ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטאַרייע: טשאַראַקטעריסטיקס, אַפּלאַקיישאַן

מאָדערן ויסריכט טאָג דורך טאָג איז שיין מער קאָמפּליצירט און שטאַרק. הויך סטאַנדאַרדס פון טעכנאָלאָגיע שטעלן הויך פאדערונגען אויף באַטעריז, וואָס איצט מוזן פאַרברייטערן הויך פאָרשטעלונג, ענערגיע עפעקטיווקייַט און האָבן אַ געוואקסן צושטעלן פון עלעקטרע.

די הקדמה פון נייַ טייפּס פון עלעקטריקאַל עקוויפּמענט אין פּראָדוקציע, די אַקסעלעריישאַן פון די טעקנאַלאַדזשיקאַל פּראָצעס - אַלע דעם ינקריסאַז די באדערפענישן פֿאַר עלעקטריק מאַכט קוואלן, און מאָדערן באַטעריז קענען ניט שטענדיק באַפרידיקן זיי. צו סאָלווע דעם פּראָבלעם, מאַניאַפאַקטשערערז האָבן נאכגעגאנגען דעם דרך פון ימפּרוווינג ליטהיום-יאָן טעכנאָלאָגיע. אזוי איז געבוירן די ליטהיום פּרעסן פאָספאַטע באַטאַרייע (ליפעפּאָ4), וואָס איז אַ אידעישע אָפּשטאַמלינג פון לי-יאָן באַטעריז.

געשיכטע הינטערגרונט

ליפעפּאָ 4, אָדער לפפּ, אַ נאַטירלעך מינעראַל פון די אָליווינע משפּחה, איז געווען ערשטער דיסקאַווערד אין 1996 דורך אַ געלערנטער פון אוניווערסיטעט פון טעקסאַס, יוחנן גודענאָוגה, וואס איז געווען זוכט פֿאַר וועגן צו פֿאַרבעסערן לי-יאָן קוואלן פון עלעקטרע. נאָוטווערדי איז דער פאַקט אַז דעם מינעראַל האט ווייניקער טאַקסיסאַטי און העכער טערמאַל פעסטקייַט ווי אַלע באקאנט ילעקטראָודז אין דער צייַט.

אין דערצו, ער באגעגנט אין די נאַטירלעך סוויווע און האט אַ נידעריק פּרייַז. די הויפּט שטערונג פון ילעקטראָודז אויף ליפעפּאָ 4 איז אַ קליין עלעקטריקאַל קאַפּאַסאַטאַנס, וואָס איז ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטאַרייע אויפגעהערט צו זיין דעוועלאָפּעד.

פאָרשונג אין דעם ריכטונג איז געווען ריזומד אין 2003 בייַ די Massachusetts Institute of Technology. די מאַנשאַפֿט פון סייאַנטיס געארבעט אויף שאפן פאַנדאַמענטאַלי נייַ באַטעריז וואָס וואָלט פאַרבייַטן די מערסט אַוואַנסירטע אין אַז צייַט לי-יאָן באַטעריז. די פּרויעקט איז אינטערעסירט אין אַזאַ גרויס קאָמפּאַניעס ווי מאָטאָראָלאַ און קוואַלקאָמם, וואָס געבראכט דעם אויסזען פון באַטעריז מיט ליפעפּאָ 4 קאַטאָוד עלעמענטן.

באַטערי באזירט אויף ליפעפּאָ 4

דעם טיפּ פון באַטאַרייע ניצט די זעלבע טעכנאָלאָגיע צו דזשענערייט עלעקטרע ווי די געוויינטלעך ליטהיום-יאָן סעלז. אָבער, עס זענען אַ נומער פון באַטייַטיק דיפעראַנסיז צווישן זיי. ערשטער, עס איז די נוצן פון אַ פּראַפּרייאַטערי טיפּ פון במס, אַ קאָנטראָל סיסטעם וואָס פּראַטעקץ עלעקטריש אַקיומיאַלייטערז פון אָוווייטשאַרדזשינג און שטאַרק אָפּזאָגן, ינקריסיז די דינסט לעבן און מאכט די ענערגיע מקור מער סטאַביל.

צווייטנס, ליפעפּאָ 4, ניט ענלעך ליקאָאָ 2, איז ווייניקער טאַקסיק. דעם פאַקט איז צו לאָזן אַ נומער פון פראבלעמען וואָס זענען פארבונדן צו די ינווייראַנמענאַל פאַרפּעסטיקונג. אין באַזונדער, צו רעדוצירן ימאָושאַנז פון קאָבאַלט אין דער אַטמאָספער מיט ימפּראַפּער באַזייַטיקונג פון באַטעריז.

צום סוף, רעכט צו דער פעלן פון יונאַפייד סטאַנדאַרדס פֿאַר לפפּ עלעמענטן האָבן פאַרשידענע כעמיש זאַץ, וואָס ז פאַרשיידנקייַט אין די טעכניש טשאַראַקטעריסטיקס פון אַ ברייט קייט פון מאָדעלס. אין דערצו, די וישאַלט פון די מאַכט סופּפּליעס איז מער קאָמפּליצירט און מוזן זיין געטאן אין לויט מיט עטלעכע כּללים.

