В предыдущей части цикла мы познакомились с никель-цинковыми аккумуляторами. Сегодня, как я и обещал, мы поговорим о литий-железо-фосфатных элементах — узнаем их возможности и особенности.
Общие сведения
Аккумуляторы на основе лития появились в 1970 году, и с тех пор и нескольких лет не проходит, как появляются новые виды этих элементов. И вот в 1996 году появился элемент с катодом из феррофосфата лития. Он получил название литий-железо-фосфатный аккумулятор. Несмотря на общий принцип работы и конструкцию литий-железо-фосфатный (LiFePO4 или LFP) аккумулятор существенно отличается от своих старших литиевых собратьев.
Этот элемент имеет два электрода анод выполнен из алюминия, катод медный. Анод имеет графитовое напыление, катод — литий-железо-фосфатное соединение. Отсюда и название этого типа аккумуляторов. Между электродами расположена мембрана, пропитанная диметилкарбонатом, выступающим в роли электролита.
Для бытового применения LiFePO4 батареи выпускаются преимущественно цилиндрической формы оригинального типоразмера (14430, 14505, 17335 и пр.). Есть и стандартный всем знакомый формат АА.
Для электротранспорта и резервного питания аккумуляторы, как правило, соединяемые в батареи, могут иметь самую разную форму — от цилиндрической до прямоугольной.
Характеристики литий-железо-фосфатных аккумуляторов:
Эксплуатация и хранение
Как и у аккумуляторов любых других типов, у LFP при большом токе разряда несколько снижается доля отданной емкости. Долговременный ток разряда у них может достигать 3С, где С — электрическая емкость элемента. Для увеличения срока службы рекомендуется без особой необходимости не разряжать аккумулятор полностью. Желательно оставить в нем 10% энергии. Не стоит эксплуатировать батарею при температурах ниже -20 градусов и выше +30. При этом чем выше температура эксплуатации, тем меньше срок ее службы.
Для длительного хранения литий-железо-фосфатный аккумулятор необходимо зарядить до 50-60% емкости. Оптимальная температура хранения - +10 - +25°С. В процессе хранения необходимо контролировать напряжение на батарее и при необходимости ее подзаряжать. В отличие от большинства щелочных аккумуляторов литиевые не имеют эффекта памяти, поэтому разряжать их перед зарядкой не нужно. Просто подзарядили и все.
Безопасность и экология
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы в отличие от своих литиевых собратьев не имеют в своем составе токсичных материалов. В частности кадмия. Они относятся к четвертому классу отходов (малоопасные или твердые бытовые отходы). Такая батарея не требует специальных методов утилизации. Иными словами ее можно просто выбросить в мусорное ведро. Для примера кислотно-свинцовые АКБ относятся ко второму классу (высокоопасные), и требуют специальных мер по утилизации.
Теперь по безопасности. Литиевые аккумуляторы буквально со дня своего рождения заработали горькую славу пожароопасных. При неправильной эксплуатации или повреждении такие аккумуляторы горят как свечки (иногда даже взрываются) и потушить их весьма проблемно. Литиевый элемент успешно горит даже в воде. Причем температура горения, конечно, ниже горения термита, но все равно очень высока. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы не загорятся при длительном коротком замыкании и даже протыкании гвоздем насквозь. Это обусловлено ограниченной проводимостью катодного материала.
На заметку. Согласно классификации ГОСТ 12.1.044-89, LFP-батареи являются трудновоспламеняемыми горючими изделиями.
Применение
Литий-железо-фосатные аккумуляторы сегодня используются достаточно широко. Их можно встретить:
- В качестве стартерных.
- В электротранспорте.
- В системах выработки энергии в качестве накопителей
- В источниках бесперебойного и аварийного питания.
- В медицинских приборах.
Преимущества и недостатки
Ну и в завершение о преимуществах и недостатках. Для удобства я свел их в небольшую таблицу:
Вот, пожалуй, и все на сегодня. В следующей части цикла я хочу рассказать об еще одном виде литиевых аккумуляторов — литий-никель-марганец-кобальт-оксидным (язык сломаешь). Не переключайтесь.
