بررسی اجمالی باتری لیتیوم آهن فسفات

باتری های لیتیوم فسفات آهن، باتری های لیتیوم یونی هستند که از فسفات آهن لیتیوم به عنوان ماده کاتد استفاده می کنند.باتری فسفات آهن لیتیوم دارای مزایای ایمنی بالا، عمر چرخه طولانی، دشارژ چند برابر، مقاومت در برابر دمای بالا و غیره می باشد که از نسل جدید باتری لیتیومی محسوب می شود.

1، ویژگی های باتری لیتیوم آهن فسفات

 عملکرد ایمنی خوب، سوراخ شدن منفجر نمی شود، شارژ بیش از حد نمی سوزد یا منفجر نمی شود.

 عمر چرخه خوب، عمر چرخه باتری لیتیوم آهن فسفات تا 2000 بار یا بیشتر.

 عملکرد خوب در دمای بالا، محدوده دمای عملیاتی -20 ℃ تا 70 ℃؛

 چگالی ارتعاش بالا، ظرفیت بالاتر در شرایط مشابه.

 می تواند قابلیت شارژ سریع 1C-5C را درک کند و زمان شارژ را تا حد زیادی کاهش دهد.

2- فیلدهای کاربردی

ذخیره سازی نیرو، تجهیزات ویژه، روباتیک، AGV، حمل و نقل ریلی، تجهیزات پزشکی، پشتیبان گیری اضطراری، ارتباطات برق و غیره.

مزایای باتری لیتیوم آهن فسفات

1- عملکرد ایمنی خوب

ایمنی ناشی از پایداری مواد کاتد و طراحی ایمنی قابل اعتماد است، بسته باتری لیتیوم آهن فسفات آزمایش ایمنی دقیقی انجام شده است، حتی در برخوردهای خشونت آمیز انفجار ایجاد نمی کند.

2، عمر چرخه طولانی

عمر چرخه باتری لیتیوم آهن فسفات 1C به طور کلی تا 2000 بار یا حتی بیش از 3500 بار است و برای بازار ذخیره انرژی بیش از 4000-5000 بار بیشتر از انواع دیگر باتری های لیتیومی نیاز است.

3، عملکرد درجه حرارت بالا

اوج حرارتی باتری فسفات آهن لیتیوم تا 350 ~ 500 ℃، طیف گسترده ای از دمای عملیاتی (-20 ~ 75 ℃)، دمای بالا (60 ℃) هنوز هم می تواند 100٪ ظرفیت را از بین ببرد.

4- شارژ سریع

با استفاده از یک شارژر مخصوص، شارژ 1.5 درجه سانتی گراد می تواند باتری را در 40 دقیقه پر کند.

5- سبز

باتری فسفات آهن لیتیوم سبز، غیر سمی، غیر آلاینده، با طیف گسترده ای از مواد اولیه و ارزان است.

ولتاژ و ظرفیت باتری لیتیوم فسفات آهن

1، ولتاژ باتری لیتیوم فسفات آهن

ولتاژ اسمی باتری لیتیوم آهن فسفات 3.2 ولت، ولتاژ شارژ 3.6 ولت و ولتاژ قطع تخلیه 2.0 ولت است.

بسته باتری لیتیوم فسفات آهن از طریق ترکیب سری سلول ها برای دستیابی به ولتاژ مورد نیاز تجهیزات، ولتاژ بسته باتری = N * تعداد اتصال سری.ولتاژ پک باتری لیتیوم فسفات آهن که معمولاً استفاده می شود به شرح زیر است:

باتری 12 ولت لیتیوم فسفات آهن

باتری 24 ولت لیتیوم فسفات آهن

باتری لیتیوم فسفات آهن 36 ولت

باتری 48 ولت لیتیوم فسفات آهن

2، ظرفیت باتری لیتیوم آهن فسفات

ظرفیت بسته باتری لیتیوم فسفات آهن بر اساس ظرفیت و تعداد سلول های موازی متصل است، به طور کلی بر اساس نیازهای خاص تجهیزات قدرت برای تعیین، هرچه سلول های فسفات آهن لیتیوم به صورت موازی متصل شوند، ظرفیت بیشتر است.

ظرفیت بسته باتری لیتیوم آهن فسفات معمولی 10 ساعت، 20 ساعت، 40 ساعت، 50 ساعت، 100 ساعت، 200 ساعت، 400 ساعت و غیره.

