Літій-залізо-фосфатні LiFePo4 акумуляторні батареї: де використовуються та в чому їх переваги

Зі зростанням попиту на ефективні рішення зберігання енергії та резервного живлення літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) акумуляторні батареї стають все більш популярними. Акумулятори LiFePO4 (або LFP) мають низку переваг та деякі недоліки, що обумовлює сфери їх використання. У цій статті розглянемо характерні особливості та принцип роботи літій-ферум-фосфатних акумуляторів, їх «плюси» та «мінуси», а також можливості застосування.

Акумуляторні батареї LFP

Що таке LiFePo4

Акумуляторні батареї LiFePo4 – це різновид літій-іонних акумуляторів, в яких у якості катоду використовується літій-залізо-фосфат, або LiFePO4. Загалом, ці акумулятори складаються з чотирьох основних компонентів: катод з літій-залізо-фосфату (LFP), позитивний електрод, негативний електрод та електроліт. Літій-залізо-фосфат допомагає збільшити щільність енергії, тоді як позитивний і негативний електроди допомагають зберігати заряд, який генерується акумулятором під час використання. Нарешті, електроліт допомагає проводити електричний струм між цими двома електродами.

Порівняно з іншими видами літій-іонних акумуляторів, найпоширенішими з яких є: літій-кобальт-оксидний (LiCoO2), літій-марганець-оксидний (LiMn2O4), літій-нікель-марганець-кобальт-оксидний (LiNiMnCoO2 або NMC), батареї LFP найбільш безпечні для застосування та мають довший життєвий цикл. В той же час LiFePo4 має меншу щільність енергії, ніж деякі з перелічених вище літієвих батарей, отже, вони більші за розміром, тому непридатні для використання у невеликих електронних девайсах.

Переваги

Серед найважливіших переваг літій-залізо-фосфатних акумуляторів слід зазначити такі:

Тривалий життєвий цикл акумулятора

Очікуваний термін служби LFP-батарей становить 3000-10000 циклів. Це від 8 до 20 років щоденного використання за умови глибокого розряду. Свинцево-кислотні батареї зазвичай мають типовий термін служби близько 1500 циклів (4 роки).

Робота за високих температур

Акумулятор LiFePO4 добре працює при екстремальних температурах з робочим діапазоном від -20°C до +75°C.

Нульовий ефект пам'яті

Акумуляторні батареї працюють в умовах, коли вони часто не розряджаються повністю, і їхня ємність швидко падає нижче номінальної. Це явище називається ефектом пам'яті. Пам'яттю володіють нікель-металогідридні та нікель-кадмієві акумулятори, але батарея LFP не має цього явища.

Відсутність обслуговування

Протягом всього терміну використання літій-залізо-фосфатні акумуляторні батареї не потребують активного обслуговування з боку користувачів.

100% безпека

Коли мова йде про батареї, безпека є важливим питанням. Можливо, ви читали кілька новин про вибухи літій-іонних акумуляторів для ноутбуків, що, звісно, викликає певне занепокоєння. З літій-залізо-фосфатними акумуляторами такої проблеми не виникає, оскільки вони мають стабільну хімічну структуру компонентів, яка витримує надвисокі температури, не нагрівається під час експлуатації та не руйнується.

Легка вага

LiFePO4 акумулятор важить як мінімум на третину менше, ніж свинцево-кислотні акумулятори тієї ж ємності.

Екологічність

Батареї LiFePO4 не містять рідкісних і важких металів, не забруднюють навколишнє середовище, не токсичні і відповідають європейським вимогам RoHS.

Недоліки

Недоліків цього типу акумуляторних батарей зовсім небагато, але варто згадати і про них:

Відносно низька щільність енергії. Одним з основних недоліків LiFePO4 акумуляторів є їхня нижча щільність енергії порівняно з іншими літій-іонними матеріалами, такими як NMC (нікель-марганець-кобальт) або NCA (нікель-кобальт-алюміній). Це означає, що батареї LiFePO4 можуть мати дещо меншу ємність і потребувати більше місця для зберігання еквівалентної енергії.
Повільніша швидкість заряджання. Акумулятори LiFePO4 мають повільнішу швидкість заряджання порівняно з іншими літій-іонними хімічними речовинами, що може бути проблемою для застосувань, які вимагають швидкого заряджання.
Ціна. LFP-батарея коштує приблизно вдвічі дорожче, ніж еквівалентна високоякісна AGM-батарея. Зазвичай інвестиції повертаються через 4-5 років, коли AGM-батарею потрібно буде замінити. Якщо вам потрібні акумулятори лише на невеликий термін, свинцево-кислотні батареї можливо стануть кращим вибором. Однак технологічний прогрес і зростаючий попит поступово зменшують ціновий розрив.

Сфери використання

З розвитком технологій та удосконаленням акумуляторних батарей розширюються і галузі їх застосування. На даний момент можна назвати такі:

Системи зберігання енергії (ESS). Акумулятори LiFePO4 у поєднанні з перетворювачами та інверторами широко використовуються в побутових, комерційних і промислових системах зберігання енергії, наприклад, виробника Voltsmile.
Альтернативна енергетика. Завдяки тривалому терміну служби та безпечним функціям вони ідеально підходять для зберігання відновлюваної енергії, виробленої сонячними панелями або вітрогенераторами.
Джерела резервного живлення. Акумулятори LiFePO4 використовуються як джерела резервного живлення в критично важливих сферах, таких як центри обробки даних, телекомунікації та медичне обладнання. Їх стабільна робота і функції безпеки забезпечують безперебійне живлення під час надзвичайних ситуацій.
Електротранспорт, серед якого електромобілі, скутери, мопеди, електровелосипеди – ці акумулятори все частіше використовуються в електромобілях завдяки їхній безпеці, тривалому терміну служби та високій швидкості розряду. LiFePO4 батареї пропонують надійне і стабільне джерело живлення для електротранспорту, забезпечуючи підвищену продуктивність і збільшений запас ходу.
Морський транспорт та автофургони. Акумулятори LiFePO4 є популярним вибором для морських суден і автомобілів для відпочинку завдяки своїй здатності витримувати суворі умови експлуатації і забезпечувати тривале живлення бортових систем.
Потужні електроінструменти. Довговічність і велика кількість циклів заряду-розряду переконали багатьох користувачів перейти на технологію LiFePO4.
Безпілотні літальні апарати (БПЛА). Батареї LiFePO4 використовуються в БПЛА завдяки їх легкій вазі та здатності забезпечувати високу вихідну потужність, що дозволяє збільшити тривалість польоту.

Висновок

Порівняно з іншими літієвими та свинцево-кислотними акумуляторами, батареї LiFePO4 мають довший термін служби, надзвичайно безпечні, не потребують обслуговування, мають кращу ефективність заряду та екологічно чисті. Можливо, це не найдешевший варіант літій-іонних акумуляторів, але вони є розумною інвестицією. Широкий вибір акумуляторних батарей LiFePO4 будь-якої ємності ви знайдете у магазині Triniti-SB, звертайтесь.

LiFePo4 акумулятори