نظرة عامة على بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم هي بطاريات ليثيوم أيون تستخدم فوسفات الحديد الليثيوم كمادة الكاثود.تتميز بطارية فوسفات الحديد الليثيوم بمزايا الأمان العالي ، وعمر الدورة الطويل ، والتفريغ المضاعف ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، وما إلى ذلك ، وتعتبر جيلًا جديدًا من بطاريات الليثيوم.

1 ، ميزات بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

أداء أمان جيد ، ثقب لا ينفجر ، لا يحترق أو ينفجر الشحن الزائد ؛

 دورة حياة جيدة ، ودورة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد تصل إلى 2000 مرة أو أكثر ؛

 أداء جيد في درجات الحرارة العالية ، نطاق درجة حرارة التشغيل -20 ℃ إلى 70 ؛

 كثافة اهتزاز عالية ، قدرة أعلى في ظل نفس الظروف ؛

 يمكن أن تحقق قدرة الشحن السريع 1C-5C ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الشحن.

2 ، مجالات التطبيق

تخزين الطاقة ، المعدات الخاصة ، الروبوتات ، AGV ، النقل بالسكك الحديدية ، المعدات الطبية ، النسخ الاحتياطي للطوارئ ، اتصالات الطاقة ، إلخ.

مزايا بطارية فوسفات الحديد الليثيوم

1 ، أداء سلامة جيد

تأتي السلامة من ثبات مادة الكاثود وتصميم الأمان الموثوق به ، وقد خضعت حزمة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم لاختبار صارم للسلامة ، حتى في الاصطدامات العنيفة لن ينتج عنها انفجار.

2 ، دورة حياة طويلة

يبلغ عمر دورة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم 1C بشكل عام 2000 مرة ، أو حتى أكثر من 3500 مرة ، ويتطلب سوق تخزين الطاقة أكثر من 4000-5000 مرة ، أعلى من الأنواع الأخرى من بطاريات الليثيوم.

3 ، أداء درجات حرارة عالية

ذروة حرارية بطارية فوسفات الحديد الليثيوم تصل إلى 350 ~ 500 ، مجموعة واسعة من درجات حرارة التشغيل (-20 ~ +75) ، ارتفاع درجة الحرارة (60 ℃) لا يزال بإمكانه إطفاء سعة 100٪.

4 、 الشحن السريع

باستخدام شاحن خاص ، يمكن لشحن 1.5C أن يجعل البطارية ممتلئة في 40 دقيقة.

5 、 أخضر

بطارية فوسفات الحديد الليثيوم صديقة للبيئة ، وغير سامة ، وغير ملوثة ، وتحتوي على مجموعة واسعة من المواد الخام ورخيصة الثمن.

جهد بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وقدرتها

1 ، بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات الجهد

الجهد الاسمي لبطارية فوسفات حديد الليثيوم المفردة هو 3.2 فولت ، جهد الشحن 3.6 فولت ، جهد قطع التفريغ 2.0 فولت.

حزمة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم من خلال مجموعة الخلايا المتسلسلة لتحقيق الجهد المطلوب للمعدات ، جهد حزمة البطارية = N * عدد توصيل السلسلة.يشيع استخدام بطارية ليثيوم فوسفات الحديد الفولتية كما يلي:

12V بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

24V بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

 36V بطارية فوسفات الحديد الليثيوم

48V بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

2 ، سعة بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات

تعتمد سعة حزمة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم على سعة وعدد الخلايا المتصلة بالتوازي ، وتستند عمومًا إلى المتطلبات المحددة لمعدات الطاقة لتحديد ، وكلما زاد عدد خلايا فوسفات الحديد الليثيوم المتصلة بالتوازي ، زادت السعة.

سعة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم الشائعة 10ah ، 20ah ، 40ah ، 50ah ، 100ah ، 200ah ، 400ah وهلم جرا.

هيكل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد ومبدأ العمل

1 ، هيكل بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات

كما هو مبين في الشكل ، اليسار هو هيكل الزبرجد الزيتوني لـ LiFePO4 كقطب موجب للبطارية ، متصل مع القطب الموجب للبطارية بواسطة رقائق الألومنيوم ، في منتصف الحجاب الحاجز البوليمر ، الذي يفصل القطب الموجب عن القطب. القطب السالب ، ولكن لا يمكن تمرير أيونات الليثيوم Li + عبر الإلكترونات ، اليمين هو القطب السالب للبطارية المكونة من الكربون (الجرافيت) ، المتصل بالإلكترود السالب للبطارية بواسطة رقائق النحاس.

