Leo, kuna idadi kubwa ya betri zilizo na aina tofauti za kemia. Betri maarufu zaidi leo ni lithiamu-ion. Kundi hili pia linajumuisha betri za lithiamu-iron-phosphate (ferrophosphate). Ingawa betri zote katika aina hii zinafanana kwa upana katika vipimo vya kiufundi, betri za fosforasi ya chuma ya lithiamu zina vipengele vyake vya kipekee vinavyozitofautisha na betri nyingine zinazotengenezwa kwa kutumia teknolojia ya lithiamu-ion.
Hadithi ya ugunduzi wa betri ya lithiamu iron phosphate
Mvumbuzi wa betri ya LiFePO4 ni John Goodenough, ambaye alifanya kazi mwaka wa 1996 katika Chuo Kikuu cha Texas kwenye nyenzo mpya ya cathode ya betri za lithiamu-ion. Profesa aliweza kuunda nyenzo ambayo ni nafuu, ina sumu kidogo na utulivu wa juu wa mafuta. Miongoni mwa mapungufu ya betri, iliyotumia cathode mpya, ilikuwa na uwezo mdogo.
Hakuna aliyependezwa na uvumbuzi wa John Goodenough, lakini mnamo 2003 A 123 Systems iliamua kuunda teknolojia hii, ikizingatiwa kuwa ilikuwa ya kufurahisha sana. Mashirika mengi makubwa yamekuwa wawekezaji katika teknolojia hii - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Sifa za betri za LiFePO4
Nguvu ya betri ya ferrofosfati ni sawa na ya betri nyingine za teknolojia ya lithiamu-ion. Voltage iliyopimwa inategemea vipimo vya betri (ukubwa, sababu ya fomu). Kwa betri 18 650 hii ni 3.7 volts, kwa 10 440 (vidole vidogo) - 3.2, kwa 24 330 - 3.6.
Kwa takriban betri zote, voltage hupungua polepole wakati wa kuchaji. Moja ya vipengele vya kipekee ni utulivu wa voltage wakati wa kufanya kazi na betri za LiFePO4. Betri zinazotengenezwa kwa teknolojia ya nikeli (nikeli-cadmium, hidridi ya nikeli-metali) zina sifa za volteji sawa na hizi.
Kulingana na saizi, betri ya lithiamu iron fosfeti inaweza kutoa kati ya volti 3.0 na 3.2 hadi ichajike kikamilifu. Kipengele hiki hutoa faida zaidi kwa betri hizi zinapotumiwa katika saketi, kwani huondoa hitaji la udhibiti wa voltage.
Kiwango kamili cha uteaji ni volti 2.0, kiwango cha chini kabisa kilichorekodiwa cha uteaji cha betri yoyote ya teknolojia ya lithiamu. Betri hizi ni viongozi katikamaisha ya huduma, ambayo ni sawa na mzunguko wa 2000 kwa malipo na kutokwa. Kwa sababu ya usalama wa muundo wake wa kemikali, betri za LiFePO4 zinaweza kuchajiwa kwa kutumia mbinu maalum ya kuongeza kasi ya delta V wakati mkondo mkubwa unapowekwa kwenye betri.
Betri nyingi haziwezi kuhimili njia hii ya kuchaji, na hivyo kuzifanya ziwe na joto kupita kiasi na kuharibika. Katika kesi ya betri za lithiamu-chuma-phosphate, kutumia njia hii haiwezekani tu, lakini hata inapendekezwa. Kwa hiyo, kuna chaja maalum kwa ajili ya malipo ya betri hizo. Bila shaka, chaja hizo haziwezi kutumika kwenye betri na kemia nyingine. Kulingana na kipengele cha umbo, betri za lithiamu iron phosphate kwenye chaja hizi zinaweza kuchajiwa kikamilifu baada ya dakika 15-30.
Maendeleo ya hivi majuzi katika uga wa betri za LiFePO4 humpa betri za mtumiaji kiwango cha halijoto cha kufanya kazi kilichoboreshwa. Ikiwa kiwango cha uendeshaji cha kawaida cha betri za lithiamu-ioni ni -20 hadi +20 digrii Celsius, basi betri za phosphate ya chuma ya lithiamu zinaweza kufanya kazi kikamilifu katika anuwai ya -30 hadi +55. Kuchaji au kutoa betri katika halijoto iliyo juu au chini ya zile zilizofafanuliwa kutaharibu betri kwa kiasi kikubwa.
Betri za fosforasi ya chuma cha lithiamu huathiriwa kidogo sana na athari ya kuzeeka kuliko betri nyingine za lithiamu-ioni. Kuzeeka ni upotezaji wa asili wa uwezo kwa wakati, ambao hautegemei ikiwa betri inatumiwa auiko kwenye rafu. Kwa kulinganisha, betri zote za lithiamu-ioni hupoteza uwezo wa 10% kila mwaka. Fosfati ya chuma ya lithiamu hupoteza 1.5% pekee.
Hasara ya betri hizi ni uwezo wa chini, ambao ni 14% chini (au hivyo) kuliko betri zingine za lithiamu-ion.
Usalama wa betri ya Ferrophosphate
Aina hii ya betri inachukuliwa kuwa mojawapo ya salama zaidi kati ya aina zote zilizopo za betri. Betri za LiFePO4 Lithium Phosphate zina kemia thabiti sana, na zina uwezo wa kustahimili mizigo mizito vizuri wakati wa kutokwa (katika utendakazi wa upinzani wa chini) na chaji (wakati wa kuchaji betri yenye mikondo ya juu).