טעכניש ספּעסאַפאַקיישאַנז

עס איז ווערט דערמאָנען אַז ליטהיום-פאַספייט באַטעריז 48 וואָלז, 36 וואָלץ און 60 וואָלץ זענען מאַניאַפאַקטשערד דורך קאָנסעקוטיווע ינטערקאַנעקשאַן פון יחיד סעלז, ווייַל די מאַקסימום וואָולטידזש אין איין לפפּ אָפּטיילונג קענען נישט יקסיד 3.65 ן. דעריבער, די טעכניש ינדאַקייטערז פון יעדער באַטאַרייע קענען באטייטיק אַנדערש פון יעדער אנדערער - עס אַלע דעפּענדס אויף דער פֿאַרזאַמלונג און דער ספּעציפיש כעמישער זאַץ.

פֿאַר די אַנאַליז פון טעכניש טשאַראַקטעריסטיקס, מיר געבן די נאָמינאַל וואַלועס פון איין יחיד צעל.

דער בעסטער רעאַליזיישאַן פון די קייפּאַבילאַטיז פון יעדער יחיד צעל איז אַטשיווד אין די באַטאַרייע עווערעקססטעיד. עווערעקסריסע ליטהיום-פאַספייט באַטעריז האָבן אַ לאַנג דינסט לעבן. אין גאַנץ, זיי זענען ביכולת צו וויטסטאַנד אַרויף צו 4000 אָפּצאָל-אָפּזאָגן סייקאַלז מיט אַ קאַפּאַציטעט אָנווער פון אַרויף צו 20%, און די ענערגיע רעזערוו איז ריפּלענישט אין 12 מינוט. געגעבן דעם, עס קען זיין געפונען אַז עווערעקססעאַס באַטעריז זענען צווישן די בעסטער פארשטייערס פון לפפּ-עלעמענטן.

אַדוואַנטידזשיז און דיסאַדוואַנטידזשיז

דער הויפּט מייַלע, וואָס פייווערד די ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטאַרייע צווישן אנדערע פארשטייערס פון די באַטאַרייע, איז לאָנדזשעוואַטי. אַזאַ אַ עלעמענט איז ביכולת צו וויטסטאַנד מער ווי 3,000 אָפּצאָל-אָפּזאָגן סייקאַלז ווען די הייך פון עלעקטרע פאלן צו 30%, און מער ווי 2,000 - מיט אַ פאַלן צו 20%. רעכט צו דעם, די דורכשניטלעך באַטאַרייע לעבן איז וועגן 7 יאר.

סטאַביל אָפּצאָל קראַנט איז די צווייט וויכטיק אַדוואַנטידזש פון לפפּ עלעמענטן. דער רעזולטאַט וואָולטידזש בלייבט בייַ 3.2 V ביז די אָפּצאָל איז גאָר דיפּליטיד. דעם אַלאַוז איר צו פאַרפּאָשעטערן די וויירינג דיאַגראַמע, ילימאַנייץ די נויט פֿאַר ניצן וואָולטידזש רעגיאַלייטערז.

א העכער שפּיץ קראַנט איז זייער דריט מייַלע. דעם פאַרמאָג פון די באַטאַרייע אַלאַוז זיי צו געבן די מאַקסימום מאַכט אַפֿילו בייַ גאָר נידעריק טעמפּעראַטורעס. דעם שטריך פּראַמפּטיד מאַשין מייקערז צו נוצן די ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטאַרייע ווי דער ערשטיק מקור פון ענערגיע ווען סטאַרטינג גאַזאָלין און דיעסעל ענדזשאַנז.

צוזאמען מיט אַלע די אַדוואַנטידזשיז פּראַוויידינג, ליפעפּאָ 4 באַטעריז האָבן אַ באַטייַטיק שטערונג - אַ גרויס מאַסע און גרייס. דאס לימיץ זייער נוצן אין זיכער טייפּס פון עקוויפּמענט און עלעקטריקאַל עקוויפּמענט.

פֿעיִקייטן פון אָפּעראַציע

אויב איר קויפן ליטהיום-פאַספייט באַטעריז, איר טאָן ניט האָבן שוועריקייטן מיט וישאַלט און אָפּעראַציע. אַלע דאַנק צו דעם פאַקט אַז מאַניאַפאַקטשערערז בויען אין אַזאַ עלעמענטן פון במס קאַרדס וואָס טאָן ניט לאָזן אָווודערטשאַרינג און טאָן ניט לאָזן די צעל צו זיין דיסטשאַרדזשד צו אַ גאָר נידעריק מדרגה.

אבער אויב איר באַקומען יחיד סעלז (פינגער באַטעריז, פֿאַר משל), דעמאָלט איר האָבן צו מאָניטאָר די אָפּצאָל גלייַך זיך. אויב די אָפּצאָל טראפנס ונטער דער קריטיש מדרגה (ונטער 2.00 V), די קאַפּאַסאַטאַנס וועט אויך פאַלן ראַפּאַדלי, וואָס וועט מאַכן עס אוממעגלעך צו ריטשאַרדזש די סעלז. אויב, אין די פאַרקערט, איר לאָזן אַ ריטשאַרדזש (אויבן 3.75 V), די צעל וועט נאָר טייַנען ווייַל פון די באפרייט גאַז.

