باتری لیتیم آهن فسفات

- Jan 05, 2017-

تاریخچه[ویرایش]

نوشتار اصلی:لیتیم آهن فسفات

LiFePO
4
ماده معدنی طبیعی از استاليوينخانواده (triphylite). استفاده از آن به عنوان الکترود باتری است که اولین بار در ادبیات منتشر شده توسطجان Goodenoughو #39؛ گروه پژوهش ها دردانشگاه تگزاسدر سال 1996،[3][4]به عنوان ماده کاتد برای باتری لیتیوم قابل شارژ. به دلیل هزینه پایین آن، بدون سمیت، فراوانی طبیعیآهن، خود عالی پایداری حرارتی ایمنی ویژگی عملکرد الکتروشیمیایی و ظرفیت های خاص (170mA·h/g، یا 610ج/g) برخی از پذیرش بازار را به دست آورد.[5][6]

آن مانع بزرگی برای تجاری سازی ذاتا کم بودرسانایی الکتریکی. این مشکل با کاهش اندازه ذرات و یا پوشش غلبه بر بودLiFePO
4
ذرات با مواد رسانا مانند کربن. این رویکرد توسعه یافته توسطمیشل آرماندو همکاران او.[7]روش های دیگری توسطهنوز چیانگ مینگو #39؛ شامل گروه هادوپینگ[5]سال بابخشاز مواد مانندآلومینیوم,نیوبیوم، وزیرکونیوم. محصولات در حال حاضر در تولید انبوه و در محصولات صنعتی توسط شرکت های بزرگ از جمله به استفاده می شودسیاه و دکرو #39؛ ثانیهدوالتنام تجاری،سرنوشت Fisker,دایملر,Cessnaوسیستم های تلفنی.[ویرایش]

MIT پوشش جدید است که اجازه می دهد تا یون برای حرکت آسان تر در داخل باتری را معرفی کرده است. Andquot; Beltway Batteryandquot؛ با بهره گیری از سیستم بای پس است که اجازه می دهد تا یون لیتیوم را وارد کنید و الکترودها در سرعت به اندازه کافی بزرگ را به طور کامل شارژ باتری در کمتر از یک دقیقه بگذارید. دانشمندان کشف کرده که توسط پوشش ذرات فسفات آهن لیتیم در مواد شیشه نام لیتیومپیروفسفات، یون های کانال های دور زدن و حرکت سریعتر از باتری های دیگر. باطری ذخیره و تخلیه انرژی به عنوان شکل اتم های شارژ (يون) بین دو الکترود آند و کاتد. میزان شارژ و دشارژ خود را با سرعت که با آن حرکت این یون ها محدود شده. چنین فن آوری می تواند به کاهش وزن و اندازه باتری. نمونه های کوچک سلول باتری که طراحی شده است می تواند به طور کامل شارژ در 10 تا 20 ثانیه در مقایسه با شش دقیقه برای سلول های باتری استاندارد.[8]

مزایا و معایب[ویرایش]

TheLiFePO
4
باتری لیتیوم یون مشتق شیمی استفاده می کند و بسیاری از مزایا و معایب با دیگرلیتیوم یون باتری chemistries. با این حال، تفاوت معنی داری وجود دارد.

شیمی سال عمر طولانی تر نسبت به دیگر روش های لیتیوم یون را ارائه می دهد.[9]

مانند باتری های قابل شارژ نیکل بر اساس (و بر خلاف سایر باتری های یون لیتیوم)،[10]LiFePO
4
باتری ولتاژ تخلیه بسیار ثابت است. تا سلول خسته شده است ولتاژ نزدیک به 3.2V در طول تخلیه باقی می ماند. این اجازه می دهد تا سلول برای ارائه قدرت تقریبا کامل تا آن را تخلیه. و این می تواند تا حد زیادی ساده و یا حتی از بین بردن نیاز به ولتاژ تنظیم مدارات.

