Өнөөдөр олон төрлийн химийн найрлагатай олон тооны батерейнууд байдаг. Өнөөдөр хамгийн алдартай батерей бол лити-ион юм. Энэ бүлэгт мөн лити-төмөр-фосфат (феррофосфат) батерей орно. Энэ ангиллын бүх батерейнууд техникийн үзүүлэлтээрээ ерөнхийдөө ижил төстэй боловч литийн төмрийн фосфатын батерейнууд нь лити-ион технологиор хийгдсэн бусад батерейгаас ялгагдах өөрийн гэсэн өвөрмөц онцлогтой.
Литийн төмрийн фосфатын батерейг нээсэн түүх
LiFePO4 батерейг зохион бүтээгч нь 1996 онд Техасын их сургуульд лити-ион батерейнд зориулсан катодын шинэ материал дээр ажиллаж байсан Жон Гуденоф юм. Профессор хямд, хоруу чанар багатай, дулааны тогтвортой байдал өндөртэй материалыг бүтээж чадсан. Шинэ катод ашигласан батерейны дутагдалтай талуудын дунд хүчин чадал бага байсан.
Жон Гуденоугийн шинэ бүтээлийг хэн ч сонирхдоггүй байсан ч 2003 онд A 123 Systems энэ технологийг нэлээд ирээдүйтэй гэж үзэн хөгжүүлэхээр шийджээ. Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola зэрэг олон томоохон корпорациуд энэ технологид хөрөнгө оруулагч болсон.
LiFePO4 батерейны шинж чанар
Феррофосфатын батерейны хүчдэл нь бусад лити-ион технологийн батерейны хүчдэлтэй ижил байна. Нэрлэсэн хүчдэл нь зайны хэмжээсээс (хэмжээ, хэлбэр хүчин зүйл) хамаарна. 18 650 батерейны хувьд энэ нь 3.7 вольт, 10 440 (жижиг хуруу) - 3.2, 24 330-д - 3.6 байна.
Бараг бүх батерейг цэнэглэх үед хүчдэл аажмаар буурдаг. Өвөрмөц шинж чанаруудын нэг нь LiFePO4 батерейтай ажиллах үед хүчдэлийн тогтвортой байдал юм. Никелийн технологи (никель-кадми, никель-металл гидрид) ашиглан хийсэн батерейнууд нь үүнтэй төстэй хүчдэлийн шинж чанартай байдаг.
Хэмжээнээсээ хамааран литийн төмрийн фосфатын батерей нь бүрэн цэнэггүй болтол 3.0-3.2 вольтын хүчдэл өгөх боломжтой. Энэ шинж чанар нь эдгээр батерейг хэлхээнд ашиглах үед илүү их давуу талтай бөгөөд энэ нь хүчдэлийн зохицуулалт хийх хэрэгцээг бараг арилгадаг.
Бүрэн цэнэгийн хүчдэл нь 2.0 вольт бөгөөд энэ нь лити технологийн бүх батерейны хамгийн бага цэнэгийн цэнэгийн хязгаар юм. Эдгээр батерейнууд нь тэргүүлэгч юмашиглалтын хугацаа, энэ нь цэнэглэх, цэнэггүй болгоход 2000 циклтэй тэнцэнэ. Химийн бүтцийн аюулгүй байдлаас шалтгаалан LiFePO4 батерейг батерейнд их гүйдэл өгөх үед тусгай хурдасгасан дельта V аргаар цэнэглэх боломжтой.
Олон батерейнууд ийм цэнэглэх аргыг тэсвэрлэх чадваргүй тул хэт халж, мууддаг. Лити-төмөр-фосфатын батерейны хувьд энэ аргыг ашиглах нь зөвхөн боломжтой төдийгүй санал болгож байна. Тиймээс ийм батерейг цэнэглэх тусгай цэнэглэгч байдаг. Мэдээжийн хэрэг, ийм цэнэглэгчийг бусад химийн бодисуудтай батерейнд ашиглах боломжгүй. Эдгээр цэнэглэгч дээрх лити төмрийн фосфатын батерейг хэлбэрээс хамааран 15-30 минутын дотор бүрэн цэнэглэх боломжтой.
