現代の市場にはさまざまな電子機器が溢れています。 それらの機能を実現するために、ますます高度な電源が開発されています。 その中で特別な場所を占めているのがリン酸鉄リチウム電池です。 安全で、電気容量が大きく、実質的に毒素を排出せず、耐久性があります。 おそらくすぐに、これらのバッテリーは「兄弟」デバイスから強制的に排除されるでしょう。
メンテナンス
リン酸鉄リチウム電池とは
LiFePo4 バッテリーは、高性能を備えた高品質で信頼性の高い電源です。 時代遅れの鉛蓄電池だけでなく、最新のリチウムイオン電池も積極的に置き換えています。 現在、これらのバッテリーは産業機器だけでなく、スマートフォンから電動自転車に至るまでの家庭用機器にも使用されています。
LFP バッテリーは 2003 年にマサチューセッツ工科大学によって開発されました。 これらは、化学組成が変更された高度なリチウムイオン技術に基づいており、コバルト酸リチウムの代わりに鉄リン酸リチウムがアノードに使用されています。 バッテリーは、モトローラやクアルコムなどの企業のおかげで普及しました。
LiFePo4 バッテリーの製造方法
LiFePo4 バッテリー製造の主要コンポーネントは、金属光沢のある濃い灰色の粉末の形で工場に納品されます。 アノードとカソードの製造スキームは同じですが、成分の混合が認められないため、すべての技術的操作は異なる作業場で実行されます。 すべての生産はいくつかの段階に分かれています。
最初の一歩。電極の作成。 これを行うには、完成した化学組成物の両面を金属箔 (通常、陰極にはアルミニウム、陽極には銅) で覆います。 フォイルは、電流レシーバーおよび導電性要素として機能できるように、懸濁液で前処理されています。 完成した要素は薄いストリップに切断され、数回折り畳まれて正方形のセルが形成されます。
第二段階。バッテリーを直接組み立てます。 セルの形をしたカソードとアノードは、多孔質材料で作られたセパレータの両側に配置され、その上にしっかりと固定されています。 得られたブロックをプラスチック容器に入れ、電解液を満たして密封します。
最終段階。バッテリーの充電/放電を制御します。 充電は電流の電圧を徐々に増加させて行われるため、多量の熱の放出による爆発や発火は起こりません。 放電の場合、バッテリーは強力な消費電力に接続されます。 狂いを明らかにすることなく、完成品を顧客に送ります。
リン酸鉄リチウム電池の動作原理と装置
LFP バッテリーは、両面が多孔質セパレーターにしっかりと押し付けられた電極で構成されています。 デバイスに電力を供給するには、カソードとアノードの両方が集電装置に接続されます。 すべてのコンポーネントは電解液で満たされたプラスチックケースに入れられます。 コントローラーはケース上に配置されており、充電中の電流供給を調整します。
LiFePo4 バッテリーの動作原理は、鉄リン酸リチウムと炭素の相互作用に基づいています。 反応自体は次の式に従って進行します。
LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
バッテリーの電荷キャリアは、正に帯電したリチウムイオンです。 化学結合を形成して、他の材料の結晶格子に導入される能力があります。
LiFePo4バッテリーの仕様
メーカーに関係なく、すべての LFP セルは同じ技術的特性を備えています。
- ピーク電圧 - 3.65 V;
- 中間点の電圧 - 3.3 V。
- 完全放電状態での電圧 - 2.0 V;
- 定格動作電圧 - 3.0-3.3 V;
- 負荷時の最小電圧 - 2.8 V;
- 耐久性 - 2～7,000回の充電/放電サイクル。
- 15 ～ 18℃の温度で自己充電 - 年間最大 5%。
提示された技術仕様は、特に LiFePo4 セルに言及しています。 1つのバッテリーに何個組み合わせるかによって、バッテリーのパラメータも変化します。
国内生産のコピー品には次のような特徴があります。
- 容量 - 最大 2000 Ah;
- 電圧 - 12v、24v、36v、48v;
- -30℃から+60℃までの動作温度範囲。
- 充電電流 - 4 ～ 30A。
すべてのバッテリーは 15 年間保管しても品質が低下せず、電圧が安定しており、毒性が低いという特徴があります。
LiFePo4バッテリーとは何ですか
AA または AAA の記号が付いている私たちによく知られているバッテリーとは異なり、リン酸鉄リチウム電池はまったく異なるフォームファクターのマークを持ち、その寸法は 5 桁の数字で暗号化されています。 それらはすべて表に示されています。
| サイズ | 寸法、DxL (mm) |
|---|---|
| 14430 | 14x43 |
| 14505 | 14x50 |
| 17335 | 17x33 |
| 18500 | 18×50 |
| 18650 | 18x65 |
| 26650 | 26×65 |
| 32600 | 32×60 |
| 32900 | 32×90 |
| 38120 | 38×120 |
| 40160 | 40×160 |
| 42120 | 42×120 |
マーキング指定が記載された表が目の前になくても、バッテリーの寸法を簡単にナビゲートできます。 コードの最初の 2 桁は直径を示し、残りは電源の長さ (mm) を示します。 一部のサイズの末尾の数字 5 は、0.5 ミリメートルに対応します。
リン酸鉄リチウム電池：メリットとデメリット
LFP バッテリーはリチウムイオン技術に基づいており、これらの電源の利点をすべて吸収すると同時に、固有の欠点を取り除くことができました。
主な利点は次のとおりです。
- 耐久性 - 最大 7,000 サイクル。
- 高い充電電流により、エネルギーの補充時間が短縮されます。
- 充電が完全になくなるまで動作電圧が下がらない安定した動作電圧。
- 高いピーク電圧 - 3.65 ボルト。
- 高い公称容量。
- 軽量 - 最大数キログラム。
- 廃棄時の環境汚染が低い。
- 耐霜性 - -30〜+ 60°Cの温度で作業が可能です。
しかし、バッテリーには欠点もあります。 1つ目はコストが高いことです。 20Ahの要素の価格は35,000ルーブルに達する可能性があります。 2番目で最後の欠点は、リチウムイオン電池とは異なり、バッテリーバンクを自分の手で組み立てるのが難しいことです。 これらの電源の他の明らかな欠点はまだ特定されていません。
充電器とLiFePo4の充電方法
LiFePo4 バッテリー用の充電器は、従来のインバーターと実質的に変わりません。 特に、素子を素早く再充電するために使用される最大 30A の大きな出力電流を記録できます。
既製のバッテリーパックを購入する場合、充電に問題はありません。 その設計には電子制御が組み込まれており、すべてのセルを完全な放電や電気の過飽和から保護します。 高価なシステムでは、デバイスのすべてのセルにエネルギーを均等に分配するバランス ボードが使用されます。
サードパーティの充電器を使用している場合は、充電時に推奨電流を超えないようにすることが重要です。 これにより、1 回の充電でバッテリー寿命が数倍短くなります。 バッテリーが発熱または膨張すると、電流の強さが許容値を超えます。
LiFePo4 バッテリーはどこで使用されていますか?