به خاطر 3.2V نامی خروجی چهار سلول می تواند در سری اسمی 12.8V قرار می گیرد. این می آید نزدیک به اسمی شش سلولیباتری های سرب. و ارائه سیستم های شارژ برای آسیب سلول های سال را از طریق بیش از حد ولتاژ شارژ ولتاژ تورک جبران معيّن تلاش یا مداوم قطره شارژ هستند همراه با ویژگی خوب ایمنی باتری سال این سال جایگزین خوبی احتمالی برای باتری های سرب در بسیاری از برنامه های کاربردی مانند برنامه های خودرو و خورشیدی می سازد. سلول های سال حداقل ابتدا قبل از مونتاژ بسته و سیستم حفاظت همچنین برای اطمینان از بدون سلول می تواند زیر ولتاژ 2.5V تخلیه شده و یا آسیب های شدید در اغلب موارد رخ می دهد اجرا شود باید تعدیل شود باید.

استفاده از فسفات cobaltand #39; هزینه ها و نگرانی های زیست محیطی، نگرانی در خصوص مورد کبالت وارد محیط از طریق دفع نامناسب،[9]و همچنین پتانسیلفراری حرارتیویژگی سلول های محتوای کبالت لیتیوم قابل شارژ تجلی خود را.

LiFePO
4
رتبه فعلی یا اوج قدرت بالاتر از استLiCoO
2
.[11]

Theچگالی انرژی(انرژی در دوره) از سال جدید باتری برخی از 14 درصد کمتر از جدید استLiCoO
2
باتری.[12]هم بسیاری از مارک های LFPs و همچنین سلول ها در داخل با نام تجاری داده شده سال باتری, سرعت تخلیه پایین تر از سرب اسید یا LiCoO می2.[ویرایش]از آنجا که میزان تخلیه درصد ظرفیت باتری نرخ بالاتر می توان با استفاده از یک باتری بزرگتر (بیشتر به دست آوردampère ساعت) اگر کم باتری های فعلی باید مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، بهتر بالا سلول کنونی سال (آن است میزان دبی بالاتر از سرب یاLiCoO
2
باتری ظرفیت مشابه) را می توان استفاده کرد.

LiFePO
4
سلول های نرخ آهسته تر از دست دادن ظرفیت (نام دیگر بیشتر تقویم زندگی) از لیتیوم یون باتری chemistries مانند تجربهLiCoO
2
کبالتیا LiMn2O4اسپينل منگنزباتری پلیمر لیتیوم یونیاباتری لیتیوم یون.[13]پس از یک سال در قفسه،LiFePO
4
همراه حدود همان چگالی انرژی به عنوان LiCoO به طور معمول است.2سلول های لیتیوم یون به دلیل LFPand #39; s کاهش آهسته تر از چگالی انرژی.[ویرایش]

ایمنی[ویرایش]

یکی از مزیت های مهم بیش از دیگر chemistries لیتیوم یون پایداری حرارتی و شیمیایی، که باعث بهبود ایمنی باتری است.[9]LiFePO
4
ماده کاتد ذاتا امن تر از LiCoO است2و اسپينل منگنز. Theآهن-P-Oباند قوی تر استشرکت-Oباند که اتم اکسیژن بسیار سخت تر برای حذف هستند که مورد آزار قرار گرفته، (کوتاه بیش از حد گرم، و غیره). این تثبیت کننده انرژی های ردوکس نیز کمک می کند تا مهاجرت یون های سریع.[10]

به عنوان مهاجرت لیتیم از کاتد در LiCoO2همراه اهسته بازمزمه ادا کردن2گسترش غیر خطی است که تحت تاثیر قرار یکپارچگی ساختاری سلول دستخوش. ایالات به طور کامل lithiated و unlithiatedLiFePO
4
که بدان معنی است که ساختاری مشابه هستندLiFePO
4
سلول های بیشتر ساختار پایدار از LiCoO2سلول.[ویرایش]

هیچ لیتیوم در کاتد از به طور کامل شارژ باقی مانده استLiFePO
4
همراه — در LiCoO2همراه، حدود 50% در کاتد باقی مانده است.LiFePO
4
در فقدان اکسیژن, که به طور معمول منجر به واکنش گرماده در سلول های لیتیوم دیگر بسیار انعطاف پذیر است.[6]

لیتیم آهن فسفات سلول بسیار سخت تر به صورت آثار متوجه (به خصوص در طول شارژ) اگر چه هر یک به طور کامل شارژ باتری فقط قیمت اجحاف کردن انرژی به عنوان گرما را پراکنده می تواند آتش هستند. بنابراین، شکست باتری از طریق سوء استفاده است هنوز هم ممکن است. معمولا پذیرفته شده است کهLiFePO
4
باتری تجزیه شده در دمای بالا.[9]تفاوت میان سال وباتری LiPoسلول های معمول مورد استفاده در سرگرمی aeromodelling خصوص قابل توجه است.[ویرایش]