Kutokana na ukweli kwamba fosfeti ni salama kwa kemikali, betri hizi ni rahisi kutupa baada ya kutayarisha rasilimali zao. Betri nyingi zilizo na kemia hatari (kama vile Lithium-Cob alt) zinapaswa kupitia michakato ya ziada ya kuchakata tena ili kuondoa hatari ya mazingira.
Kuchaji betri za phosphate ya chuma ya lithiamu
Mojawapo ya sababu za maslahi ya kibiashara ya wawekezaji katika kemia ya ferrofosfati ilikuwa uwezo wa kutoza haraka, unaotokana na uthabiti wake. Mara tu baada ya kupanga utoaji wa kidhibiti cha betri za LiFePO4, ziliwekwa kama betri zinazoweza kuchajiwa haraka.
Chaja maalum zimetolewa kwa madhumuni haya. Kama ilivyoelezwa hapo juu, chaja kama hizo haziwezi kutumika kwenye betri zingine, kwani hii itazifanya kuwa joto kupita kiasi na itaharibu sana.wao.
Chaja maalum ya betri hizi inaweza kuzichaji baada ya dakika 12-15. Betri za Ferrophosphate pia zinaweza kushtakiwa kwa chaja za kawaida. Pia kuna chaguzi zilizounganishwa za chaja na aina zote mbili za kuchaji. Chaguo bora zaidi, bila shaka, litakuwa kutumia chaja mahiri zenye chaguo nyingi ili kudhibiti mchakato wa kuchaji.
Kifaa cha betri ya fosfeti ya chuma cha lithiamu
Betri ya lithiamu-iron-fosfati LiFePO4 haina vipengele maalum katika muundo wa ndani ikilinganishwa na fani zake katika teknolojia ya kemikali. Kipengele kimoja tu kimebadilika - cathode iliyofanywa kwa phosphate ya chuma. Nyenzo ya anode ni Lithium (betri zote za Lithium Ion zina anodi ya Lithium).
Uendeshaji wa betri yoyote unatokana na ugeuzaji nyuma wa mmenyuko wa kemikali. Vinginevyo, michakato inayotokea ndani ya betri inaitwa michakato ya oxidation na kupunguza. Betri yoyote ina electrodes - cathode (minus) na anode (pamoja). Pia, ndani ya betri yoyote kuna kitenganishi - nyenzo yenye vinyweleo vilivyowekwa kimiminika maalum - elektroliti.
Betri inapochajiwa, ayoni za lithiamu husogea kupitia kitenganishi kutoka kathodi hadi anodi, na kutoa chaji iliyokusanyika (oxidation). Betri inapochajiwa, ayoni za lithiamu husogea kuelekea kinyume kutoka kwenye anodi hadi kwenye kathodi, na kukusanya chaji (ahueni).
Aina za betri za lithiamu iron phosphate
Aina zote za betri kwenye kemia hii zinaweza kugawanywa katika kategoria nne:
- ImekamilikaBetri.
- Seli kubwa katika umbo la filimbi za paparalele.
- Seli ndogo katika umbo la parallelepipeds (prisms - LiFePO4 betri kwa 3.2 V).
- sarafu ndogo (pakiti).
- betri za silinda.
Betri na seli za Lithium Iron Phosphate zinaweza kuwa na voltages tofauti za kawaida kutoka volti 12 hadi 60. Zinashinda betri za jadi za asidi-asidi kwa njia nyingi: muda wa mzunguko ni wa juu zaidi, uzito ni wa chini mara kadhaa, na huchajiwa mara kadhaa kwa kasi zaidi.
Betri za silinda katika kemia hii hutumika kando na kwa mnyororo. Vipimo vya betri hizi za silinda ni tofauti sana: kutoka 14,500 (aina ya vidole) hadi 32,650.
Betri za fosforasi ya chuma cha lithiamu
Betri za Ferrophosphate kwa baiskeli na mizunguko ya umeme zinastahili kuangaliwa mahususi. Kwa uvumbuzi wa cathode mpya ya chuma-phosphate, pamoja na aina nyingine za betri kulingana na kemia hii, betri maalum zilitoka, ambazo, kutokana na sifa zao bora na uzito nyepesi, zinaweza kutumika kwa urahisi hata kwenye baiskeli za kawaida. Betri kama hizo zilipata umaarufu mara moja miongoni mwa mashabiki wa kuboresha baiskeli zao.
Betri za Lithium Iron Phosphate zinaweza kutoa saa kadhaa za uendeshaji wa baiskeli bila kujali, ambalo ni shindano linalofaa kwa injini za mwako wa ndani, ambazo pia zilisakinishwa mara nyingi kwenye baiskeli hapo awali. Kawaida kwa datamadhumuni, betri za 48v LiFePO4 zinatumika, lakini inawezekana kununua betri kwa volti 25, 36 na 60.
Utumiaji wa betri za ferrofosfati
Jukumu la betri katika kemia hii liko wazi bila maoni. Prisms hutumiwa kwa madhumuni tofauti - LiFePO4 3, 2 v betri. Seli kubwa zaidi hutumiwa kama vipengele vya mifumo ya bafa ya nishati ya jua na mitambo ya upepo. Betri za ferrofosfati hutumika kikamilifu katika ujenzi wa magari yanayotumia umeme.
Betri ndogo bapa hutumika kwa simu, kompyuta za mkononi na Kompyuta za mkononi. Betri za silinda za vipengele tofauti vya umbo hutumika kwa bunduki za hewa, sigara za kielektroniki, miundo inayodhibitiwa na redio, n.k.