LFP バッテリーは業界にとって非常に重要です。 気象観測所や病院の機器の性能を維持するために使用されます。 また、風力発電所への緩衝材としても導入されており、ソーラーパネルからのエネルギーを貯蔵するためにも使用されています。
最新の自動車では、通常の鉛蓄電池の代わりに 12V バッテリーが使用され始めています。 LiFePo4 設計は、電動自転車や ATV、モーター ボートの主電源として搭載されています。
日常生活における幅広い価値。 これらは、電話、タブレット、さらにはドライバーにも組み込まれています。 ただし、そのようなデバイスは、技術的に劣るものとは価格が大きく異なります。 そのため、市場で見つけることは依然として困難です。
LiFePo4 の保管、運用、廃棄に関する規則
LFP バッテリーを長期保管のために送る前に、40 ～ 60% まで充電し、保存期間中はこの充電レベルを維持する必要があります。 バッテリーは、温度が室温を下回らない乾燥した場所に保管してください。
操作中は、製造元の指示に従う必要があります。 バッテリーを過熱させないことが重要です。 動作中または充電中にバッテリーが不均一に加熱していることに気付いた場合は、修理センターに連絡する必要があります。おそらくセルの1つが故障しているか、コントロールユニットまたはバランスボードに故障がある可能性があります。 腫れの出現についても同じことを行う必要があります。
完全に寿命になったバッテリーの適切な廃棄については、専門機関にご相談ください。 したがって、良心的な国民として行動するだけでなく、それでお金を稼ぐこともできます。 ただし、バッテリーを埋め立て地に送るだけでは、悪いことは何も起こりません。
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業界をリードする充放電サイクル、鉛蓄電池と比較して同じ電気的性能を達成するための半分の静電容量、大電流急速充電と安定した放電電圧、自動パラメータ制御が利点です。 リン酸鉄リチウム電池。 同社が製造するさまざまな製品 EEMB、携帯電話基地局や自動気象観測所の電源システム、太陽光発電システム、 非常用電源システム、産業用電気ドライブおよび電気輸送用の電源。
近年、モバイルエネルギー源の改善という問題がこれまで以上に重要になっています。 10～15年前でもそれほど深刻ではありませんでした。 しかし、最良のものは善の敵であり、都市居住者の移動性の増加に伴い、つまり、 デスクトップからラップトップへ、単なる携帯電話からスマートフォンへの移行に伴い、モバイル エネルギー源の需要が劇的に増加しました。
家庭用電化製品の小型化に伴い、家庭用電化製品の設計者は、電源の容量を増やしながら電源のサイズを縮小することで、一般的な傾向に対応する必要があります。 しかし、バッテリーの容量だけでなく、充電速度や耐久性も変化するのではないかという問題が生じます。 結局のところ、バッテリーがほぼ瞬時に充電を回復するのであれば、デバイスが再充電せずに何時間動作できるかは、それほど重要ではなくなります。
バッテリー容量と何度も充電できることは、次の点でも重要です。
- メンテナンスなしでの長期運用に重点を置いた自律型デバイス - 気象観測所、水力観測所、土壌観測所。
- 代替エネルギーシステム - 太陽光発電と風力発電。
- 電気輸送 - ハイブリッド車、ローダー、電気自動車。
これらのケースのほとんどすべてで、バッテリーは、低温、最適ではないまたは不完全な充電サイクル、および深放電の可能性が高いなど、理想とは程遠い条件で動作します。
現代の電池の中で、リチウムは特別な位置を占めています。 リチウムには膨大なエネルギー貯蔵資源があるため、太陽光発電所やその他の再生可能エネルギー源のエネルギー貯蔵装置としてリチウムイオン電池を使用することは、鉛蓄電池や他の種類の電池と比較して最も収益性が高くなります。 リチウムイオンベースの電池の中で特別な地位を占めているのは、リン酸鉄リチウム電池 (LiFePO4) です。
LiFePO4 は、1996 年にテキサス大学のジョン・グッドイナフ教授によって初めてリチウムイオン電池の正極として使用されました。 この材料は、従来の LiCoO2 と比較して、コストが大幅に低く、毒性が低く、熱的に安定しているため、研究者に興味を持ちました。 ただし、容量が少ないのがデメリットです。 そして2003年になって初めて、会社は A123システム Jiang Ye-Ming 教授の指導の下、彼女はリン酸鉄リチウム電池 (LiFePO4) の研究を始めました。
リン酸鉄リチウム電池の主な特性
リン酸鉄リチウム (LiFePO4) 電池は、正極としてリン酸鉄を使用するリチウムイオン電池のサブセットです。 誇張することなく、動力電池技術の最高峰と言えるでしょう。 このタイプのバッテリーは、いくつかのパラメータ、特に充放電サイクル数において他のバッテリーを上回ります。
他のリチウムイオン電池とは異なり、LiFePO4 電池はニッケル電池と同様、非常に安定した放電電圧を持っています。 放電中の出力電圧は、バッテリが完全に充電されるまで 3.2 V 付近に留まります。 これにより、回路内の電圧調整が大幅に簡素化されるか、不要になることさえあります。
出力電圧が 3.2 V で一定であるため、4 つのバッテリを直列に接続すると、6 セル鉛蓄電池の公称電圧に近い 12.8 V の公称出力電圧を得ることができます。 このことは、リン酸鉄リチウム電池の優れた安全特性と合わせて、自動車や太陽エネルギーなどの産業における鉛酸電池の優れた代替品となる可能性があります。
- 充電/放電サイクルを繰り返しても、メモリー効果はまったくありません。
- リン酸鉄リチウム電池は長寿命です (放電深度 80% で 4600 サイクル以上)。
- 比エネルギー強度が高く、エネルギー密度は 110 Wh/kg に達します)
- 広い動作温度範囲 (-20 ～ 60 °C) が特徴です。
- これらのバッテリーはメンテナンスフリーです
- バッテリーを急速充電することが可能です: 15 分で最大 50%
- リン酸鉄リチウム電池の信頼性と安全性は国際認証によって確認されています
- 非常に効率的です: 起動時 93%、30 ～ 90%
- 最大 10 C (定格電流の 10 倍) までの高放電電流を許容
- これらのバッテリーは環境に優しく、廃棄しても人体や環境に危険を及ぼすことはありません。
- 鉛電池とは異なり、リン酸鉄リチウム電池は同じ容量で 2 倍の軽さがあります。
鉛蓄電池と比較した欠点:
- コストが高い。
- 特別な充放電制御回路が必要となります。