2 ، بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات مبدأ العمل

بطارية LiFePO4 في الشحن ، القطب الموجب في غشاء ليثيوم أيون Li + بوليمر إلى هجرة القطب السالب ؛في عملية التفريغ ، القطب السالب في ليثيوم أيون Li + من خلال الحجاب الحاجز إلى هجرة القطب الموجب.تمت تسمية بطاريات الليثيوم أيون بسبب الهجرة ذهابًا وإيابًا لأيونات الليثيوم أثناء الشحن والتفريغ.

شاحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

1.LiFePO4 شحن البطارية

يوصى باستخدام طريقة الشحن CCCV لشحن بطارية LiFePO4 ، أي تيار ثابت أول ثم جهد ثابت.يوصى بأن يكون التيار الثابت 0.3 درجة مئوية. يوصى بأن يكون الجهد الثابت 3.65.

2 ، بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وشاحن بطارية ليثيوم أيون؟

كلتا طريقتين لشحن البطارية هما تيار ثابت أولاً ثم جهد ثابت (CCCV) ، لكن نقطة الجهد الثابت ليست هي نفسها.

الجهد الاسمي لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم هو 3.2 فولت ، شحن قطع التيار الكهربائي 3.6 فولت.

الجهد الاسمي لبطاريات الليثيوم العادية هو 3.6 فولت ، وشحن الجهد الكهربائي 4.2 فولت.

3 ، مع الطاقة الشمسية لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

لا يمكن أن تكون الألواح الشمسية مباشرة في شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، لأن الجهد الكهربائي للوحة الشمسية غير مستقر ، ولا يمكن أن يكون مباشرة لشحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، والحاجة إلى دائرة منظم الجهد ، ولكن أيضًا لدعم الليثيوم المقابل دائرة شحن بطارية فوسفات الحديد للشحن.

4 ، مع مولد لشحن بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات

لا يمكن أن يكون المولد مباشرًا لشحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، لأن المولد يرسل الكهرباء للتيار المتناوب أو النبض DC ، يجب أن يتم تنظيم شحن بطارية فوسفات حديد الليثيوم بالتيار المستمر.

دورة حياة بطارية فوسفات الحديد والليثيوم والعوامل التي تؤثر عليها

1 ، بطارية ليثيوم فوسفات الحديد المستخدمة في بيئة درجة حرارة الغرفة

 شحن وتفريغ تيار صغير

في هذا المجال من التطبيق على الاستخدام العادي لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، أكثر من 2000 مرة من عمر الدورة ؛الشركات المصنعة لبطاريات الليثيوم الصغيرة ، جودة أقل بقليل من 1000 مرة من عمر الدورة ؛

 ارتفاع معدل تطبيقات الشحن والتفريغ المستقرة

تطبيق معدل تفريغ عالي ، معظم بطاريات الليثيوم للطاقة ، يتم تطبيق معظمها لتوفير الطاقة لتطبيق المحرك.نظرًا لأن معظم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم يتم تشغيلها تحت ظروف تحميل عالية ، مما يسرع من وقت تحلل مادة البطارية ، فإن عمر الدورة يبلغ أيضًا حوالي 800 مرة.

 استخدام شحن / تفريغ عالي السرعة

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد المستخدمة في هذه الحالة ، سيكون العمر أقصر ، حوالي 300 مرة فقط.

2 ، بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المستخدمة في بيئة درجة حرارة عالية

أداء درجة حرارة بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات ليس ناضجًا جدًا ، درجة حرارة التشغيل -20 ℃ إلى 125 ℃ ، نطاق درجة الحرارة للقيمة النظرية ، التطبيق الفعلي لنطاق درجة الحرارة أصغر.

 شحن وتفريغ تيار صغير

في هذا المجال من التطبيق على الاستخدام العادي لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، إذا كانت الشركات المصنعة للبطاريات قوية نسبيًا وذات نوعية جيدة ، وأكثر من 1000 مرة من عمر الدورة ؛الشركات المصنعة لبطاريات الليثيوم الصغيرة ، جودة أقل بقليل من 500 مرة من عمر الدورة ؛بسبب استخدام درجة حرارة عالية ، فإن تلف البطارية كبير نسبيًا.

