Szybkie zrozumienie charakterystyk i parametrów sześciu typowych baterii litowych (5/6)

W 1996 r. University of Texas odkrył, że fosforan można wykorzystać jako materiał katodowy do akumulatorów litowych. Fosforan litu ma dobre właściwości elektrochemiczne i niską odporność. Osiąga się to dzięki nanometrowym materiałom katody fosforanowej. Główne zalety to wysoki prąd znamionowy i długa żywotność cyklu, dobra stabilność termiczna, zwiększone bezpieczeństwo i tolerancja na nadużycia.

Utrzymywany przez długi czas pod wysokim napięciem fosforan litu jest bardziej odporny na wszystkie warunki ładowania i ma mniejsze naprężenia niż inne systemy litowo-jonowe. Wadą jest to, że niższe napięcie nominalne akumulatora 3,2 V powoduje, że energia właściwa jest niższa niż w akumulatorze litowo-jonowym domieszkowanym kobaltem. W przypadku większości akumulatorów niska temperatura zmniejsza wydajność, a wyższa temperatura przechowywania skraca żywotność, w tym fosforan litu. Fosforan litu ma wyższe samorozładowanie niż inne akumulatory litowo-jonowe, co może prowadzić do problemów ze starzeniem się i równowagą. Chociaż można to zrekompensować za pomocą wysokiej jakości baterii lub zaawansowanych systemów zarządzania bateriami, obie metody zwiększają koszty pakietów baterii. Żywotność baterii jest bardzo wrażliwa na zanieczyszczenia w procesie produkcyjnym i nie może wytrzymać domieszkowania wodą. Ze względu na obecność zanieczyszczeń wody, niektóre baterie mają minimalną żywotność tylko 50 cykli. Rysunek 9 podsumowuje właściwości fosforanu litu.

Fosforan litu jest powszechnie stosowany do zastępowania akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Cztery baterie z serii produkują 12,80 V, podobnie jak sześć akumulatorów ołowiowych 2 V. Pojazd ładuje kwas ołowiowy do 14,40 V (2,40 V / akumulator) i utrzymuje stan płynnego ładowania. Pływający ładunek ma na celu utrzymanie pełnego poziomu naładowania i zapobieganie siarczanowaniu akumulatorów ołowiowo-kwasowych.

Łącząc cztery baterie fosforanu litu szeregowo, napięcie każdej baterii wynosi 3,60 V, co jest prawidłowym pełnym napięciem ładowania. W tym momencie ładunek należy odłączyć, ale nadal ładować podczas jazdy. Fosforan litu toleruje pewne przeładowanie; jednak naprężenia mechaniczne baterii litowo-fosforanowych mogą wzrosnąć, ponieważ większość pojazdów utrzymuje napięcie 14,40 V przez długi czas podczas długich podróży. Czas pokaże, jak długo fosforan litu może wytrzymać przeładowanie jako substytut akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Niska temperatura zmniejsza również wydajność jonów litu, co w skrajnych przypadkach może wpływać na zdolność uruchamiania.

Rysunek 9: Wykres pająka typowych baterii z fosforanem litu.

Fosforan litu ma dobre bezpieczeństwo i długą żywotność, umiarkowaną energię właściwą i zwiększoną zdolność samorozładowania.

Dostarczone przez Cadex

Tabelka podsumowująca

Fosforan żelaza litu: katoda LiFePO4, anoda grafitowa

Skrót: LFP lub fosforan litu, rozpoczęty w 1996 roku

Napięcie 3,20, wartość nominalna 3,30 V; Typowy zakres roboczy 2,5-3,65V

Energia właściwa (pojemność) 90-120 Wh / kg

Ładowanie (współczynnik C) 1C typowe, ładowanie do 3,65V; typowy 3-godzinny czas ładowania

Rozładowanie (szybkość C) 1C, 25C jest możliwe na niektórych rdzeniach; 40A impuls (2s); 2.50V odcięcie (uszkodzenie spowodowane przez mniej niż 2V)

Cykl życia 1000-2000 (w zależności od głębokości rozładowania i temperatury)

Bateria termiczna 270 C (518 F) jest bardzo bezpieczna, nawet jeśli jest pełna energii elektrycznej.

Scenariusze zastosowania dla aplikacji przenośnych i stałych wymagających wysokiego prądu obciążenia i trwałości

Uwaga: Bardzo płaska krzywa rozładowania napięcia, ale niska pojemność. Najbezpieczniejszy

Jeden z jonów litu. Na specjalne rynki. Wysokie samorozładowanie.

Tabela 10: Charakterystyka fosforanu litu i żelaza