リン酸鉄リチウム電池（LiFePO4）は、エネルギー強度の点でリチウムポリマー電池よりわずかに劣ります（図1）。 しかし、強みの 1 つは材料の安定性であり、これにより、より多くの放電/充電サイクル (2000 回以上) や急速充電に耐えられるバッテリーを作成できます。 これらの特徴により、これらの電池は電気自動車に最適に使用されます。
ロシア市場では、リチウムイオンベースの電池のサプライヤーの中で特別な地位を占めています。 EEMB。 リン酸鉄リチウム電池のいくつかのグループが製造されています (図 2)。これらは電気パラメータと設計パラメータが互いに異なります。
- モジュール式バッテリーシステム。
- 通信装置用のアキュムレータ。
- 「スマートホーム」用のエネルギー源。
- 電気自動車用のトラクションバッテリー。
 |
 |
 |
 |
| a) モジュール式バッテリーシステム | b) 通信機器用電池 | c) システム用バッテリー 非常用電源と自律型 電源システム |
d) 走行用バッテリー 電気輸送 |
リン酸鉄リチウム電池は、放電すると、セルが完全に放電するまで非常に安定した出力電圧を示します。 その後、電圧は急激に低下します。
図 3 は、通常の温度条件下でさまざまな放電電流 (0.2 ～ 2C) で取得したバッテリーの放電曲線を示しています。 グラフからわかるように、リン酸鉄リチウム電池は、容量が放電電流の大きさに依存しにくいという特徴があります。 低電流 (0.2C) で放電する場合も、増加電流 (2C) で放電する場合も、バッテリー容量は実質的に変化せず、10 Ah (指定バッテリーの公称容量) のままです。
セルを 2.0 V 未満のレベルまで放電させないことが非常に重要です。そうでないと、不可逆的なプロセスが発生し、公称容量の急激な損失につながります。 このために、放電コントローラが使用されます。 EEMB は、保護回路の有無にかかわらずバッテリーを製造しています。 放電および過充電電圧に対する保護回路の存在は、名前の末尾にある略語 PCM によってエンコードされます。たとえば、次のようになります。 LP385590F-PCM.
「充放電」サイクル数が放電電流の大きさと放電の深さに依存することを考慮してください。 図 4 に実験データを示します。 これらの図から、完全放電では、少なくとも 2000 サイクル (放電電流 1C) のサイクル数でバッテリー容量の 20% の損失が発生することがわかります。 各サイクルの放電深度が 80% レベルに制限されている場合、約 1500 サイクルの間、電池容量は初期値 (放電電流 0.5C) から実質的に低下しません。
最新世代の EEMB リン酸鉄リチウム電池は、既存の鉛蓄電池とは異なり、頻繁な交換やメンテナンスを必要としません。 一般に、リン酸鉄リチウム電池は、2000 回を超える充放電サイクルに耐えることができる最新の電池であり、慢性的な過充電モードの影響をまったく受けません。 ほとんどの場合、バッテリー管理システム (バッテリー管理システム) が組み込まれています。 充電は無段階の定電圧・定電流で行われます。
表 1 に、EEMB 単セルリン酸鉄リチウム電池の主なパラメータを示します。 このタイプのバッテリーの公称容量は、600 ... 36000 mAh (重量 - それぞれ 15 ... 900 グラム) の範囲にあります。 単セル Li-FePO4 バッテリーは、自己電源装置で最もよく使用されます。 これらのバッテリーは、最大 10C までの大電流放電が可能です。 1C の電流で 2000 回の充放電サイクル後の残存容量は約 80% になります。
表 1. EEMB 単セル LiFePO4 バッテリー
| 名前 | 電圧、V | 容量、mAh | 重量、g |
| 3,2 | 600 | 15 | |
| 1250 | 31,25 | ||
| 2000 | 50 | ||
| 3500 | 87,5 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 7000 | 175 | ||
| 9000 | 225 | ||
| 22000 | 500 | ||
| 36000 | 900 |
容量が増加した個々のセルを備えたモジュラーシステムを使用すると、そのパラメータが表 2 に示されており、必要な容量と出力電圧のバッテリーパックを組み立てることができます。
表 2. Li-FePO4 モジュラー システムの主なパラメータ
モジュール式システムには、高電力放電が可能であり、多くの制御および保護機能を備えた電源管理システム (BMS) も装備されています。 統合監視システムを備えたモジュールは、システム全体と環境に高レベルのセキュリティを提供します。 推奨アプリケーション:
- 非常用および無停電電源システム。
- 基地局。
通信電源システムでは、バッテリーが小型、軽量、再充電サイクル数が多く、比容量が高く、動作温度範囲が広く、メンテナンスが容易であることが求められます。 リン酸鉄リチウム電池は、これらの要件を十分に満たしています。 表 3 に、通信システム用 EEMB バッテリの主なパラメータを示します。
表 3. 通信電源システム用のバッテリー
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、kg |
| 12 | 50 | 6 | |
| 12 | 100 | 22 | |
| 48 | 100 | 40 | |
| 48 | 200 | 78 |
命名エントリの例: 4P5S - 4 つの並列接続されたアセンブリ (各アセンブリは直列に接続された 5 つのバッテリーで構成されます)、P - パラレル、並列接続、S - シリアル、直列接続。
これらのバッテリーは主に次の用途に使用されます。
- DC 電源システム。
- 無停電電源装置 (UPS)。
- 高電圧 DC 電源システム (240/336 V)。
無停電電源装置用二次電池とスマートホーム用システム（UPS/UPS）の特性を表4に、外観を図3cに示します。
表 4. スマートホーム UPS バッテリー
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、kg |
| 12 | 10 | 1,3 | |
| 12 | 20 | 2,5 | |
| 12 | 30 | 3,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 14,4 | 4,5 | 0,7 | |
| 14,4 | 7 | 0,9 | |
| U1 | 48 | 10 | 4 |
