LiFePO4 akud

Kaasaegne turg on täis mitmesuguseid elektroonikaseadmeid. Nende tööks töötatakse välja üha täiustatumaid toiteallikaid. Nende hulgas on eriline koht liitium-raudfosfaatpatareidel. Need on ohutud, suure elektrilise mahtuvusega, praktiliselt ei eralda toksiine ja on vastupidavad. Võib-olla tõrjuvad need patareid peagi oma "vennad" seadmetest välja.

Mis on liitium-raudfosfaat aku?

LiFePo4 akud on kvaliteetsed ja usaldusväärsed ning suure jõudlusega toiteallikad. Need asendavad aktiivselt mitte ainult vananenud pliiakusid, vaid ka tänapäevaseid liitiumioonakusid. Tänapäeval leidub neid akusid lisaks tööstusseadmetele ka kodumasinates – nutitelefonidest kuni elektrijalgratasteni.

LFP-akud töötas välja Massachusettsi Tehnoloogiainstituut 2003. aastal. Need põhinevad täiustatud liitiumioontehnoloogial, millel on modifitseeritud keemiline koostis: anoodina kasutatakse liitiumkobaltaadi asemel liitiumraudfosfaati. Akud on laialt levinud tänu sellistele ettevõtetele nagu Motorola ja Qualcomm.

Kuidas LiFePo4 akusid toodetakse

LiFePo4 akude tootmiseks vajalikud peamised komponendid tarnitakse tehasesse tumehalli metallilise läikega pulbri kujul. Anoodide ja katoodide tootmisskeem on sama, kuid komponentide segamise lubamatuse tõttu viiakse kõik tehnoloogilised toimingud läbi erinevates töökodades. Kogu tootmine on jagatud mitmeks etapiks.

Esimene samm.Elektroodide valmistamine. Selleks kaetakse valmis keemiline koostis mõlemalt poolt metallfooliumiga (tavaliselt alumiinium katoodi jaoks ja vask anoodi jaoks). Fooliumi töödeldakse eelnevalt suspensiooniga, nii et see saab toimida voolu vastuvõtjana ja juhtiva elemendina. Valmis elemendid lõigatakse õhukesteks ribadeks ja volditakse mitu korda, moodustades ruudukujulised rakud.

Teine samm. Aku otsene kokkupanek. Katoodid ja anoodid elementide kujul asetatakse poorsest materjalist separaatori mõlemale küljele ja kinnitatakse tihedalt selle külge. Saadud plokk asetatakse plastmahutisse, täidetakse elektrolüüdiga ja suletakse.

Viimane etapp. Aku laadimise/tühjendamise juhtimine. Laadimine toimub elektrivoolu pinge järkjärgulise suurendamisega, et vältida plahvatust või süttimist suure hulga soojuse eraldumise tõttu. Tühjendamiseks ühendatakse aku võimsa tarbijaga. Kui kõrvalekaldeid ei leita, saadetakse valmis elemendid kliendile.

Liitium-raudfosfaat aku tööpõhimõte ja disain

LFP akud koosnevad elektroodidest, mis on mõlemalt poolt tihedalt poorse separaatori külge surutud. Seadmete toiteks on nii katood kui ka anood ühendatud voolukollektoritega. Kõik komponendid on paigutatud elektrolüüdiga täidetud plastkorpusesse. Korpusele on paigutatud kontroller, mis reguleerib vooluvarustust laadimise ajal.

LiFePo4 akude tööpõhimõte põhineb liitium-raudfosfaadi ja süsiniku vastastikmõjul. Reaktsioon ise toimub vastavalt valemile:

LiFePO4₄ + 6C → Li_1-xFePO₄ + LiC₆

Positiivselt laetud liitiumioon toimib aku laengukandjana. Sellel on võime tungida teiste materjalide kristallvõresse, moodustades keemilisi sidemeid.

LiFePo4 akude tehnilised omadused

Olenemata tootjast on kõigil LFP-elementidel samad tehnilised omadused:

• tipppinge – 3,65 V;
• pinge keskpunktis – 3,3 V;
• pinge täielikult tühjenenud olekus – 2,0 V;
• nimipinge – 3,0–3,3 V;
• minimaalne pinge koormuse all – 2,8 V;
• vastupidavus – 2 kuni 7 tuhat laadimis-/tühjendustsüklit;
• iselaadimine temperatuuril 15–18 °C^O – kuni 5% aastas.

Esitatud tehnilised omadused kehtivad spetsiifiliselt LiFePo4 elementide kohta. Sõltuvalt sellest, kui palju neid ühte akusse ühendatakse, varieeruvad akude parameetrid.

Kodumaiselt toodetud koopiatel on järgmised omadused:

• mahutavus – kuni 2000 Ah;
• pinge – 12 V, 24 V, 36 V ja 48 V;
• töötemperatuuride vahemikuga -30 kuni +60 °C^O;
• laadimisvooluga 4–30 A.

