés vagy robbanás), széles üzemi hőmérsékleti tartomány, nem mérgező vagy kevésbé mérgező, környezeti szennyezés nélkül. A LiFePO4-et pozitív elektródként használó lítium-vas-foszfát akkumulátorok jó teljesítménykövetelményekkel rendelkeznek, különösen nagy lemerülés esetén (5
10C kisülés), stabil kisütési feszültség, biztonság (égés nélkül, robbanás nélkül) és élettartam (ciklusszám) a legjobb a környezet számára, ez a legjobb nagy teljesítményű akkumulátor.
Felépítés és működési elv
A LiFePO4-et az akkumulátor pozitív elektródjaként használják. Alumínium fólián keresztül csatlakozik az akkumulátor pozitív elektródájához. A középső rész polimer szeparátor. Ez elválasztja a pozitív elektródot a negatív elektródtól, de a Li lítiumion áthaladhat, az elektron pedig nem. A jobb oldali rész szénből (grafit) áll. Az akkumulátor negatív elektródája rézfólián keresztül csatlakozik az akkumulátor negatív elektródájához. Az akkumulátor felső és alsó vége között található az akkumulátor elektrolitja, és az akkumulátort hermetikusan lezárják egy fém héjjal.
A LiFePO4 akkumulátor feltöltésekor a pozitív elektródában lévő Li lítiumion a polimer szeparátoron keresztül a negatív elektródáig vándorol; a hígítás során a negatív elektródban lévő Li lítiumion a szeparátoron keresztül a pozitív elektródára vándorol. A lítium-ion akkumulátorok neve a lítium-ionok oda-vissza vándorlása után töltés és kisütés során.
A LiFePO4 akkumulátor névleges feszültsége 3,2 V, a záró feszültség 3,6 V, a kimeneti feszültség pedig 2,0 V. A különböző gyártók által használt pozitív és negatív anyagok és elektrolit anyagok minősége és folyamata miatt teljesítményükben némi különbség lesz. Például ugyanazon modell (ugyanazon csomag standard akkumulátora) nagy különbséggel rendelkezik az akkumulátor kapacitásában (10% és 20% között).
Meg kell jegyezni, hogy a különböző üzemek által gyártott lítium-vas-foszfát akkumulátorok némi eltérést mutathatnak a különböző teljesítményparaméterekben; ezenkívül egyes elemfunkciók, mint például az akkumulátor belső ellenállása, az önkisülés mértéke, a töltési és kisülési hőmérséklet stb.
A lítium-vas-foszfát akkumulátorok nagy kapacitási különbségekkel rendelkeznek, és három kategóriába sorolhatók: kis frakciók, akár több milliamper, közepes több tíz milliamper és nagy száz milliamper. Van néhány különbség ugyanazon paraméterekben a különböző típusú akkumulátorok esetében.
Nulla feszültség teszt:
Az STL18650 (1100mAh) lítium-vas-foszfát akkumulátort nulla feszültségű túlterhelési tesztre használták. Tesztfeltételek: Az 1100 mAh STL 18650 akkumulátort 0,5 C töltési sebességgel töltjük, majd 1,0 C kisütési sebességgel kisütjük, miközben az akkumulátor feszültsége 0 C. A 0 V-ba helyezett akkumulátorokat két csoportra osztjuk: az egyik csoportot 7 napig, a másik csoportot 30 napig tárolják; a tárolás lejárta után 0,5 C töltési sebességgel töltjük, majd 1,0 C-kal ürítjük. Végül hasonlítsuk össze a két tárolási periódus közötti különbségeket nulla feszültséggel.
A teszt eredménye az, hogy az akkumulátor 7 napos tárolás után nulla feszültséggel nem szivárog és a teljesítmény jó, a kapacitás 100%; 30 napos tárolás után nincs szivárgás, a munka jó, a kapacitás 98%; 30 napos tárolás után az akkumulátort további 3 alkalommal kell feltölteni és kisütni. A kapacitás visszaáll 100% -ra.
Ez a teszt azt mutatja, hogy még akkor is, ha a lítium-vas-foszfát elemeket túlterhelik (akár 0 V-ig is) és bizonyos ideig tárolják, az akkumulátor nem szivárog és nem sérül meg. Ez egy olyan tulajdonság, amellyel más típusú lítium-ion akkumulátorok nem rendelkeznek.
1. A biztonság javítása
A lítium-vas-foszfát kristályban lévő polietilén stabil és nehezen bomlik, és nem sűrűsödik meg, nem melegszik, mint a lítium-kobalt, és nem képez erős oxidáló anyagot még magas hőmérsékleten vagy újratöltve sem, ezért jó a biztonsága. Beszámoltak arról, hogy a tényleges működés során a minta kis részének égési jelensége volt akupunktúrában vagy rövidzárlatban, de nem volt robbanás. A túlterhelési kísérletben nagyfeszültséget alkalmaztak, amely többszörösen nagyobb volt, mint az önkisüléses feszültségé, és kiderült, hogy még mindig volt robbanási jelenség. Ennek ellenére a túlterhelés biztonsága jelentősen javul a szokásos folyékony elektrolit lítium-kobalt-oxid akkumulátorokhoz képest.