EEMB スーパー エナジー SLM リン酸鉄リチウム バッテリーは、従来の鉛酸バッテリーやゲル バッテリーを完全に置き換えます。 メンテナンスフリーで、鉛蓄電池や同等品と比べて 80% 軽量で、耐久性が 5 倍優れています。
電気自動車用走行用バッテリーは、電気自動車に搭載する充電式バッテリーです。 電気自動車のバッテリーの主な特徴は、軽量、コンパクトなサイズ、および高いエネルギー容量であり、これにより電気自動車自体の重量が軽減され、急速充電が可能になります。
EEMB は、さまざまなカテゴリーの電気自動車向けにさまざまなバッテリーを提供しています (表 5、6)。
ゴルフカーおよびGOLF CARTシリーズの同様のバッテリーに使用されるリン酸鉄リチウムバッテリーの主なパラメータを表5に示します。これらのバッテリーではセルを並列および直列接続できるため、バッテリーの公称容量と電圧を簡単に変更できます。 。
表 5. GOLF CART バッテリーのパラメータ
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、kg |
| 6,4 | 10 | 0,5 | |
| 9,6 | 20 | 1,5 | |
| 12,8 | 30 | 3 | |
| 12,8 | 40 | 4 | |
| 25,6 | 10 | 2 | |
| 25,6 | 60 | 12 |
電動自転車（E-bikeシリーズ）用Li-FePO4バッテリーのパラメータを表6に示します。
表 6. 電動自転車シリーズのバッテリーパラメータ
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、kg |
| 24 | 10 | 2,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 24 | 40 | 9 | |
| 36 | 10 | 3,5 | |
| 36 | 20 | 6,5 | |
| 36 | 30 | 10 | |
| 48 | 20 | 9 |
注文に基づいて、クライアントの要件に応じて他のオプションを作成することもできます。 これらの一連のバッテリーは、単一セルが直列または並列直列に接続されたアセンブリでも入手できます。 このシリーズの 1 つのアセンブリ要素の全体寸法は 9.1x67.5x222 mm です。
表 7 に、電動スクーターおよび電動工具用のリン酸鉄リチウム電池のパラメーターを示します。 E スクーター シリーズのバッテリーは、サイズが小さく、許容放電電流が高く、耐用年数が長く、エネルギー密度が高く、メモリー効果がないため、電動モーターに自律的に電力を供給する必要がある適切な電力のデバイスで人気があります。
表 7. E-スクーター シリーズのバッテリーパラメータ
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、g |
| 9,6 | 1,4 | 150 | |
| 16 | 1,4 | 250 | |
| 19,2 | 7 | 1500 | |
| 22,4 | 8,4 | 2100 |
表 8 に、E-motorcycle シリーズ電動スクーター用のリン酸鉄リチウム電池のパラメーターを示します。 このシリーズのすべてのバッテリーの定格電圧は 48 V です。最小公称容量は 9 Ah、重量は 4 kg です。 最大容量値は90Ah、重量は40kgです。 1 つの要素の寸法は 7.5x67x220 mm です。
表 8. 電動バイク シリーズのバッテリーパラメータ
| 名前 | 電圧、V | 容量、ああ | 重量、kg |
| 48 | 9 | 4 | |
| 48 | 36 | 16 | |
| 48 | 54 | 24 | |
| 48 | 90 | 40 |
LiFePO4電池の特性比較
定常サイクルモードの小規模電力施設では、リン酸鉄リチウム電池は深放電の可能性と多数の充放電サイクルにより、施設の保守において目に見える利点をもたらします。
バッテリーモジュールには、過電圧、低充電、高電流に対する保護機能が組み込まれています。 鉛蓄電池で動作するインバーターや充電器など、すべてのデバイスと互換性があります。 リン酸鉄リチウム電池の価格は、最初はかなり高いように思えます。 ただし、サイクリングモードで動作させるためのバッテリー容量を計算すると、LiFePO4 バッテリーを使用する場合、鉛酸バッテリー (鉛を含む) に比べて約 2 ～ 2.5 倍の容量のバッテリーで十分であることがわかります。ヘリウム）。 これは、リン酸鉄リチウム電池が鉛酸電池よりも高い電流で充電できるため可能です (鉛酸電池の一般的な 0.1 ～ 0.2C に対して 1C)。 その結果、たとえば、アレイの出力電流と必要な充電時間が同じであるソーラーパネルのアレイを、鉛蓄電池より容量の少ないリン酸鉄リチウム電池に搭載することができます。 特に充放電サイクルに必要なリソースが平均して一桁大きいため、放電あたりの容量の低下は充電サイクルの高速化によって補われます。 これに加えて、再充電サイクル中の容量の低下が大幅に遅くなります。
例を考えてみましょう。以前にサイクリング モードで鉛酸 AGM / GEL 150 Ah バッテリーを使用していた場合、容量が 60 Ah の LiFePO4 バッテリーは、性能を損なうことなく交換するのに十分です。1 ～ 2.5 を正しく計算すると、コストはLiFePO4 バッテリーの充電量は、鉛酸バッテリーよりわずか 25 ～ 35% 高いだけです。 同時に、リン酸鉄リチウム電池は、鉛蓄電池と比較して、平均して優れた性能特性を備えています。
蓄積とその後の同じ放電電流での放電のモードでは、リン酸鉄リチウム電池は 2.5 倍の容量の利点を提供できます。これは例で示すのが簡単です。
原則として、バッテリー容量は、主エネルギーが供給されない可能性のある時間と負荷の消費電力に基づいて選択されます。
たとえば、2 kW の負荷に 1 時間電力を供給する必要がある場合、それに応じて少なくとも 2 kWh のエネルギー予備が必要となり、このシステムはサイクリック モードで 6 か月以上正常に機能する必要があります。 （日中、夕方に充電 - ランク）。 出力電圧 48 V のバッテリーまたはバッテリー セットの場合、必要な設計容量は約 42 Ah、放電電流は約 1 C (42 A) になります。 ただし、この例では、放電は定電流ではなく定電力として考慮する必要があり、バッテリーが放電すると放電電流が増加することに注意してください。 一定電力（2 kW）の放電モードでは、鉛酸バッテリー（48 V / 40 Ah）は 30 分以内しか動作しません（深放電 - 最大 40.8 V）。