 ارتفاع معدل الشحن المستقر واستخدام التفريغ

نظرًا لأن معظم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تعمل في ظل ظروف تحميل عالية ، مما يؤدي إلى تسريع وقت تحلل مادة البطارية ، فإن دورة الحياة هي انخفاض حاد ، وقد تكون الجودة الرديئة لخلية البطارية حوالي 300 ضعف الدورة ؛قوة الشركات المصنعة للبطارية العلامة التجارية ، في تطبيق تكنولوجيا المعدات والمواد سيكون أفضل ، وستكون جودة خلية البطارية أفضل ، ولكن عمر الدورة حوالي 500 مرة.

 استخدام شحن وتفريغ عالي التعددية غير مستقر

ارتفاع درجة الحرارة بالإضافة إلى معدل التفريغ عملية غير مستقرة ، ومزيد من الضرر للبطارية ، وعمر الدورة منخفض نسبيًا ، وجد العديد من الاختبارات الأساسية لمصنعي البطاريات أنه من 250 إلى 300 مرة ، لا يمكن استخدام البطارية بشكل أساسي.

3 ، بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المستخدمة في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة

بيئة منخفضة الحرارة على أداء بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أعلى من ارتفاعها ولكن أيضًا كبيرة ، وضع السوق الحالي ، بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تحت -20 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية ، انخفض متوسط ​​العمر المتوقع بشكل كبير ، ودورة الحياة حوالي 300 مرة.

4 ، بطارية ليثيوم الحديد ودورة حياة الفوسفات العوامل المؤثرة

 الشحن والتفريغ

عند اختيار الشاحن ، من الأفضل استخدام شاحن مع قطع جهاز الشحن النهائي الصحيح ، حتى لا تقصر من عمر خدمة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بسبب الشحن الزائد.بشكل عام ، يعد الشحن البطيء أفضل من الشحن السريع لإطالة عمر خدمة البطارية.

 عمق التفريغ

عمق التفريغ هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على عمر بطارية LiFePO4 ، فكلما زاد عمق التفريغ ، كان عمر بطارية LiFePO4 أقصر.بمعنى آخر ، طالما تم تقليل عمق التفريغ ، يمكن إطالة عمر خدمة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بشكل كبير.لذلك ، يجب أن نتجنب الإفراط في تفريغ بطارية Li-ion UPS إلى جهد منخفض للغاية.

 بيئة العمل

إذا تم استخدام بطارية فوسفات الحديد الليثيوم تحت درجة حرارة عالية لفترة طويلة ، فسوف تتسبب في تحلل نشاط القطب الكهربي وتقصير عمر الخدمة ، لذلك فهي طريقة جيدة لإطالة عمر خدمة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم لإبقائها في درجة حرارة التشغيل المناسبة قدر الإمكان.

إعادة تدوير بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم

لا تتمتع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المتوقفة بقيمة الاستخدام التدريجي للبطارية وسوف يدخل الاستخدام التدريجي للبطارية في نهاية المطاف في مرحلة التفكيك وإعادة التدوير.تختلف بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات المواد الثلاثية ، ولا تحتوي على معادن ثقيلة ، وإعادة التدوير هي بشكل أساسي Li ، P ، Fe ، وإعادة تدوير المنتجات ذات القيمة المضافة المنخفضة ، والحاجة إلى تطوير مسار إعادة التدوير منخفض التكلفة.هناك نوعان رئيسيان من طرق الاسترداد: طريقة بايرو وطريقة رطبة.

 عملية استعادة الحرائق

عادةً ما يكون الاسترداد التقليدي للحرارة عبارة عن حرق درجات حرارة عالية لقطع القطب ، وسيتم حرق الكربون والمواد العضوية في شظايا القطب ، وسيتم في النهاية فحص الرماد المتبقي الذي لا يمكن حرقه للحصول على المواد المسحوقة الدقيقة التي تحتوي على معادن و أكاسيد معدنية.

 عملية التعافي الرطب

يتم الاستعادة الرطبة بشكل أساسي من خلال محلول الحمض والقلوي لإذابة أيونات المعادن في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، واستخدام مزيد من الترسيب والامتصاص وطرق أخرى لاستخراج أيونات المعادن المذابة في شكل أكاسيد وأملاح وأشكال أخرى من الاستخراج ، معظم عملية التفاعل باستخدام H2SO4 و NaOH و H2O2 والكواشف الأخرى.