نظرة عامة على بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد هي بطاريات ليثيوم أيون تستخدم فوسفات حديد الليثيوم كمادة الكاثود.تتميز بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بمزايا السلامة العالية، وعمر الدورة الطويل، والتفريغ المضاعف، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وما إلى ذلك. وتعتبر بمثابة جيل جديد من بطاريات الليثيوم.

1. مميزات بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

 أداء أمان جيد، الثقب لا ينفجر، الشحن الزائد لا يحترق أو ينفجر؛

 عمر دورة جيد، عمر دورة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد يصل إلى 2000 مرة أو أكثر؛

 أداء جيد لدرجة الحرارة العالية، نطاق درجة حرارة التشغيل -20 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية؛

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

 يمكن تحقيق 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 في حالات الطوارئ، اتصالات الطاقة، إلخ.

مزايا بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

1 、 أداء جيد للسلامة

السلامة تأتي من استقرار مادة الكاثود وتصميم الأمان الموثوق به، وقد خضعت حزمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد لاختبارات سلامة صارمة، حتى في الاصطدامات العنيفة لن تنتج انفجارًا.

2، دورة حياة طويلة

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

3، وارتفاع درجة حرارة الأداء

تصل الذروة الحرارية لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم إلى 350 ~ 500 درجة مئوية، ويمكن لمجموعة واسعة من درجات حرارة التشغيل (-20 ~ +75 درجة مئوية)، ودرجة الحرارة المرتفعة (60 درجة مئوية) أن تطفئ سعة 100٪.

4 、 شحن سريع

باستخدام شاحن خاص، يمكن أن يؤدي الشحن بقوة 1.5 درجة مئوية إلى امتلاء البطارية خلال 40 دقيقة.

5 、 الأخضر

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد خضراء، وغير سامة، وغير ملوثة، مع مجموعة واسعة من المواد الخام ورخيصة الثمن.

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد الجهد والسعة

1، بطارية ليثيوم فوسفات الحديد الجهد

الجهد الاسمي لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد المفردة هو 3.2 فولت، وجهد الشحن 3.6 فولت، وجهد قطع التفريغ 2.0 فولت.

حزمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد من خلال مجموعة سلسلة من الخلايا لتحقيق الجهد المطلوب للمعدات، جهد حزمة البطارية = N * عدد توصيلات السلسلة.الفولتية حزمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد شائعة الاستخدام هي كما يلي:

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 12 فولت

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 24 فولت

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 36 فولت

48 فولت بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

2، سعة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

تعتمد سعة حزمة بطارية فوسفات حديد الليثيوم على سعة وعدد الخلايا المتصلة بالتوازي، وتعتمد بشكل عام على المتطلبات المحددة لمعدات الطاقة لتحديدها، كلما زاد عدد خلايا فوسفات حديد الليثيوم المتصلة بالتوازي، زادت السعة.

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد المشتركة بسعة 10ah، 20ah، 40ah، 50ah، 100ah، 200ah، 400ah، وما إلى ذلك.

هيكل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد ومبدأ العمل

1، هيكل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

كما هو موضح في الشكل، على اليسار هيكل الزبرجد الزيتوني لـ LiFePO4 باعتباره القطب الموجب للبطارية، متصل بالقطب الموجب للبطارية بواسطة رقائق الألومنيوم، في منتصف غشاء البوليمر، الذي يفصل القطب الموجب عن القطب الموجب. القطب السالب، ولكن أيونات الليثيوم Li + يمكن أن تمر عبر الإلكترونات ولا يمكن تمريرها، واليمين هو القطب السالب للبطارية المكون من الكربون (الجرافيت)، متصل بالقطب السالب للبطارية بواسطة رقائق النحاس.