مشخصات[ویرایش]

  • ولتاژ سلول

    • حداقل ولتاژ تخلیه = 2.5V[14]

    • ولتاژ کاری =3.0 ~ 3.3 V

    • حداکثر. شارژ ولتاژ = 3.65V

  • حجمیچگالی انرژی= 220Wh/دیابت3(790kJ/dm3)

  • چگالی انرژی گراویمتری andgt; 90Wh/kg[15](andgt؛ 320J/g)

  • 100%وزارت دفاعچرخه زندگی (تعداد چرخه به 80% از ظرفیت اصلی) = 2000--7,000[16]

  • 10%وزارت دفاعچرخه زندگی (تعداد چرخه به 80% از ظرفیت اصلی) andgt; 10.000[17]

  • سونی Fortelion: 71 درصد ظرفیت پس از چرخه 8000 با 100%وزارت دفاع[18]

  • ترکیب کاتد (وزن)

    • 90% C LiFePO4، درجه Phos-Dev-12

    • 5%کربنبن 10 10 (برتر گرافیت)

    • 5%PVDF

  • تنظیمات همراه

  • شرايط آزمايشگاهي:

    • دمای اتاق

    • محدوده ولتاژ:2.0 V – 3.65

    • شارژ: نرخ تا C/1 تا 3.6v, سپس ولتاژ در 3.6v تا من andlt; C/24

  • به گفته سازندهBYDلیتیم آهن فسفات باتری ماشین الکتریکیe6در ایستگاه های شارژ سریع در ظرف 15 دقیقه به 80% پس از 40 دقیقه در 100% عنوان شده است.[19]

استفاده[ویرایش]

حمل و نقل[ویرایش]

دبی نرخ بالاتر نياز به شتاب و وزن کمتر و عمر طولانی تر می کند این نوع باتری ایده آل برای دوچرخه و اتومبیل های برقی.

این باتری مورد استفاده دراتومبیل های برقیساخته شده توسطAptera[20]وQuicc!.[21]

KillaCycle, موتور سیکلت الکتریکی باتری فسفات آهن لیتیم استفاده می کند.[22]

شرکت Roehr، 5.8kW·h ظرفیت باتری سال بسته به قدرت موتور الکتریکی خود استفاده می کند.[ویرایش]

سال باطری توسط سازنده وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شوداسمیت وسایل نقلیه الکتریکیبه قدرت محصولات خود.[23]

خودروسازBYDبرنامه ای برای استفاده از باتری های سال خود را به قدرت خودPHEV توسعه، theF3DMوF6DM(حالت دوگانه) که اولین تجاری دو حالت ماشین الکتریکی در جهان خواهد بود. به mass-produce اتومبیل در 2009 برنامه ریزی شده.[24]در اكتبر سال 2014 BYD 60 پا، 120 مسافر اتوبوس باتری برقی با حدود بیش از 170 کیلومتر است که با استفاده از باتری های فسفات آهن لیتیم را اعلام کرد.[25]

در مه 2007 Corp. لیتیم فن آوری باتری سال با سلول های اندازه کافی بزرگ برای استفاده در اعلامخودروهای هیبریدی، مدعی هستند andquot; بزرگترین سلول از نوع خود در world.andquot;.[26]

سوپر 1500 لیتیوم اسکوتر اسکوتر برقی 48 ولت را استفاده می کند.LiFePO
4
60a باتری در چه یکی از سریع ترین تولید موتور سیکلت موجود است.[27]سایت شرکت ادعا می کند این باتری سال سوق خواهد شد سوار تا 40mph با فاصله سواری 25-35 مایل بسته به وزن سوار تپه ها و شرایط دیگر. آنها همچنین می گویند این باتری تا 18 پوند کاهش وزن بیش از آنها قبلا مورد استفاده قرار سرب باتری های اسید و طول عمر چرخه شارژ 1000 است.