ساختار و اصل کار باتری لیتیوم فسفات آهن

1، ساختار باتری لیتیوم آهن فسفات

همانطور که در شکل نشان داده شده است، سمت چپ ساختار الیوین LiFePO4 به عنوان الکترود مثبت باتری است که توسط فویل آلومینیومی به الکترود مثبت باتری متصل شده است، در وسط دیافراگم پلیمری، که الکترود مثبت را از باتری جدا می کند. الکترود منفی، اما یون های لیتیوم Li + می تواند از طریق الکترون ها عبور کند، نمی توان عبور کرد، سمت راست الکترود منفی باتری متشکل از کربن (گرافیت) است که توسط فویل مسی به الکترود منفی باتری متصل می شود.

2، اصل کار باتری لیتیوم آهن فسفات

باتری LiFePO4 در شارژ، الکترود مثبت در یون لیتیوم دیافراگم پلیمری لیتیوم به مهاجرت الکترود منفی.در فرآیند تخلیه، الکترود منفی در یون لیتیوم Li + از طریق دیافراگم به الکترود مثبت مهاجرت می کند.باتری های لیتیوم یونی به دلیل مهاجرت به عقب و جلو یون های لیتیوم در هنگام شارژ و دشارژ نام گذاری شده اند.

شارژر باتری لیتیوم فسفات آهن

1.LiFePO4 شارژ باتری

پیشنهاد می شود برای شارژ باتری LiFePO4 از روش شارژ CCCV استفاده شود یعنی ابتدا جریان ثابت و سپس ولتاژ ثابت.جریان ثابت 0.3 C. ولتاژ ثابت 3.65 توصیه می شود.

2، باتری لیتیوم فسفات آهن و شارژر باتری لیتیوم یون یکسان است؟

هر دو روش شارژ باتری ابتدا جریان ثابت و سپس ولتاژ ثابت (CCCV) است، اما نقطه ولتاژ ثابت یکسان نیست.

ولتاژ اسمی باتری لیتیوم آهن فسفات 3.2 ولت، ولتاژ قطع شارژ 3.6 ولت است.

ولتاژ اسمی باتری های لیتیومی معمولی 3.6 ولت، ولتاژ قطع شارژ 4.2 ولت است.

3، با انرژی خورشیدی به شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات

پانل های خورشیدی نمی توانند به طور مستقیم به شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات، زیرا ولتاژ پانل خورشیدی ناپایدار است، نمی توانند به طور مستقیم به شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات، نیاز به مدار تنظیم کننده ولتاژ، بلکه برای حمایت از لیتیوم مربوطه مدار شارژ باتری فسفات آهن برای شارژ.

4، با یک ژنراتور به شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات

ژنراتور نمی تواند به طور مستقیم به شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات باشد، زیرا ژنراتور برق را برای جریان متناوب یا پالس DC ارسال می کند، شارژ باتری لیتیوم آهن فسفات باید DC تنظیم شود.

عمر چرخه باتری لیتیوم آهن فسفات و عوامل موثر بر آن

1، باتری فسفات آهن لیتیوم در محیط دمای اتاق استفاده می شود

 شارژ و دشارژ جریان کم

در این زمینه استفاده از باتری لیتیوم آهن فسفات استفاده معمولی، اساسا بیش از 2000 برابر عمر چرخه.تولید کنندگان باتری لیتیوم کوچک، کیفیت کمی کمتر از کمی بیش از 1000 برابر عمر چرخه;

 نرخ بالای برنامه های شارژ و دشارژ پایدار

استفاده از دشارژ با سرعت بالا، بیشتر باتری های لیتیومی قدرت، اکثر آنها برای تامین برق مورد استفاده موتور استفاده می شوند.از آنجایی که بیشتر باتری‌های فسفات آهن لیتیوم تحت شرایط بار بالا کار می‌کنند، که زمان پوسیدگی مواد باتری را تسریع می‌کند، عمر چرخه نیز حدود 800 برابر است.

 استفاده از شارژ/دشارژ ناپایدار با نرخ بالا

باتری لیتیوم آهن فسفات مورد استفاده در این مورد، عمر حتی کوتاه تر خواهد بود، تنها حدود 300 بار.

2، باتری های لیتیوم آهن فسفات مورد استفاده در محیط با دمای بالا

عملکرد دمای بالا باتری فسفات آهن لیتیوم بسیار بالغ نیست، دمای عملیاتی -20 ℃ تا 125 ℃، محدوده دما برای مقدار نظری، کاربرد واقعی محدوده دما کوچکتر است.

 شارژ و دشارژ جریان کم

در این زمینه از کاربرد باتری لیتیوم آهن فسفات استفاده عادی، اگر تولید کنندگان نام تجاری باتری نسبتا قوی، با کیفیت خوب، اساسا بیش از 1000 برابر عمر چرخه;تولید کنندگان باتری لیتیوم کوچک، کیفیت کمی کمتر از 500 برابر عمر چرخه;به دلیل استفاده از دمای بالا، آسیب باتری نسبتاً زیاد است.

