Bugün, farklı kimya türlerine sahip çok sayıda pil var. Bugün en popüler piller lityum iyondur. Bu grup ayrıca lityum-demir-fosfat (ferrofosfat) pilleri de içerir. Bu kategorideki tüm piller teknik özellikler bakımından büyük ölçüde benzer olsa da, lityum demir fosfat pillerin, onları lityum iyon teknolojisi kullanılarak yapılan diğer pillerden ayıran kendine özgü özellikleri vardır.
Lityum demir fosfat pilin keşfedilme hikayesi
LiFePO4 pilin mucidi, 1996 yılında Texas Üniversitesi'nde lityum iyon piller için yeni bir katot malzemesi üzerinde çalışan John Goodenough'dur. Profesör, daha ucuz, daha az zehirli ve yüksek termal kararlılığa sahip bir malzeme yaratmayı başardı. Yeni katodu kullanan pilin eksiklikleri arasında daha düşük bir kapasite vardı.
Kimse John Goodenough'un icadıyla ilgilenmedi, ancak 2003'te A 123 Systems oldukça umut verici olduğunu düşünerek bu teknolojiyi geliştirmeye karar verdi. Birçok büyük şirket bu teknolojinin yatırımcısı haline geldi - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
LiFePO4 pillerin özellikleri
Ferrofosfat pilin voltajı, diğer lityum iyon teknolojisi pillerin voltajıyla aynıdır. Nominal voltaj, pilin boyutlarına (boyut, form faktörü) bağlıdır. 18 650 piller için bu 3,7 volt, 10 440 için (küçük parmaklar) - 3,2, 24 330 için - 3,6.
Neredeyse tüm piller için, deşarj sırasında voltaj kademeli olarak düşer. Benzersiz özelliklerden biri, LiFePO4 pillerle çalışırken voltaj kararlılığıdır. Nikel teknolojisi (nikel-kadmiyum, nikel-metal hidrit) kullanılarak yapılan piller bunlara benzer voltaj özelliklerine sahiptir.
Boyuta bağlı olarak, bir lityum demir fosfat pil, tamamen boşalana kadar 3,0 ila 3,2 volt sağlayabilir. Bu özellik, voltaj regülasyonu ihtiyacını pratik olarak ortadan kaldırdığı için devrelerde kullanıldığında bu pillere daha fazla avantaj sağlar.
Tam deşarj voltajı, herhangi bir lityum teknolojisi pilinin kaydedilen en düşük deşarj limiti olan 2.0 volttur. Bu piller liderşarj ve deşarj için 2000 döngüye eşdeğer hizmet ömrü. Kimyasal yapılarının güvenliği nedeniyle, LiFePO4 piller, pile büyük bir akım uygulandığında özel bir hızlandırılmış delta V yöntemi kullanılarak şarj edilebilir.
Pek çok pil bu şarj yöntemine dayanamaz, bu da pillerin aşırı ısınmasına ve bozulmasına neden olur. Lityum-demir-fosfat piller söz konusu olduğunda, bu yöntemin kullanılması sadece mümkün olmakla kalmaz, hatta tavsiye edilir. Bu nedenle, özellikle bu tür pilleri şarj etmek için özel şarj cihazları vardır. Elbette bu tür şarj cihazları başka kimyasallara sahip pillerde kullanılamaz. Form faktörüne bağlı olarak, bu şarj cihazlarındaki lityum demir fosfat piller 15-30 dakikada tamamen şarj edilebilir.
LiFePO4 piller alanındaki son gelişmeler, kullanıcıya geliştirilmiş çalışma sıcaklığı aralığına sahip piller sunar. Lityum iyon piller için standart çalışma aralığı -20 ila +20 santigrat derece ise, lityum demir fosfat piller -30 ila +55 aralığında mükemmel şekilde çalışabilir. Bir pili açıklananların üzerindeki veya altındaki sıcaklıklarda şarj etmek veya boş altmak pile ciddi şekilde zarar verir.
Lityum demir fosfat piller, diğer lityum iyon pillere göre yaşlanma etkisinden çok daha az etkilenir. Yaşlanma, pilin kullanılıp kullanılmamasından bağımsız olarak zamanla doğal kapasite kaybıdır.rafta. Karşılaştırıldığında, tüm lityum iyon piller her yıl yaklaşık %10 kapasite kaybeder. Lityum demir fosfat sadece %1,5 kaybeder.
Bu pillerin dezavantajı, diğer lityum iyon pillere göre %14 (veya daha fazla) olan daha düşük kapasitedir.
Ferrofosfat pil güvenliği
Bu tür piller, mevcut tüm pil türleri arasında en güvenlilerinden biri olarak kabul edilir. LiFePO4 Lityum Fosfat piller çok kararlı bir kimyaya sahiptir ve deşarj (düşük dirençli çalışmada) ve şarj (aküyü yüksek akımlarla şarj ederken) sırasında ağır yüklere iyi dayanabilir.