鉛蓄電池で負荷を 1 時間安心して動作させるには、その容量は当初の計算値の約 2 倍の約 85 Ah になりますが、リン酸鉄蓄電池を 1C 以上の電流で放電しても、容量の大幅な減少につながり、公称レベルに留まります (図 3)。 このことから、2 種類のバッテリーの容量に 2 倍の差を達成できることがわかります。 鉛蓄電池をサイクリングモードで動作させると、その容量は150℃ですでに20％減少することも考慮する必要があります。 鉛蓄電池容量 102 Ah であれば、最初の 6 か月間は事前に設定したタスクの条件が満たされることがわかり、2 種類の電池では約 2.5 倍になります。
リン酸鉄リチウム電池は、強力な充電電流を容易に受け入れます。 したがって、（鉛蓄電池と比較して）3 倍強力な太陽電池アレイを搭載することで、2 ～ 4 時間に相当する短時間で充電できます。 また、深放電や慢性的な過充電に対する耐性を考慮すると、特にリン酸鉄リチウム電池の効率が 95% (鉛酸電池の 80% とは対照的に) と高いという事実を考慮すると、これらの電池は冬には不可欠です。これは、曇りや雨の天候では、これらのバッテリーの充電が速くなることを意味します (表 9)。
表 9. リン酸鉄リチウム電池と鉛蓄電池の比較
| パラメータ | リン酸鉄リチウム 電源システム |
従来のシステム 鉛バッテリー付き 深い放電 |
LiFePO4 の利点 |
| 動作有効サイクル数 | > 6000 (80% 放電時) | ~500 | サイクル数はかなり多くなります |
| セルバランシングシステム | 充電時と放電時に存在します | 不在 | 各セルの状態を自動制御 |
| セルレベルの過充電/過充電保護 | 100%マルチレベル制御 | ||
| システム障害時のバッテリー保護 | 100% (充放電電流を無効にする) | ||
| 電圧、電流、温度、セル抵抗センサーからのデータに基づいてバッテリーのエネルギー予備量を正確に計算 | 常時リアルタイム計算 | ||
| 急速充電機能 | はい（約15分） | いいえ | |
| バッテリーのメンテナンスが必要になる 充電された状態で |
いいえ | はい、そうでない場合 - プレート硫酸化 | 充電を維持する必要がないため、メンテナンスの手間が省けます |
| LiFePO4 の場合は 70%、鉛バッテリーの場合は 50% の毎日のフルサイクルでの推定耐用年数 (理想的な条件下)、年 | 15 | ~4 | 少なくとも4倍高い |
| 動作温度範囲、°C | -20…60 | 推奨温度：20℃ | 暖房のない部屋にも電源システムを設置可能 |
| 高温（30℃以上）の影響 | 使用温度範囲の上限まで許容動作 | 急速な劣化 | バッテリーセルは非常に高い温度に耐えます |
| カレンダー寿命（バッファモードまたはホールドモード） | 限定されない | いずれにしてもプレートは劣化するため制限されます | 大きな勝利 |
| 既存の蓄積ユニットに容量を追加する機能 | はい | バランスが崩れるのでお勧めしません | 追加コストをかけずに段階的に最新化と拡張が可能 |
| バッテリーアセンブリ内の1つまたは複数の損傷したセルを交換可能 | はい、バランシングシステムがあるため、 | ||
結論
サイクリングモードでは、エネルギーと動作パラメータを達成するには鉛蓄電池よりも約 2 倍少ない容量で十分であるため、リン酸鉄リチウム電池の使用がより有益です。 同様に価値があるのは、過少充電に対する感度の高さ、効率の向上、大電流での加速充電です。
リン酸鉄リチウム電池は、日照時間の短い太陽光発電システムでの使用が推奨されており、これはロシア中央部、北部地域、山岳地帯で特に重要です。 リン酸鉄リチウム電池は耐用年数が長い（「充放電」サイクルが多い）ため、メンテナンスと交換のコストを大幅に削減できます。これは、自動気象監視ステーションや携帯電話の非常用電源システムなどに当てはまります。通信基地局。 予定されているバッテリ交換の間隔を延長すると、保守員の給与と旅費が節約されます (特に、機器が手の届きにくい場所に設置されている場合)。 メンテナンスの諸経費が低いため、リン酸鉄リチウム電池の比較的高価なコストを十分に補うことができます。
このタイプの電池は、電気通信技術 (基本的な電気通信機器およびモバイル機器)、無停電電源装置、非常用電源システム、電気駆動装置および電気自動車用の電源システムにもうまく使用できます。
バッテリー メーカーである EEBM は、厳格な製品品質管理を維持しており、顧客の要件に応じてカスタム バッテリー アセンブリを製造することができます。
文学
- http://www.eemb.com。
- http://www.eemb.com/products/rechargeable_battery/lifepo4_battery/lifepo4_battery.html。
LiFePO4バッテリーとは
LiFePO4 は、カンラン石科の天然鉱物です。 LiFePO4 電池の誕生は 1996 年と考えられており、電池電極への LiFePO4 の使用がテキサス大学で初めて提案されました。 このミネラルは無毒で比較的安価で、天然に存在します。
LiFEPO4 はリチウム電池のサブセットであり、リチウム電池と同じ発電技術を使用していますが、100% リチウム (リチウムイオン) 電池ではありません。
この技術が比較的最近登場したという事実により、LiFEPO4 バッテリーの品質を評価するための単一の基準はなく、また、私たちが慣れ親しんでいる鉛酸バッテリーとの直接の類似性もありません。
LFTP バッテリーには単一の規格がないため、市場にはさまざまな種類の LFP セルがあり、それらを使用したさまざまな特性と内部化学構造を持つバッテリーが存在します。これらはすべて LFP またはリチウムバッテリーと呼ばれていますが、動作方法は異なります。 私たちは、その巨大さを受け入れようとすることなく、バッテリーが確実に実行できることに焦点を当てます。
Aliant リン酸鉄リチウム バッテリーには、次のような実用的な利点があります。
- 寸法 - バッテリーは鉛類似品に比べて 3 分の 1 なので、たった 3 つのバッテリーでオートバイの全モデル範囲をカバーできます。
- バッテリーの自己放電は 1 日あたり 0.05% 未満です。 再充電せずに 1 年間安全に棚に置いておくことができ、エンジンを始動して 100% に近い状態まで充電しても特性を失うことはありません。