Kõik patareid ei kaota oma kvaliteeti 15-aastase ladustamise ajal, neil on stabiilne pinge ja neid iseloomustab madal toksilisus.

Mis tüüpi LiFePo4 akusid on olemas?

Erinevalt meile tuttavatest patareidest, mis on tähistatud sümbolitega AA või AAA, on liitiumraudfosfaatelementidel täiesti erinev vormiteguri märgistus - nende suurused on krüpteeritud 5-kohalise numbriga. Kõik need on esitatud tabelis.

Isegi ilma märgistustega tabelita saate aku mõõtmeid hõlpsalt navigeerida. Koodi kaks esimest numbrit tähistavad läbimõõtu, ülejäänud - toiteallika pikkust (mm). Mõne suuruse lõpus olev number 5 vastab poolele millimeetrile.

Liitiumraudfosfaat aku: plussid ja miinused

LFP akud põhinevad liitiumioontehnoloogial, mis võimaldas neil ära kasutada kõiki nende toiteallikate eeliseid ja samal ajal vabaneda nende loomupärastest puudustest.

Peamised eelised on järgmised:

1. Vastupidavus – kuni 7000 tsüklit.
2. Suur laadimisvool, mis vähendab energia täiendamise aega.
3. Stabiilne tööpinge, mis ei lange enne, kui laadimine on täielikult tühjenenud.
4. Kõrgeim tipppinge - 3,65 volti.
5. Suur nimivõimsus.
6. Kerge kaal - kuni mitu kilogrammi.
7. Madal keskkonnareostuse tase utiliseerimise ajal.
8. Külmakindlus – töö on võimalik temperatuuridel -30 kuni +60 °C^O.

Kuid akudel on ka oma puudused. Esimene neist on kõrge hind. 20 Ah elemendi hind võib ulatuda 35 tuhande rublani. Teine ja viimane puudus on akupanga ise kokkupaneku raskus, erinevalt liitiumioonelementidest. Nende toiteallikate muid ilmseid puudusi pole veel tuvastatud.

Laadijad ja kuidas laadida LiFePo4 akusid

LiFePo4 akude laadijad ei erine praktiliselt tavalistest inverteritest. Eelkõige on võimalik märkida suurt voolutugevust väljundis - kuni 30A, mida kasutatakse elementide kiireks laadimiseks.

Valmis akuploki ostmisel ei tohiks nende laadimisega raskusi tekkida. Nende disainil on sisseehitatud elektrooniline juhtimine, mis kaitseb kõiki elemente täieliku tühjenemise ja elektrienergiaga üleküllastumise eest. Kallimates süsteemides kasutatakse tasakaalustusplaati, mis jaotab energia ühtlaselt seadme kõigi elementide vahel.

Kolmandate osapoolte laadijate kasutamisel on oluline mitte ületada laadimise ajal soovitatavat voolutugevust. See vähendab aku tööiga mitu korda laadimise kohta. Kui aku kuumeneb või paisub, ületab voolutugevus lubatud väärtusi.

Kus kasutatakse LiFePo4 akusid

LFP-akud on tööstusele väga olulised. Neid kasutatakse seadmete toimimise säilitamiseks ilmajaamades ja haiglates. Neid kasutatakse ka puhvervaruna tuuleelektrijaamades ja päikesepaneelide energia akumuleerimiseks.

Tänapäeva autodes hakatakse tavapäraste pliiakude asemel kasutama 12 V akusid. LiFePo4 akusid paigaldatakse peamise toiteallikana elektrijalgratastele, ATV-dele ja mootorpaatidele.

Neid kasutatakse laialdaselt ka igapäevaelus. Neid on sisse ehitatud telefonidesse, tahvelarvutitesse ja isegi kruvikeerajatesse. Selliste seadmete hind erineb aga oluliselt vähem tehnoloogiliselt arenenud analoogidest. Seetõttu on neid turult raske leida.

LiFePo4 ladustamise, käitamise ja utiliseerimise eeskirjad

Enne LFP aku pikaajaliseks hoiustamiseks saatmist on vaja see laadida 40–60% -ni ja hoida seda laetuse taset kogu säilitusperioodi vältel. Akut tuleks hoida kuivas kohas, kus temperatuur ei lange alla toatemperatuuri.

Töötamise ajal järgige tootja nõudeid. Oluline on mitte lasta akul üle kuumeneda. Kui märkate, et aku kuumeneb töötamise või laadimise ajal ebaühtlaselt, peaksite pöörduma remondikeskuse poole – võib-olla on üks elementidest rikki läinud või on juhtseadmes või tasakaalustusplaadis talitlushäired. Sama tuleks teha ka turse ilmnemisel.

Täiesti tühjenenud aku nõuetekohaseks utiliseerimiseks peaksite võtma ühendust sellele spetsialiseerunud organisatsioonidega. Nii käitute mitte ainult kohusetundliku kodanikuna, vaid saate sellega ka raha teenida. Kui aga lihtsalt aku prügimäele saadate, ei juhtu midagi kohutavat.