אויב איר נוצן אַ ענלעך באַטאַרייע פֿאַר אַ עלעקטריש מאַשין, דעמאָלט נאָך 100% טשאַרדזשאַז איר דאַרפֿן צו דיסקאַנעקט די טשאַרדזשער. אַנדערש, די באַטאַרייע וועט טייַנען רעכט צו הויך עלעקטריק קראַנט.

כּללים פון אָפּעראַציע

אויב איר פּלאַן צו נוצן ליטהיום פאָספאָר באַטעריז נישט אין אַ סיקליק מאָדע, אָבער אין אַ באַפער מאָדע, פֿאַר בייַשפּיל, ווי אַ אַפּס מאַכט מקור אָדער צוזאַמען מיט אַ זונ - באַטאַרייע, איר דאַרפֿן צו נעמען קעיר פון לאָוערינג די באַשולדיקונג צו 3.40-3.45 V. צו קאָפּע מיט דעם אַרבעט איז געהאלטן דורך "סמאַרט" טשאַרדזשערז, וואָס אין די אָטאַמאַטיק מאָדע ערשטער גאָר פּלאָמבירן די ענערגיע רעזערוו, און דעמאָלט נידעריקער דער וואָולטידזש מדרגה.

בעשאַס אָפּעראַציע, איר דאַרפֿן צו מאָניטאָר די וואָג פון די סעלז אָדער נוצן ספּעציעל באַלאַנסינג קאַרדס (אין די באַטאַרייע פֿאַר די עלעקטריק מאַשין זיי זענען שוין געבויט אין). אַ ימבאַלאַנס פון סעלז איז די שטאַט ווען די גאַנץ וואָולטידזש פון די מיטל בלייבט בייַ די נאָמינאַל מדרגה, אָבער די וואָולטידזש פון די סעלז ווערט אַנדערש.

א ענלעך דערשיינונג אַקערז ווייַל פון די חילוק אין רעסיסטאַנסעס פון יחיד סעקשאַנז, נעבעך קאָנטאַקט צווישן זיי. אויב די סעלז האָבן פאַרשידענע וואָולטידזשיז, זיי זענען אַניקלי באפוילן און דיסטשאַרדזשד, וואָס באטייטיק ראַדוסאַז די באַטאַרייע לעבן.

פּאַטינג באַטעריז אין אָפּעראַציע

איידער ניצן ליטהיום-פאַספער באַטאַרייע פארזאמלט פון באַזונדער סעלז, איר מוזן נעמען זאָרגן צו דערגרייכן די סיסטעם, ווייַל די סעקשאַנז קען האָבן פאַרשידענע לעוועלס פון אָפּצאָל. צו טאָן דאָס, אַלע קאַמפּאָונאַנץ זענען פארבונדן אין פּאַראַלעל און פאַרבינדן צו די רעקטאַפייער, טשאַרדזשער. די סעלז אַזוי פארבונדן מוזן זיין באפוילן אַרויף צו 3.6 V.

ניצן אַ ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטאַרייע פֿאַר אַ עלעקטריק בייק, איר מיסטאָמע באמערקט אַז אין די ערשטער מינוט פון אָפּעראַציע, די באַטאַרייע גיט די מאַקסימום מאַכט, און דעריבער די אָפּצאָל ראַפּאַדלי געשווינד צו אַ הייך פון 3.3-3.0 V. דו זאלסט נישט זיין דערשראָקן ווייַל דאָס איז דער נאָרמאַל אָפּעראַציע פון די באַטאַרייע . דער פאַקט איז אַז זייַן הויפּט קאַפּאַציטעט (וועגן 90%) ליגט דווקא אין דעם קייט.

מסקנא

די עפעקטיווקייַט פון ליטהיום-פאַספייט באַטעריז איז 20-30% העכער ווי אַז פון אנדערע באַטעריז. אין דעם פאַל, זיי דינען 2-3 יאר מער ווי אנדערע מקורים פון עלעקטרע, און אויך צושטעלן אַ סטאַביל קראַנט איבער די לעבן פון די אָפּעראַציע. אַלע דעם כיילייץ די פּרעזענט עלעמענטן אין אַ גינציק ליכט.

אבער, רובֿ מענטשן וועלן איגנאָרירן ליטהיום-אייַזן-פאַספייט באַטעריז. די בענעפיץ און דיסאַדוואַנטידזשיז פון די באַטאַרייע זענען דימד פֿאַר זייער פּרייַז - עס איז 5-6 מאל מער ווי אין די פירן-זויער עלעמענטן וואָס זענען געוויינטלעך פֿאַר אונדז. דעם באַטאַרייע פֿאַר די מאַשין אויף דורכשניטלעך קאָסטן וועגן 26,000 רובל.