- バッテリー端子の電圧が 9.5V を下回らない限り、その後の性能に重大な影響を与えることなく放電状態になっても構いません。バッテリー端子の電圧が 9.5V を下回らない限り、バッテリーは充電して元の状態に戻すことができます。
- バッテリーに組み込まれた BMS (バッテリー管理システム - バッテリー管理システム) コントローラーを使用して、内部の 4 つのセルすべてを均一に充電します。 バッテリー内には 4 つのセルが直列に接続されており、それぞれ 3.3V、公称電圧は 13.3V ですが、バッテリーは 2 つの端子を通じて充電されます。 この充電方法は鉛バッテリーには適していますが、LFP には適していません。内部セルは常に過充電されており、故障の可能性が高くなります。直列接続された LFP セルが均等に充電されるように、電子回路が組み込まれています。 2つの端子に来る充電をバッテリー内の4つのセルで均等に分配するバッテリー
リチウムイオン電池や鉛電池を上回る膨大な数の充電サイクル、
バッテリーは、70% の放電状態から 3000 回の充電サイクル、80% の放電状態から 2000 回の充電サイクルに耐え、最長 7 年間のバッテリー寿命を実現します。ALIANT バッテリーには無条件の 2 年間保証が付いています。 平均して、バッテリーは 12,000 回のスターター始動に耐えられると評価されています。
スターター電流が高いため、-18C ではバッテリーは平均的な新品の鉛バッテリーに相当する電力をスターターに供給しますが、+23C ではスターターが供給できる電力は鉛バッテリーの 2 倍になります。 エンジン始動時に高出力がすぐに感じられ、スターターは新品の鉛バッテリーのように素早く回転します。
重量 - ALIANT バッテリーは鉛の 5 倍軽い
高速充電 - 平均して、バッテリーは最初の 2 分間に 50% 充電され、30 分以内に 100% 充電されます。つまり、30 分間の運転後にバッテリーは 100% 充電されます。 実際、バッテリーは常に 100% 充電されています
安定した放電電圧 - 放電中、バッテリーは最後まで 13.2V 付近の電圧を維持します。その後、放電後に電圧が急激に低下します。 - バッテリーの充電量が 40% 残っていると、スターターがすぐに回転します。
安定した放電電圧 - 放電中、バッテリーは最後まで 13.2V 付近の電圧を保持しますが、放電後は急激な電圧降下が発生します。
超低温で作業します。 当社は超低温でのバッテリー性能に特に重点を置いており、他のメーカーのLFPバッテリーを使用した経験豊富なライダーの中には、LFPバッテリーの性能が温度とともに急激に低下することに気づいた人もいます。 したがって、+3度では、スターターの活発な回転はなくなり、マイナスでは、バッテリーは「スリープ状態」になり、エネルギーが戻って暖機後にのみ目覚めます。 特殊な化学反応により、当社のバッテリーにはこの欠点がありません。 -18℃でバッテリーが発する電力はほぼ2倍に低下しますが、スターターを勢いよく回すにはまだ十分です。 バッテリーは-30℃までの温度で動作するように設計されており、-3℃以上の温度ではバッテリーに余剰電力が生じます。 -18℃から-30℃の温度範囲では、バッテリーはスターターを回転させますが、半分放電した鉛バッテリーのように感じます。
どの位置でも動作し、バッテリーには液体が含まれていないため、ゲル電池と同様にどの位置でも使用できます。
広い温度範囲 - -30С ～ +60С
LiFePO4 バッテリーと鉛類似電池の基本的な物理的違い
前述したように、LiFePO4 バッテリーと鉛バッテリーは化学的性質が異なるため、バッテリーを理解するには、その違いを知る必要があります。
主な違いは容量に関するものです。 バッテリーの違いは例によって理解できます。スターターを LiFEP04 バッテリーと鉛バッテリーに接続して回転を開始すると、同時に LiFEPO4 バッテリーはスターターをほぼ 1.5 回多く回転させます。以前に鉛バッテリーを使用したことがある場合は、バッテリーに多くの充電が残っているという印象を持つでしょうが、実際にはバッテリーはすでにほぼ放電している可能性があります。回転速度の低下は鉛バッテリーの場合のようにスムーズに発生せず、電圧が 12v を下回った後に急激に発生します。 7A / hの鉛バッテリーと同様の容量のLiFEPO4バッテリーを使用すると、最初の10分間で完全に空になるまでのスターターの回転数（実際には負荷）はLiFEP04の方がはるかに大きくなります。ただし、次の 5 分でバッテリーが消耗しますが、鉛バッテリーでスターターを最大 20 分間回転させることができます。 したがって、発電機が故障している場合を除いて、-18℃からの温度での寿命の実際のすべてのケースにおいて、LiFEPO4 バッテリーは鉛バッテリーよりも優れています。 この場合、発電機を使用しない場合、鉛バッテリーは LiFePO4 よりも長く持続できます。
過電圧。 充電電圧が許容限度を超えると、LiFEPO4 バッテリーと鉛酸バッテリーの動作が異なります。 鉛蓄電池が沸騰し始めます。 LIFEPO4 バッテリーでは不可逆的な化学反応が起こります。 市場には、LIFEPO4 バッテリーを破壊するような電圧を与えるオートバイはありません。ただし、非常にまれなケースとして、レギュレーター リレーが故障し、バッテリー端子の電圧が 15 ～ 60 V の範囲になることがあります。 - LIFEP04 バッテリーは損傷します。
温度。 LIFEP04 バッテリーは低温を好みません。当社のバッテリーでは、-30℃ までの温度で動作できる特別なセルを使用していますが、-18℃ を超えると、LIFEPO4 バッテリーの性能が低下し、鉛バッテリーの方が発電量が多くなります。 。 セル内の特殊な化学的性質がなければ、+4 度の LIFEPO4 でバッテリーの性能が低下します。
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箱から出してテストされたバッテリー電圧:
健康検査:
XML-T6で手持ちの懐中電灯の電池の動作を確認してみます。
標準サイズのバッテリーで、懐中電灯にぴったり収まります。
XML-T6 ベースの懐中電灯では、デザイン上の特徴 (プラス側に突起がない) が作業に支障をきたすことはありませんでした。
スプリングの存在のおかげで、
バッテリーが単純にプラス接点に到達していない場合:
最初はネジを緩めてバッテリーコンパートメントを分解しようとしましたが、ネジが緩まず、壊して接着する必要がありました。
では、LiFePo4 とは何でしょうか?