LiFePO4 батерейны салбарт гарсан сүүлийн үеийн дэвшилтүүд нь ашиглалтын температурын хүрээг сайжруулсан батерейг хэрэглэгчдэд санал болгож байна. Хэрэв лити-ион батерейны стандарт ажиллах хүрээ нь -20-аас +20 хэм хүртэл байвал литийн төмрийн фосфатын батерей нь -30-аас +55 хэмийн хооронд төгс ажиллах боломжтой. Тодорхойлсон температураас дээш буюу түүнээс доош температурт батерейг цэнэглэх эсвэл цэнэглэх нь батерейг маш ихээр гэмтээнэ.
Литиум төмрийн фосфатын батерей нь бусад лити-ион батерейг бодвол хөгшрөлтийн нөлөөнд хамаагүй бага өртдөг. Хөгшрөлт гэдэг нь батерейг ашигласан эсэхээс үл хамааран цаг хугацааны явцад хүчин чадлаа алдах явдал юмтавиур дээр байна. Харьцуулбал, бүх лити-ион батерейнууд жил бүр хүчин чадлынхаа 10 орчим хувийг алддаг. Лити төмрийн фосфат нь ердөө 1.5% алддаг.
Эдгээр батерейны сул тал нь бага хүчин чадалтай бөгөөд энэ нь бусад лити-ион батерейгаас 14%-иар бага (ойролцоогоор) юм.
Феррофосфатын зайны аюулгүй байдал
Энэ төрлийн батерейг одоо байгаа бүх төрлийн батерейнуудаас хамгийн найдвартай нь гэж үздэг. LiFePO4 литийн фосфатын батерей нь маш тогтвортой химийн найрлагатай бөгөөд цэнэггүйдэл (батар эсэргүүцэлтэй үед) болон цэнэглэх үед (батарейг өндөр гүйдлээр цэнэглэх үед) хүнд ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай.
Фосфатууд нь химийн хувьд аюулгүй байдаг тул нөөцөө боловсруулж дууссаны дараа эдгээр батерейг устгахад хялбар байдаг. Аюултай химийн бодис бүхий олон батерейнууд (жишээ нь Лити-Кобальт) хүрээлэн буй орчны аюулыг арилгахын тулд нэмэлт дахин боловсруулах процесст хамрагдах шаардлагатай болдог.
Литиум төмрийн фосфатын батерейг цэнэглэж байна
Хөрөнгө оруулагчдын феррофосфатын химийн салбарт арилжааны сонирхол татах болсон нэг шалтгаан нь түүний тогтвортой байдлын үр дүнд хурдан цэнэглэх чадвар байв. LiFePO4 батерейг конвейерээр гаргах ажлыг зохион байгуулсны дараа тэдгээрийг хурдан цэнэглэх боломжтой батерей болгон байрлуулсан.
Энэ зорилгоор тусгай цэнэглэгч үйлдвэрлэсэн. Дээр дурдсанчлан ийм цэнэглэгчийг бусад батерейнд ашиглах боломжгүй, учир нь энэ нь тэдгээрийг хэт халж, ихээхэн хохирол учруулах болно.тэд.
Эдгээр батерейг тусгай цэнэглэгчээр 12-15 минутын дотор цэнэглэх боломжтой. Феррофосфатын батерейг ердийн цэнэглэгчээр цэнэглэж болно. Цэнэглэх хоёр горимтой хосолсон цэнэглэгчийн сонголтууд бас байдаг. Мэдээжийн хэрэг хамгийн сайн сонголт бол цэнэглэх үйл явцыг хянах олон сонголттой ухаалаг цэнэглэгч ашиглах явдал юм.
Литиум төмрийн фосфатын зай төхөөрөмж
Лити-төмөр-фосфатын LiFePO4 батерей нь химийн технологийн аналогуудтай харьцуулахад дотоод бүтцэд ямар ч онцгой шинж чанартай байдаггүй. Зөвхөн нэг элемент өөрчлөгдсөн - төмрийн фосфатаар хийсэн катод. Анодын материал нь литий (бүх литийн ион батерейнууд нь литийн анодтой).
