На сегодняшний день существует большое количество аккумуляторов с различными типами химии. Наиболее популярными аккумуляторами сегодня являются литий-ионные. К этой же группе относятся и литий-железо-фосфатные (феррофосфатные) аккумуляторы. Если все элементы питания, относящиеся к данной категории, в общем и целом похожи друг на друга по техническим характеристикам, то литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют свои уникальные особенности, выделяющие их среди других аккумуляторов, сделанных по литий-ионной технологии.
История открытия литий-железо-фосфатного аккумулятора
Изобретателем LiFePO4 аккумулятора является Джон Гуденаф, который работал в 1996 году в Техасском университете над созданием нового материала для катода под литий-ионные аккумуляторы. Профессору удалось создать материал, обладающий большей дешевизной, имеющий меньшую токсичность и высокую термоустойчивость. Среди недостатков элемента питания, в котором использовался новый катод, была меньшая емкость.
Аккумуляторы LiFePO4 (LFP) 120Ач 7500 циклов Grade A
Изобретением Джона Гуденафа никто не интересовался, но в 2003 году компания A 123 Systems решила развить данную технологию, посчитав ее достаточно перспективной. Инвесторами данной технологии стали многие крупные корпорации — Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Характеристика LiFePO4 аккумуляторов
Напряжение феррофосфатного аккумулятора такое же, как и у других элементов питания, относящихся к литий-ионной технологии. Номинальное напряжение зависит от габаритов аккумулятора (типоразмера, форм-фактора). Для элементов питания 18 650 это 3,7 вольт, для 10 440 (мизинчиковые) – 3,2, для 24 330 – 3,6.
Практически у всех аккумуляторов напряжение в процессе разрядки постепенно падает. Одной из уникальных особенностей является стабильность напряжения при работе у LiFePO4-аккумуляторов. Характеристики напряжения аналогичные этим имеют аккумуляторы, сделанные по никелевой технологии (никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные).
В зависимости от размера литий-железо-фосфатный аккумулятор способен выдавать от 3,0 до 3,2 вольт вплоть до полного разряда. Это свойство дает больше преимуществ для данных аккумуляторов при использовании их в цепях, так как практически сводит на нет необходимость регулирования напряжения.
Напряжение при полном разряде равно 2,0 вольтам, что является самой низкой зарегистрированной границей на разряд среди всех аккумуляторов на литиевой технологии. Данные аккумуляторы являются лидерами и в сроке службы, который приравнивается к 2000 циклам на заряд и разряд. Ввиду безопасности своей химической структуры LiFePO4-аккумуляторы есть возможность зарядить при помощи специального ускоренного метода дельта V, когда на аккумулятор подается большой ток.
Самый дешёвый LiFePO4 100 А*ч на элементах CATL. Дешевле, чем на AliExpress ! Хватай пока дают !
Многие элементы питания не выдерживают зарядку по такому методу, что приводит к их чрезмерному нагреву и порче. В случае с литий-железо-фосфатными аккумуляторами использовать такой метод не просто можно, а даже рекомендуется. Поэтому специально для зарядки таких элементов питания существуют и особые зарядные устройства. Разумеется, такие зарядные устройства нельзя использовать на батарейках с другой химией. В зависимости от форм-фактора, литий-железо-фосфатные аккумуляторы на таких зарядных устройствах могут зарядиться полностью за 15-30 минут.
Последние разработки в области LiFePO4-аккумуляторов предлагают пользователю элементы питания с улучшенным диапазоном рабочих температур. Если стандартным диапазоном для литий-ионных аккумуляторов является работа от -20 до +20 градусов Цельсия, то литий-железо-фосфатные аккумуляторы могут отлично работать в диапазоне от -30 до +55. Зарядка или разрядка элемента питания при температурах выше или ниже описанных будет сильно портить батарейку.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы подвержены эффекту старения в гораздо меньшей степени по сравнению с другими литий-ионными аккумуляторами. Старение — это естественная потеря емкости со временем, которая не зависит от того, используется ли элемент питания или лежит на полочке. Для сравнения: все литий-ионные аккумуляторы теряют около 10 % емкости каждый год. Литий-железо-фосфатные же теряют всего 1,5 %.
Из минусов данных аккумуляторов стоит выделить меньшую емкость, которая на 14 % меньше (или около того), чем у других литий-ионных элементов питания.