2، مبدأ عمل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

بطارية LiFePO4 أثناء الشحن، القطب الموجب في غشاء الليثيوم أيون Li + بوليمر إلى هجرة القطب السالب؛في عملية التفريغ، القطب السالب في أيون الليثيوم Li + من خلال الحجاب الحاجز إلى هجرة القطب الموجب.تم تسمية بطاريات الليثيوم أيون نسبةً إلى انتقال أيونات الليثيوم ذهابًا وإيابًا أثناء الشحن والتفريغ.

شاحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

1. شحن بطارية LiFePO4

يوصى باستخدام طريقة الشحن CCCV لشحن بطارية LiFePO4، أي تيار ثابت أولًا ثم جهد ثابت.يوصى بأن يكون التيار المستمر 0.3 درجة مئوية. ويوصى أن يكون الجهد المستمر 3.65.

2، بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وشاحن بطارية ليثيوم أيون نفسه؟

كلتا طريقتي شحن البطارية هي أولًا تيارًا ثابتًا ثم جهدًا ثابتًا (CCCV)، لكن نقطة الجهد الثابت ليست هي نفسها.

الجهد الاسمي لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد هو 3.2 فولت، وجهد قطع الشحن 3.6 فولت.

الجهد الاسمي لبطاريات الليثيوم العادية هو 3.6 فولت، وجهد قطع الشحن 4.2 فولت.

3، مع الطاقة الشمسية لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

لا يمكن أن تكون الألواح الشمسية مباشرة لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، لأن جهد اللوحة الشمسية غير مستقر، لا يمكن أن تكون مباشرة لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، والحاجة إلى دائرة منظم الجهد، ولكن أيضًا لدعم الليثيوم المقابل. دائرة شحن بطارية فوسفات الحديد لشحنها.

4، مع مولد لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

لا يمكن للمولد أن يكون مباشرة لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، لأن المولد يرسل الكهرباء للتيار المتردد أو النبض DC، يجب تنظيم شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد DC.

عمر دورة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد والعوامل المؤثرة عليها

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

 شحن وتفريغ تيار صغير

في هذا المجال من التطبيق على بطارية ليثيوم فوسفات الحديد الاستخدام العادي، أساسا أكثر من 2000 مرة من عمر الدورة؛الشركات المصنعة لبطاريات الليثيوم الصغيرة، جودة أقل بقليل من ما يزيد قليلاً عن 1000 مرة من عمر الدورة؛

 ارتفاع معدل تطبيقات الشحن والتفريغ المستقرة

تطبيق معدل التفريغ العالي، معظم بطاريات الليثيوم ذات الطاقة، يتم تطبيق معظمها لتوفير الطاقة لتطبيق المحرك.نظرًا لأن معظم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد تعمل تحت ظروف الحمل العالي، مما يؤدي إلى تسريع وقت تحلل مادة البطارية، فإن عمر الدورة يصل أيضًا إلى حوالي 800 مرة.

 ارتفاع معدل استخدام الشحن/التفريغ غير المستقر

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

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

أداء درجة الحرارة العالية لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم ليس ناضجًا جدًا، ودرجة حرارة التشغيل -20 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية، ونطاق درجة الحرارة للقيمة النظرية، والتطبيق الفعلي لنطاق درجة الحرارة أصغر.

 شحن وتفريغ تيار صغير

في هذا المجال من التطبيق على الاستخدام العادي لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد، إذا كانت الشركات المصنعة للعلامة التجارية للبطارية قوية نسبيًا وذات نوعية جيدة، فهي في الأساس أكثر 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، يكون تلف البطارية كبيرًا نسبيًا.

 ارتفاع معدل استخدام الشحن والتفريغ المستقر

نظرًا لأن معظم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تعمل في ظل ظروف تحميل عالية، مما يؤدي إلى تسريع وقت اضمحلال مادة البطارية، فإن عمر الدورة هو انخفاض حاد، وقد تكون الجودة الرديئة لخلية البطارية أيضًا حوالي 300 مرة الدورة؛قوة الشركات المصنعة للعلامة التجارية للبطارية، في تطبيق تكنولوجيا المعدات والمواد ستكون أفضل، ستكون جودة خلية البطارية أفضل، ولكن عمر الدورة حوالي 500 مرة.