Аливаа батерейны ажиллагаа нь химийн урвалын урвуу чанарт суурилдаг. Үгүй бол батерейны доторх процессыг исэлдүүлэх, багасгах процесс гэж нэрлэдэг. Аливаа батерей нь электродуудаас бүрддэг - катод (хасах) ба анод (нэмэх). Мөн аливаа батерейны дотор тусгай шингэнээр шингээсэн сүвэрхэг материал болох электролит гэсэн тусгаарлагч байдаг.
Батерейг цэнэггүй болгох үед литийн ионууд сепаратороор катодоос анод руу шилжиж хуримтлагдсан цэнэгийг (исэлдэлт) гаргадаг. Зайг цэнэглэх үед литийн ионууд нь анодоос катод руу эсрэг чиглэлд хөдөлж, цэнэг хуримтлуулдаг (сэргээх).
Литийн төмрийн фосфатын батерейны төрөл
Энэ химийн бүх төрлийн батерейг дөрвөн төрөлд хувааж болно:
- ДууссанБатерей.
- Параллелепипед хэлбэрийн том эсүүд.
- Параллелепипед хэлбэрийн жижиг эсүүд (призм - 3.2 В-ын LiFePO4 батерей).
- Жижиг зоосны эсүүд (багц).
- Цилиндр батерей.
Литийн төмрийн фосфатын батерей болон эсүүд нь 12-60 вольт хүртэл өөр өөр нэрлэсэн хүчдэлтэй байж болно. Тэд уламжлалт хар тугалганы хүчлийн батерейг олон талаараа давж гардаг: мөчлөгийн хугацаа хамаагүй өндөр, жин нь хэд дахин бага, хэд дахин хурдан цэнэглэгддэг.
Энэ химийн салбарт цилиндр хэлбэртэй батерейг тусад нь болон гинжин хэлхээнд ашигладаг. Эдгээр цилиндр хэлбэртэй батерейны хэмжээсүүд нь маш өөр: 14,500 (хурууны төрөл) -ээс 32,650 хүртэл.
Литиум төмрийн фосфатын батерей
Унадаг дугуй болон цахилгаан дугуйнд зориулсан феррофосфатын батерейг онцгой анхаарах хэрэгтэй. Шинэ төмөр-фосфатын катодыг зохион бүтээснээр энэхүү химийн найрлагад суурилсан бусад төрлийн батерейны хамт тусгай батерейнууд гарч ирсэн бөгөөд энэ нь сайжруулсан шинж чанар, хөнгөн жингийн ачаар энгийн унадаг дугуйнд ч ашиглахад тохиромжтой. Ийм батерейнууд дугуйгаа шинэчлэх дуртай хүмүүсийн дунд тэр даруйдаа алдартай болсон.
Литиум төмрийн фосфатын батерейнууд нь хэдэн цагийн турш хайхрамжгүй унадаг дугуйн хөдөлгөөнийг хангах чадвартай бөгөөд энэ нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүдийн зохистой өрсөлдөөн бөгөөд өмнө нь ихэвчлэн унадаг дугуй дээр суурилуулдаг. Ихэвчлэн өгөгдөлд зориулагдсанзорилгоор 48v LiFePO4 батерейг ашигладаг боловч 25, 36, 60 вольтын батерейг худалдан авах боломжтой.
Феррофосфатын батерейны хэрэглээ
Энэ химийн найрлага дахь батерейны үүрэг ямар ч тайлбаргүйгээр тодорхой байна. Призмийг янз бүрийн зориулалтаар ашигладаг - LiFePO4 3, 2 в батерей. Том эсүүд нь нарны эрчим хүч, салхин турбинуудын буфер системийн элемент болгон ашиглагддаг. Феррофосфатын батерейг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэлд идэвхтэй ашигладаг.
Утас, зөөврийн компьютер, таблет компьютерт жижиг хэмжээтэй батерейг ашигладаг. Янз бүрийн хэлбэрийн хүчин зүйлтэй цилиндр батерейг агааржуулагч буу, электрон тамхи, радио удирдлагатай загвар зэрэгт ашигладаг.