Безопасность феррофосфатных аккумуляторов
Данный вид элементов питания считается одним из самых безопасных среди всех существующих видов аккумуляторов. Литий-фосфатные аккумуляторы LiFePO4 имеют очень стабильную химию, и способны хорошо выдерживать большие нагрузки при разряде (в работе с низким сопротивлением) и заряде (при зарядке аккумулятора большими токами).
За счет того, что фосфаты химически безопасны, данные батарейки легче утилизировать, после того как они отработают свой ресурс. Многие аккумуляторы на опасной химии (например, литий-кобальтовые) приходится подвергать дополнительным процессам утилизации, для того чтобы свести на нет их опасность для окружающей среды.
Зарядка литий-железо-фосфатных аккумуляторов
Одной из причин коммерческого интереса инвесторов к феррофосфатной химии стала возможность быстрой зарядки, вытекающая из ее стабильности. Сразу после организации конвейерного выпуска LiFePO4-аккумуляторов они позиционировались как элементы питания, которые можно быстро зарядить.
Для этой цели стали выпускаться специальные зарядные устройства. Как уже было написано выше, такие зарядные устройства нельзя использовать на других аккумуляторах, так как это вызовет их перегрев и будет сильно портить их.
Специальное зарядное устройство для данных аккумуляторов способно зарядить их за 12-15 минут. Феррофосфатные батарейки можно заряжать и обычными зарядниками. Существуют также и комбинированные варианты зарядных устройств с обоими режимами зарядки. Наилучшим вариантом, конечно, будет использование умных зарядных устройств с множеством опций, регулирующих процесс зарядки.
Устройство литий-железо-фосфатного аккумулятора
Никаких особенностей во внутреннем устройстве литий-железо-фосфатный LiFePO4 аккумулятор по сравнению со своими собратьями по химической технологии не имеет. Изменению подвергся только один элемент – катод, сделанный из фосфата железа. Материалом анода является литий (все элементы питания на литий-ионной технологии имеют литиевый анод).
Работа любого аккумулятора основана на обратимости химической реакции. Иначе процессы, происходящие внутри аккумулятора, называются процессами окисления и восстановления. Любой аккумулятор состоит из электродов – катода (минуса) и анода (плюса). Также внутри любого аккумулятора имеется сепаратор – пористый материал, пропитанный специальной жидкостью – электролитом.
При разрядке аккумулятора ионы лития движутся через сепаратор от катода к аноду, отдавая накопленный заряд (окисление). При зарядке аккумулятора ионы лития движутся в обратном направлении от анода к катоду, накапливая заряд (восстановление).
Виды литий-железо-фосфатных аккумуляторов
Все виды аккумуляторов на данной химии можно условно разделить на четыре категории:
- Полноценные АКБ.
- Большие ячейки в виде параллелепипедов.
- Небольшие ячейки в виде параллелепипедов (призматики — аккумуляторы LiFePO4 на 3,2 V).
- Небольшие плоские аккумуляторы (пакеты).
- Цилиндрические аккумуляторы.
Литий-железо-фосфатные АКБ и ячейки могут иметь разное номинальное напряжение от 12 до 60 вольт. Они во многом опережают традиционные свинцово-кислотные АКБ: цикл работы гораздо выше, вес в несколько раз ниже, подзаряжаются в несколько раз быстрее.
Цилиндрические аккумуляторы на данной химии используются как отдельно, так и в цепи. Габариты данных цилиндрических аккумуляторов бывают самыми различными: от 14 500 (пальчиковые) до 32 650.
Литий-железо-фосфатные АКБ
Отдельного внимания достойны феррофосфатные АКБ для велосипедов и электроциклов. С изобретением нового железо-фосфатного катода наряду с прочими видами аккумуляторов на данной химии вышли и специальные АКБ, которые ввиду их улучшенных характеристик и меньшего веса можно удобно использовать даже на обычных велосипедах. Подобные АКБ сразу обрели популярность среди любителей модернизации своих велосипедов.
Литий-железо-фосфатные АКБ способны предоставить несколько часов беззаботной езды на велосипеде, чем составляют достойную конкуренцию двигателям внутреннего сгорания, которые раньше тоже часто устанавливались на велосипеды. Обычно для данных целей используются аккумуляторы LiFePO4 на 48v, но есть возможность приобрести АКБ на 25, 36 и 60 вольт.
Применение феррофосфатных аккумуляторов
Роль АКБ на данной химии понятна и без комментариев. Под разные цели используются призматики – аккумуляторы LiFePO4 3,2 v. Ячейки большего размера используются в качестве элементов буферных систем для солнечной энергетики и ветрогенераторов. Феррофосфатные аккумуляторы активно используются в конструкции электромобилей.