Rimac Automobiliسال پیشرفته سیستم باتری با باتری یکپارچه مدیریت و سیستم های خنک کننده مایع، عمدتا برای خود سوپراسپرت الکتریکی یک مفهوم است که تولید را وارد کنید، بلکه برای دسترسی های تجاری از سیستم باتری را توسعه داده اند.

ZBoard برقیskateboardsاستفاده از باتری سال ارائه محدوده تا 20 مایل.[28]

Caddy اسکیت گلف نفر برق خودرو گلف سال باتری امکان کامل 18 سوراخ گلف استفاده می کند.[29]

EV ناوگان الکتریکیوانت کامیوناستفاده از باتری سال 50kWh برای حدود 100 + مایل.[30]

eGenسکوترس الکتریکاستفاده از انواع باتری های سال محدوده 80 + کیلومتر برای مدل بالا خود را، به عنوان مثال-X اجازه می دهد. این شرکت نیز ارائه می دهد کوچکتر قابل جابجایی سال باتری در مدل های eG3 eG5 و به عنوان مثال D1 خود را.[31]

سیستم نور خورشیدی باغ و امنیت[ویرایش]

تک andquot; 14500andquot; (AA اندازه) سلول های سال در حال حاضر مورد استفاده در برخی خورشیدیچراغ راهبه جای 1.2V NiCd و NiMH.

LFPand #39; s بالاتر (3.2V) کار می تواند ولتاژ تک سلولی اجازه می دهد درایو LED بدون نیاز به مدار نيروگاهي. افزایش تحمل overcharging متواضع (در مقایسه با دیگر انواع سلول لی) یعنیLiFePO
4
به سلول های فتوولتائیک بدون پیچیده مدارات متصل می. تک سلولی سال نیز کاهش خوردگی مهر andamp; خاک مسائل معروف مربوط به دارنده باتری و تماس سلول به سلول - چنین اتصالات ضعیف اغلب به ویژه سیستم های در فضای باز با استفاده از چندین سلول های NiMH قابل انتقال طاعون.

پیچیده تر سال خورشیدی به اتهام غیر فعال مادون قرمز امنیت لامپ نیز (2013) در حال ظهور است.[1]به عنوان AA به اندازه سال ظرفیت فقط 600 ~ ماه دارند (در حالی که lampand #39; s LED روشن 60mA قرعه کشی ممکن است) تنها 10 ساعت اجرا زمان انتظار ممکن است. با این حال-به عنوان اطمینان از الکترونیک لامپ پس از تیره andquot؛ چنین سیستم ممکن است حتی در زیر نور کم خورشید شارژ شرایط مقابله اگر تحریک فقط گاه به گاه - است idleandquot; جریان از زیر 1mA.

LiFePO
4
طراحی لامپ خورشیدی آشکارا روشن تر از همه جا چراغ های خورشیدی در فضای باز هستند و عملکرد کلی قابل اطمینان تر در نظر گرفته شده است.[ویرایش]

سایر کاربردها[ویرایش]

بسیاری از خانه EV تبدیل نسخه های قطع بزرگ استفاده به عنوان carand #39; s کشش بسته. با نسبت قدرت به وزن کارآمد و ویژگی های ایمنی بالا و chemistryand #39; s امتناع از رفتن به فراری حرارتی چند موانع برای استفاده توسط andquot خانه آماتور; makersandquot; وجود دارد.

برخی ازسیگار الکترونیکیاین نوع از باتری استفاده کنید.

تولید کنندگان سه مشعل/چراغ قوه (شرکت Imecs با بی سیمLiFePO
4
باتری تکنولوژی ابزار مجله و LED Lenser) محصولات است که استفاده از این باتری است.

اتومبیل های مدل RCاین باتری به خصوص به عنوان بسته RX و TX به عنوان یک جایگزین مستقیم NiMh بسته یا بسته LiPo بدون نیاز به تنظیم کننده ولتاژ استفاده ممکن است به عنوان آنها را فراهم 6.6V اسمی بیش از 7.4v بسته LiPo که کمی بالاتر است و ممکن است نیاز به پایین به 6.0V تنظیم می شود.

Celestron با andquot سبک آمده است; PowerTank Lithiumandquot؛ باتری است که با استفاده از این مواد شیمیایی به قدرت تلسکوپ خود درایوهای. آن فقط وزن £ 2.25 و تولید 84.6 Wh و 12VDC.

همچنین ببینید[ویرایش]