ウィキペディアの記事では、LiFePo4 は、7A で 15 分の充電速度、-30C までの耐寒性、最大 60A の巨大な反動電流、長寿命、耐久性といった優れた特性を備えた一種の天才であると紹介されています。 LiFe の詳細については、リチウム ポリマーとリン酸リチウムを比較する rcdesign の翻訳記事を参照してください。
LiFePo4 のテストに移りましょう。
LiFe モードをサポートする IMAX B6:
最初のバッテリーテスト - 放電
「箱から出した」バッテリーを再充電し、0.5A（約0.5Cに相当）の電流で放電を実行します。その結果、約1055mAhが得られました。
3 つのうちの最高値ですが、残りは最大 1A の電流で放電/充電しました (電流 1A および FastCharge 1A モード)。
LogView v2.7.5 を使用して取得された放電グラフ。設定は、IMAX B6 に関する Habr 記事のプリセットから取得されています。
最初のバッテリーテスト - 充電
FastCharge 1A 方式を使用して IMAX B6 を充電します。
署名内のテストの説明を参照してください。
結論
私は次のような結論を出しました
長所:
*耐霜性、
*急速充電1秒。
マイナス点:
※容量が小さい（1000mAh）ため、動作時間は短くなります。
特徴:
※特別な充電が必要です（私はIMAX B6を持っているのでマイナスとしてカウントしません）。
* UPD - LiFePo4 電圧は LiIon よりも大幅に低くなります (3.2 対 3.6)。 一部のライトは明るさが大幅に低下します。
* UPD 2 (2013.03.09) - 低不足電圧カットオフ (2.7V) を備えたダイレクト ドライブ ライトと併用する必要があります。
左側の懐中電灯は、LiFePo4 では LiIon よりも明るく輝きませんが、右側の懐中電灯はそれほど明るさを失いません。
更新 2013.03.09負の温度での放電グラフ:
耐霜性 LiFePo4 18650 1000mAh バッテリー (ダイレクトドライブ付き懐中電灯用)
多くの人はすでに 18650 電池を搭載した「強力な」懐中電灯を購入していますが、そのような場合、通常のリチウムイオン電池は低温では動作せず、動作したとしても長時間動作しません。
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販売されたバッテリーと VistaBattery の顧客記録 (ドライブ上のもの)
これらのバッテリーを他のバッテリーと区別する特徴の簡単な選択。
主な利点:
- 効率が良い (電圧差 1V で 80% の容量が得られます)
- 1V 未満の電圧降下での高い反動電流。鉛の場合、9V でのスターター スクロールが標準とみなされ、12V 未満では発生しません。
- 弱い自己放電 (3 年で 5% の充電損失)
-急速充電 (発電機とバッテリー自体の容量によって異なりますが、約 15 ～ 20 分でバッテリーを 0 ～ 80% まで充電します)
- 軽量 (たとえば、同じ反動電流の場合、1.8 kg と 15 kg)
- 2000 回のフル充放電サイクル (ゼロまで放電し、再びフルまで放電するなど、容量を損失することなく 2000 回繰り返します!)
- 耐霜性。 -25℃までの温度条件での作業
しかし、デメリットもあります。
-コスト（アメリカの要素と丘の向こうで買ったもの）
- 鉛酸との併用は不可能（上で書いたように、12.3鉛 - 13.5鉄鉄酸塩の電位差のため）
- 水中での作業は不可能（コンパウンドに注ぐことによって決定）は、プラスチック密閉ケースに切り替えることによって決定されました
特徴:
ドリフト、ラリー、リング、日常業務：
4.4Ah - 190*170*60mm、1.2kg、公称260A、ピーク475A
8Ah - 190*170*60mm、1.5kg、公称260A、ピーク510A
20Ah - 280*230*100mm、3kg、公称300A、ピーク500A
トロフィー、カーオーディオ、遠征:
40Ah - 280*230*100mm、5kg、公称600A、ピーク1000A
80Ah - 280*230*160mm、10kg、公称1000A、ピーク5000A
既存のプロジェクトで最も快適に設置できるよう、コンテナ、ケース、結論などのバリエーションも可能です。
トロフィーでの操作:
練習が示しているように、Dzhimnikのような軽量SUVでは、20A / hは素晴らしい気分です。 極端で重いカテゴリーの場合は、それでも自分自身と白鳥を好きなだけ止める必要がない40A / hをお勧めします。 株のパフォーマンスは非常に良いです。 20Ah = 55Ah オプティマ
80Ah= 300Ah以上のリード
価格
4.4Ah - 15.000r
20Ah - 25.000r
40Ah - 40.000r
80Ah - 60.000r
160Ah - 110.000r
保証と寿命:
- 私の保証は質問なしで1年間です
-5 年間の技術サポート (テスト要素、状態の監視、メンテナンス)
- 耐用年数は10年です。 量産が開始されたのは 2006 年になってからであり、これ以外に老衰で亡くなった人は一人もいません。
製品全体が供給されます。 製造は顧客と合意します（使用の性質、強化タイヤ、ワイヤー、端子の形での要件、空気圧継手の入力、およびその他の要件）。 すべてのバッテリーは、耐衝撃性、密閉性、検査済みの IP67 クラスの筐体で提供されます。
1 つのクライアントに対して 1 つのソリューション。 これは大量生産ではなく、個別のアプローチです。
#Vistaバッテリー
Vladekin › ブログ › LiFePo4 バッテリー
DRIVE2 の Vladekin ユーザー ブログ。 プロジェクト「21世紀のアキュムレーター」の複製ページへようこそ。 VistaBattery」、これでテストのメインサイクルが完了しました。 この技術を使用して製造されたバッテリーは、さまざまな条件や状況でテストされています。 テストの簡単な選択: - Yegor2 の最小バッテリーのテスト - 実験室のバッテリー テスト ...
彼らは組み立てや診断のために頻繁にバッテリーを私たちに持ち込むようになりました。 LiFePO4とても安く買えました。 このような事件の後、そのような落とし穴を認識するために、このテーマについて記事を書いてほしいとの要望が多く寄せられました。 シリーズのモーターホイールを操作できないバッテリーを購入したのは残念なことかもしれません マジックパイ (1500W)全力で。
この記事ではバッテリーを比較します。 ゴールデンモーターのLiFePo4-48V-10Ahと 低品質のバッテリー(時々、この名前の下に、単に通常の内容が隠されているだけです。 リチウムイオン).