 التعددية العالية في استخدام الشحن والتفريغ غير المستقر

ارتفاع درجة الحرارة بالإضافة إلى معدل التفريغ، عملية غير مستقرة، المزيد من الضرر للبطارية، دورة الحياة منخفضة نسبيا، وجد العديد من الشركات المصنعة للبطارية الكهربائية اختبار الأساسية أن 250 إلى 300 مرة لذلك، البطارية في الأساس لا يمكن استخدامها.

3، بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد المستخدمة في بيئة درجات الحرارة المنخفضة

بيئة درجة حرارة منخفضة على أداء بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد أعلى ولكن كبيرة أيضًا، وضع السوق الحالي، بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد أقل من -20 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية تعمل، انخفض متوسط ​​العمر المتوقع بشكل ملحوظ، دورة الحياة حوالي 300 مرة.

4، العوامل المؤثرة على عمر بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

 الشحن والتفريغ

عند اختيار الشاحن، من الأفضل استخدام شاحن مع قطع جهاز الشحن الصحيح، حتى لا يتم تقصير عمر خدمة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بسبب الشحن الزائد.بشكل عام، 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، قل عمر بطارية LiFePO4.بمعنى آخر، طالما تم تقليل عمق التفريغ، يمكن إطالة عمر خدمة بطاريات فوسفات حديد الليثيوم بشكل كبير.لذلك، يجب علينا تجنب الإفراط في تفريغ بطارية Li-ion UPS إلى جهد منخفض جدًا.

 بيئة العمل

إذا تم استخدام بطارية ليثيوم فوسفات الحديد تحت درجة حرارة عالية لفترة طويلة، فسوف يؤدي ذلك إلى اضمحلال نشاط القطب الكهربائي الخاص بها وتقصير عمر الخدمة، لذلك فهي طريقة جيدة لإطالة عمر خدمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد لإبقائها في الثلاجة. درجة حرارة التشغيل المناسبة قدر الإمكان.

إعادة تدوير بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد

لا تتمتع بطاريات فوسفات حديد الليثيوم المتقاعدة بقيمة الاستخدام التدريجي للبطارية، وسيدخل الاستخدام التدريجي للبطارية في النهاية إلى مرحلة التفكيك وإعادة التدوير.تختلف بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد وبطاريات المواد الثلاثية، ولا تحتوي على معادن ثقيلة، وإعادة التدوير بشكل رئيسي Li، P، Fe، منتجات إعادة التدوير ذات القيمة المضافة المنخفضة، والحاجة إلى تطوير طريق إعادة التدوير منخفض التكلفة.هناك نوعان أساسيان من طرق الاسترداد: الطريقة الحرارية والطريقة الرطبة.

 عملية التعافي من الحرائق

تتمثل عملية الاسترداد الحراري التقليدية عمومًا في حرق قطع القطب الكهربائي بدرجة حرارة عالية، وسيتم حرق الكربون والمواد العضوية الموجودة في شظايا القطب الكهربائي، وسيتم في النهاية فحص الرماد المتبقي الذي لا يمكن حرقه للحصول على المواد المسحوقية الدقيقة التي تحتوي على معادن و أكاسيد المعادن.

 عملية الاسترداد الرطب

يتم الاستخلاص الرطب بشكل رئيسي من خلال المحلول الحمضي والقلوي لإذابة أيونات المعادن في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، ومواصلة استخدام الترسيب والامتزاز وطرق أخرى لاستخلاص أيونات المعادن الذائبة في شكل أكاسيد وأملاح وأشكال استخلاص أخرى، تتم معظم عمليات التفاعل باستخدام H2SO4 وNaOH وH2O2 والكواشف الأخرى.