Небольшие плоские аккумуляторы применяются для телефонов, ноутбуков и планшетных ПК. Цилиндрические элементы питания разных форм-факторов применяются для страйкбольного оружия, электронных сигарет, радиоуправляемых моделей и пр.
Источник: fb.ru
Рейтинг lifepo4 с Алиэкспресс 6 лет
Большой ассортимент литий-железо-фосфатных LiFePO4 аккумуляторов!
LiFePO4 ячейки
Большой ассортимент литий-железо-фосфатных LiFePO4 ячеек различной емкости для сборки аккумуляторов для любых целей!
BMS платы LiFePO4
Большой ассортимент BMS плат для защиты аккумулятора!
Зарядные устройства LiFePO4
Зарядные устройства для литий-железо фосфатных LiFePO4 аккумулятора с различным напряжением и мощностью!
10 500 руб.
18 400 руб.
22 400 руб.
Сегодня мы предлагаем
Литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы и комплектующие.
Литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы – новое слово в энергетике. Это разновидность литиевых аккумуляторов, которые в последнее время все активнее внедряются в промышленность и быт. Сейчас литий-железо-фосфатные батареи имеют все шансы вытеснить с рынка своих предшественников – свинцово-кислотные и литий-ионные батареи.
В нашем интернет-магазине LiFePO4.RU для Вас представлен большой ассортимент литий-железо-фосфатных LiFePO4 аккумуляторов для любых целей, также у нас можно заказать сборку аккумулятора под Ваши параметры или приобрести комплект для самостоятельной сборки.
Достоинства литий-железо-фосфатных аккумуляторов LiFePO4
- безопасность для человека и экологичность – при утилизации они не распадаются на токсичные элементы, вместо вредного кобальта используются безвредные фосфаты,
- напряжение стабильно вплоть до полного разряда батареи,
- долгий срок службы – более 2000 циклов,
- широкий диапазон рабочих температур, от-20℃ до +60℃, что делает возможным использование LiFePO4 аккумуляторов даже на Крайнем Севере,
- небольшой вес и компактность,
- высокий ток заряда и пиковое напряжение.
Не всегда магазины АКБ могут предложить потребителю литий-железо-фосфатный аккумулятор с нужными характеристиками. Поэтому мы предлагаем приобрести все необходимые для самостоятельной сборки батареи элементы и собрать аккумулятор собственноручно – тогда он будет полностью соответствовать производственной задаче.
В нашем ассортименте есть все необходимое для сборки аккумулятора: LiFePO4 ячейки, BMS платы, балансиры, платы защиты, зарядные устройства, силовые провода, разъемы, термоусадка и многое другое. Не хотите собирать батарею LiFePO4 самостоятельно? Наши специалисты сделают это за вас, нужно лишь сообщить параметры, которым должен соответствовать ваш аккумулятор. Специально для тех, кто предпочитает собственноручную сборку LiFePO4 аккумулятора, мы разместили на сайте подробную инструкцию и описание каждого элемента. У нас вы можете купить и готовый LiFePO4 аккумулятор под конкретные характеристики.
В нашем каталоге большой ассортимент элементов для батарей с разными техническими параметрами, разных моделей и производителей. Мы скрупулезно относимся к качеству продукции и предлагаем нашим клиентам только товары, прошедшие тщательную проверку. Все элементы, попадающие к нам с очередной поставкой, мы тестируем и только после положительных результатов отправляем в продажу. На готовые аккумуляторы действует гарантия 1 год, на комплектующие этот срок составляет 2 недели.
У нас вы найдете именно тот аккумулятор, что нужен для конкретной производственной задачи. Мы готовы собрать для Вас нестандартную батарею или предложить все нужное для ее сборки. Мы гарантируем качество и быструю доставку аккумуляторов и комплектующих к ним!
Источник: lifepo4.ru
Выбор балансира LiFePO4
Около двух лет я занимаюсь разработкой и тестированием балансиров в разных условиях и хочу поделится своим опытом и знаниями в этом вопросе.
Все что я расскажу это не истина в последней инстанции это мое личное мнение, основанное на опыте и знаниях на данный момент.
Для чего вообще нужны балансиры ?