Fosfatların kimyasal olarak güvenli olması nedeniyle, bu pillerin kaynaklarını tükettikten sonra atmaları daha kolaydır. Tehlikeli kimyasallara sahip birçok pilin (Lityum-Kob alt gibi) çevresel tehlikelerini ortadan kaldırmak için ek geri dönüşüm süreçlerinden geçmesi gerekir.
Lityum demir fosfat pilleri şarj etme
Yatırımcıların ferrofosfat kimyasına olan ticari ilgisinin nedenlerinden biri, kararlılığından kaynaklanan hızlı şarj olma yeteneğiydi. LiFePO4 pillerin konveyör salınımı organizasyonunun hemen ardından hızlı şarj edilebilen piller olarak konumlandırıldı.
Bu amaçla özel şarj cihazları üretilmiştir. Yukarıda da belirtildiği gibi, bu tür şarj cihazları diğer pillerde kullanılamaz, çünkü bu pillerin aşırı ısınmasına ve büyük ölçüde hasar görmesine neden olur.onları.
Bu piller için özel bir şarj cihazı onları 12-15 dakikada şarj edebilir. Ferrofosfat piller ayrıca geleneksel şarj cihazlarıyla da şarj edilebilir. Her iki şarj modu ile kombine şarj seçenekleri de vardır. Elbette en iyi seçenek, şarj sürecini kontrol etmek için birçok seçeneğe sahip akıllı şarj cihazlarını kullanmak olacaktır.
Lityum demir fosfat pil cihazı
Lityum-demir-fosfat LiFePO4 pil, kimyasal teknolojideki muadillerine kıyasla iç yapıda hiçbir özel özelliğe sahip değildir. Sadece bir element değişime uğradı - demir fosfattan yapılmış bir katot. Anot malzemesi Lityum'dur (tüm Lityum İyon pillerin bir Lityum anodu vardır).
Herhangi bir pilin çalışması, bir kimyasal reaksiyonun tersine çevrilebilirliğine dayanır. Aksi halde pilin içinde meydana gelen işlemlere oksidasyon ve indirgeme işlemleri denir. Herhangi bir pil elektrotlardan oluşur - bir katot (eksi) ve bir anot (artı). Ayrıca, herhangi bir pilin içinde bir ayırıcı vardır - özel bir sıvı ile emprenye edilmiş gözenekli bir malzeme - bir elektrolit.
Pil boşaldığında, lityum iyonları ayırıcıdan katottan anoda geçerek biriken şarjı (oksidasyon) verir. Bir pil şarj edildiğinde, lityum iyonları anottan katoda zıt yönde hareket ederek şarj biriktirir (geri kazanım).
Lityum demir fosfat pil türleri
Bu kimyadaki tüm pil türleri dört kategoriye ayrılabilir:
- TamamlandıPil.
- Paralelyüz şeklinde büyük hücreler.
- Paralel boru şeklinde küçük hücreler (prizmalar - 3,2 V'ta LiFePO4 piller).
- Küçük madeni para hücreleri (paketler).
- Silindirik piller.
Lityum Demir Fosfat piller ve hücreler, 12 ila 60 volt arasında farklı nominal voltajlara sahip olabilir. Birçok yönden geleneksel kurşun asitli akülerden daha iyi performans gösterirler: çevrim süresi çok daha yüksektir, ağırlık birkaç kat daha düşüktür ve birkaç kat daha hızlı şarj edilirler.
Silindirik piller bu kimyada hem ayrı ayrı hem de zincir halinde kullanılmaktadır. Bu silindirik pillerin boyutları çok farklıdır: 14.500'den (parmak tipi) 32.650'ye.
Lityum demir fosfat piller
Bisikletler ve elektrikli bisikletler için ferrofosfat piller özel ilgiyi hak ediyor. Yeni bir demir-fosfat katodunun icadıyla, bu kimyaya dayanan diğer pil türleri ile birlikte, geliştirilmiş özellikleri ve hafifliği nedeniyle sıradan bisikletlerde bile rahatlıkla kullanılabilen özel piller ortaya çıktı. Bu tür piller, bisikletlerini yükseltmenin hayranları arasında hemen popülerlik kazandı.
Lityum Demir Fosfat piller, geçmişte bisikletlere de sıklıkla takılan içten yanmalı motorlar için değerli bir rekabet olan birkaç saatlik kaygısız döngü sağlayabilir. Genellikle veri içinamaçlar için 48v LiFePO4 piller kullanılmaktadır, ancak 25, 36 ve 60 volt için pil satın almak mümkündür.
Ferrofosfat pillerin uygulanması
Pillerin bu kimyadaki rolü yorum yapmadan açıktır. Prizmalar farklı amaçlar için kullanılır - LiFePO4 3, 2 v piller. Daha büyük hücreler, güneş enerjisi ve rüzgar türbinleri için tampon sistemlerin elemanları olarak kullanılır. Elektrikli araçların yapımında aktif olarak ferrofosfat piller kullanılmaktadır.
Küçük yassı piller telefonlar, dizüstü bilgisayarlar ve tablet PC'ler için kullanılır. Airsoft tabancaları, elektronik sigaralar, radyo kontrollü modeller vb. için farklı form faktörlerine sahip silindirik piller kullanılır.