 نرخ بالای استفاده از شارژ و دشارژ پایدار

از آنجایی که اکثر باتری‌های لیتیوم فسفات آهن تحت شرایط بار بالا کار می‌کنند، زمان پوسیدگی مواد باتری را تسریع می‌کنند، عمر چرخه کاهش شدید است، کیفیت پایین سلول باتری نیز ممکن است حدود 300 برابر چرخه باشد.قدرت تولید کنندگان نام تجاری باتری، در استفاده از تکنولوژی تجهیزات و مواد بهتر خواهد بود، کیفیت سلول باتری بهتر خواهد بود، اما عمر چرخه حدود 500 بار.

 استفاده از شارژ و دشارژ ناپایدار با تعدد بالا

دمای بالا به علاوه نرخ تخلیه عملیات ناپایدار، آسیب بیشتر به باتری، عمر چرخه نسبتا کم است، چندین تولید کننده باتری آزمایش هسته الکتریکی نشان داد که 250 تا 300 بار بنابراین، باتری اساساً قابل استفاده نیست.

3، باتری های لیتیوم آهن فسفات مورد استفاده در محیط با دمای پایین

محیط دمای پایین بر روی عملکرد باتری های لیتیوم آهن فسفات از بالا بلکه بزرگ، وضعیت بازار فعلی، باتری های لیتیوم فسفات آهن زیر -20 ° C تا -40 ° C کار می کنند، امید به زندگی به طور قابل توجهی کاهش یافته است، عمر چرخه حدود 300 بار

4، عوامل موثر بر چرخه باتری لیتیوم فسفات آهن

 شارژ و دشارژ

هنگام انتخاب شارژر، بهتر است از شارژری با قطع دستگاه شارژ پایانی صحیح استفاده کنید تا به دلیل شارژ بیش از حد، عمر باتری‌های لیتیوم فسفات آهن کوتاه نشود.به طور کلی، شارژ آهسته بهتر از شارژ سریع برای افزایش طول عمر باتری است.

 عمق تخلیه

عمق دشارژ عامل اصلی تاثیرگذار بر عمر باتری LiFePO4 است، هر چه عمق دشارژ بیشتر باشد عمر باتری LiFePO4 کمتر می شود.به عبارت دیگر، تا زمانی که عمق تخلیه کاهش می یابد، عمر باتری های لیتیوم فسفات آهن می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد.بنابراین، ما باید از تخلیه بیش از حد باتری UPS لیتیوم یون به ولتاژ بسیار پایین خودداری کنیم.

 محیط کار

اگر باتری لیتیوم آهن فسفات به مدت طولانی در دمای بالا مورد استفاده قرار گیرد، فعالیت الکترود آن کاهش می یابد و عمر مفید آن کاهش می یابد، بنابراین راه خوبی برای افزایش طول عمر باتری لیتیوم آهن فسفات برای نگه داشتن آن در باتری است. دمای عملیاتی مناسب تا حد امکان

بازیافت باتری های لیتیوم آهن فسفات

باتری های لیتیوم فسفات آهن بازنشسته ارزش استفاده مرحله ای از باتری را ندارند و استفاده مرحله ای از باتری در نهایت وارد مرحله برچیدن و بازیافت می شود.باتری های لیتیوم آهن فسفات و باتری های مواد سه تایی متفاوت هستند، حاوی فلزات سنگین نیست، بازیافت عمدتا لی، فسفر، آهن است، بازیافت محصولات با ارزش افزوده کم، نیاز به توسعه مسیر بازیافت کم هزینه.عمدتاً دو نوع روش بازیابی وجود دارد: روش پیرو و روش مرطوب.

 فرآیند بازیابی آتش سوزی

بازیابی سنتی پیرو معمولاً سوزاندن قطعات الکترود در دمای بالا است، کربن و مواد آلی موجود در قطعات الکترود سوزانده می شود و خاکستر باقی مانده که نمی تواند سوزانده شود، در نهایت غربال می شود تا مواد پودری ریز حاوی فلزات و اکسیدهای فلزی

 فرآیند بازیابی مرطوب

بازیابی مرطوب عمدتاً از طریق محلول اسید و قلیایی برای حل کردن یون های فلزی در باتری های لیتیوم آهن فسفات و استفاده بیشتر از رسوب، جذب و سایر روش ها برای استخراج یون های فلزی محلول به شکل اکسیدها، نمک ها و سایر اشکال استخراج است. بیشتر فرآیند واکنش با استفاده از H2SO4، NaOH و H2O2 و دیگر معرف‌ها انجام می‌شود.