Дело в том что аккумуляторные ячейки не одинаковые и при заряде одни из них заряжаются чуть быстрее, напряжение на них резко повышается и даже если не происходит отключение заряда платой BMS, то из-за перекоса напряжений между ячейками одни из них оказываются перезаряженными, а другие недозаряженными в результате итоговая емкость сборки получается ниже номинальной емкости ячеек т.к. определяется емкостью менее заряженных ячеек.
Отсюда следует главное назначение балансира — это обеспечить максимально полный заряд сборки. Второй косвенной функцией, которые некоторые считают за главную, является удержание напряжения на ячейках, чтобы не срабатывала защита BMS.
Вначале я расскажу о доступных на данный момент балансирах и далее для каких они подходят задач.
1 Китайские активные балансиры с катушками, они есть в различном исполнении с разными катушками. Толку от таких балансиров мало, кроме того у них нет токовой защиты и при подключении они могут просто сгореть. Совершенно не рекомендую к использованию, такие балансиры годятся только для продажи другого применения для них я не вижу.
2 Китайские активные на конденсаторах, эти балансиры имеют несколько версий. первые из них были малоэффективны. Последние версии уже что-то могут. Ток балансировки зависит от разницы напряжений между ячейками. В моих тестах при разнице в 0,1В такой балансир давал ток балансировки около 0,5А т.е. в реальных условиях можно рассчитывать на ток балансировки не более 1А.
3 Еще один вариант активного балансира от китайцев, он есть на разное значение тока от 1 до 10А. Этот балансир честно обеспечивает заявленный ток, но единовременно может балансировать только две ячейки между собой, кроме того требует подключения измерительных проводов к ячейкам, что усложняет монтаж. Вариант в целом неплохой, но очень дорогой. Цена совершенно не соотносится с функциями по этой причине далее я этот вариант рассматривать не буду.
3 Пожалуй одни из самых распространенных вариантов это пассивные балансиры. Они бывают на резисторах на транзисторах и на различный ток балансировки. Для эффективного использования требуют подстройки напряжения заряда аккумулятора и поров срабатывания балансировки. Проблему настройки решает дельта алгоритм, но его я встречал только в пассивном балансире моей разработки.
Об этом алгоритме у меня есть видео и я надеюсь со временем его еще кто-нибудь реализует. Пассивные балансиры даже на относительно небольшой ток в 2-3А сильно греются. Для точной работы этих балансиров необходимо размещать их на самих ячейках либо тянуть дополнительные измерительные провода, что так же накладывает ограничения на монтаж.
4 Последний вариант это активные балансиры моей разработки. На данный момент у меня есть две версии таких балансиров на ток 3-4А и на ток 10-12А. Оба варианта честно обеспечивают заявленный ток не зависимо от разницы напряжений между ячейками. Вариант хороший, но не дешевый и в некоторых случаях избыточный.
Однозначно сказать какой балансир лучший нельзя. Выбор балансира зависит от условий использования.
Пассивный балансир подходит для стационарных условий когда нет проблем с отводом тепла и окружающая температура не сильно меняется, например солнечная электростанция в жилом доме. Такой балансир можно собрать самостоятельно или купить готовый. Обязательно нужно обратить внимание на возможность регулировки порога включения балансира.
Пассивный балансир плохо подходит для аккумуляторов в автодоме т.к. во первых мало места и проблемно отвести тепло, во-вторых при изменении температуры меняется зарядная характеристика ячеек и сложнее подобрать оптимальный порог срабатывания балансира.
Ну и меньше всего такой балансир подходит для герметичных сборок т.к. в них теплу и вовсе некуда деваться, а если сильно снизить ток, то по эффективности такой балансир будет не лучше китайского емкостного балансира, который греется значительно меньше и не требует настройки.
Китайский емкостной балансир подойдет для сборок емкостью до 100Ач при условии что ячейки хорошо подобраны и глубокие разряды случаются нечасто. Неплохой вариант для аккумуляторов автодома и герметичных сборок если бюджет сильно ограничен.
Активный балансир моей разработки универсальный вариант. Исполнение на 3-4А можно использовать в герметичных сборках т.к. несмотря достаточно высокий ток балансир мало нагревается. По эффективности мой активный балансир на 3-4А соответствует пассивному балансиру на 6-7А. Исполнение на 10-12А подойдет для очень мощных сборок емкостью более 300Ач. К недостаткам этих балансиров можно отнести разве что цену, хотя даже пассивный балансир на такой ток будет не сильно дешевле.
Результаты тестов разных балансиров в разных условиях есть в моем видео.
Новости и обсуждения в ВК
Источник: www.e-core.ru