Найти тему
Лампа Электрика

Аккумуляторы – виды и типы. Часть 2, литий-железо-фосфатные

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.

Упрощенная конструкция LiFePO4 - аккумулятора
Упрощенная конструкция LiFePO4 - аккумулятора

Для бытового применения LiFePO4 батареи выпускаются преимущественно цилиндрической формы оригинального типоразмера (14430, 14505, 17335 и пр.). Есть и стандартный всем знакомый формат АА.

LiFePO4 - аккумулятор типоразмера АА
LiFePO4 - аккумулятор типоразмера АА

Для электротранспорта и резервного питания аккумуляторы, как правило, соединяемые в батареи, могут иметь самую разную форму — от цилиндрической до прямоугольной.

Все это литий-железо-фосфатные аккумуляторы
Все это литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Характеристики литий-железо-фосфатных аккумуляторов:

-4

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.

Такой элемент можно просто выбросить в мусорное ведро
Такой элемент можно просто выбросить в мусорное ведро

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:

-7

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.