パラメータ
LiFePo4-48V-10Ah
品質
LiFePo4-48V-10Ah
低品質
(または偽物)
寸法
36.0×15×8.4cm
36.0×14×7.4cm
両側で1 cm小さくなり、購入者の観点からは、スペースが少なくて済むという利点があるようです。
物理学の観点から見ると、同じ性能特性を持ちながら、体積は 17% 小さくなります。 異なる素材で作られています。
1kg軽くなり、購入者からするとプラスになるようです。 重さが軽くなります。
連続放電電流、A
20Aは1000Wです、25A-1200 W - 低パフォーマンス
放電電力（一定）
750、1000、1200W
控えめな電力定格
最大放電電流、A
低いピーク電流
最大放電電力
750、1500、1700W
低いピーク電力
充電電圧
充電器の電圧が異なります。
54ボルトはリチウムイオン/リポです- 気をつけて！
充電電流
内部抵抗の高いセルを破壊しないように、ゆっくりと充電します。
充放電サイクル
細胞の寿命は短い
そのようなバッテリーの販売者を考えてみましょう。 上の表にすでに示されているように、あなた自身で結論を導き出すことができます。これらはまさにあなたが必要とする特性ですか?
このような販売者の所在地については、恒久的な所在地を持たないことがよくあります。
1) 「住所での事前の合意がある場合にのみ、注文を受け取ることができます。 」。 彼らはそこで働いていて、あなたに会いに行くために車で来るつもりはありませんか?
2) 「住所: ロシア、モスクワ」。 この文言があれば、赤の広場でもどこでも会えます。 通常、地下鉄の近くの車の中で会います。 車に座ってバッテリー（識別シールなし）を手に持ったとき、まだ探したくない、と思い、どこかに出かけますが、偶然を頼りに購入に同意します。 何か問題が起こった場合、必ず見つけられると確信していますか？ それでもレシートがない場合、どうやって購入を証明できるのでしょうか?
不誠実な販売者を特定する方法:
- Yandex でレビューを検索します:「Site_name reviews」および「Name_legal entities reviews」。
- Google でレビューを検索します:「Site_name reviews」および「Legal_entity_name reviews」。
- 業界フォーラム (電気輸送、自転車ショップ) のレビューを検索します。
- ドメインが登録されている場合は、ドメインを確認してください。
ほとんどの場合、そのような販売者は保証については何も書いていません（実際、最初は何も約束しません）。 または 2 週間の保証 - たとえリチウムイオンが滑ったとしても、この期間中は、たとえ許容電流を超えて動作したとしても、劣化する時間がありません。 彼らはまた、1年間の保証を書くこともできます（見つけた場合）。 中には自分が何を売っているのかさえ分かっていない販売者もいます。 保証書を求めてください！
さらに、バッテリーを組み立てる LiFePO4 セルとは何なのかをお読みください。 ほとんどの場合、10Ah、12Ahの角柱要素があります。 LiFePO4-13Ahはありません！彼らがそのような容量を書いているなら、これは間違いなくそうではありません LiFePO4そして彼らはあなたを安く騙そうとします リチウムイオン。 バッテリーが非長方形の奇妙な形状をしている場合、メーカーはどのようにして長方形の要素をバッテリーにしっかりと押し込むことができるかを考えてください。
彼らはすでにそのようなものを持って私たちに来ました - 以下は比較のための写真です（購入者は彼が持っていると確信していました） LiFePO4ただし、バッテリーには HIT の化学的性質に関するステッカーはなく、定格電圧と容量のみが記載されています)。
そしてそれを知っている人もいる スリップしたリチウムイオンそのような場合（運転中の自然発火 - 燃えている円筒形の要素が見える）の後：
さらに、中国には使用済みバッテリーの買い手が存在し、彼らはそれらを分別し、良品は手頃な価格で、中程度のものは安く、死んだセルはスクラップとして処分されます。 他のバイヤーがそれらを買い占めてガレージにバッテリーを集め、Aliexpressで平然と販売します（これは通常のアグリゲーターであるYandexマーケットの類似物です）、そこでは誰も品質をチェックしません、主なことは、年会費を支払うことです。配置。 時々、あなたは（あなたが思うに大きな工場に）来るのですが、そこにはコールセンターしかなく、あなたがその工場に行きたいと頼むと、彼らは7〜10日間のパスを作る必要があると言います（彼らはあなたが行かれないことを知っています）そんなに長く待ちませんよ）。
内部抵抗を測定する場合にのみ bu セルを識別することができます。 使用回数が増えると内部抵抗が増加します。 しかし、誰がそれを測定し、あなたに見せてくれるでしょうか？
まとめ: 事前警告は事前に警告されています。 安く買えた喜びはすぐに失望の苦しさに取って代わられます。 ショッピングをお楽しみください！
LiFePO4 バッテリー購入時の落とし穴
この記事では、LiFePO4 (リン酸鉄リチウム) バッテリーを購入する際の落とし穴、間違い、ニュアンスについて説明しています。 特性の表。 購入時に失敗しないことは何ですか？
最新の機器は日に日に複雑かつ強力になっています。 高い技術水準により、バッテリーに対する要求が高まっており、高性能、エネルギー効率を兼ね備え、電力供給量を増加させる必要があります。
新しいタイプの電気機器の生産への導入、技術プロセスの加速、これらすべてにより電源の要件が増大しており、最新のバッテリーでは常にそれらを満たせるとは限りません。 この問題を解決するために、メーカーはリチウムイオン技術を改良する道を歩んできました。 こうして、リチウムイオン電池の思想的子孫であるリン酸鉄リチウムが誕生しました。
歴史的参照
カンラン石族の天然鉱物である LiFePO4 (LFP) は、リチウムイオン電源を改善する方法を模索していたテキサス大学の科学者ジョン・グッドイナフによって 1996 年に初めて発見されました。 この鉱物は、当時知られていたすべての電極よりも毒性が低く、熱安定性が高いことは注目に値します。
また、自然な環境で出会い、費用も安く済みました。 LiFePO4 ベースの電極の主な欠点は電気容量が小さいことであり、そのためリン酸鉄リチウム電池は開発されなくなりました。
この方向の研究は 2003 年に再開されました。科学者のチームは、当時最先端のリチウムイオン電池に代わる根本的に新しい電池の作成に取り組みました。 Motorola や Qualcomm などの大企業がこのプロジェクトに興味を持ち、LiFePO4 正極セルを備えた電池の登場が加速しました。
LiFePO4ベースのバッテリー
私たちに馴染みのあるリチウムイオン電池と同じ発電技術を利用したタイプです。 ただし、それらの間には多くの重要な違いもあります。 まず、独自のタイプの BMS の使用です。これは、電池を過充電や激しい放電から保護し、耐用年数を延ばし、エネルギー源をより安定させる制御システムです。
第二に、LiFePO4 は、LiCoO2 とは異なり、毒性が低いです。 この事実により、環境汚染に関連する多くの問題を回避することが可能になりました。 特に、バッテリーが不適切に廃棄された場合の大気中へのコバルトの排出を削減します。
最後に、統一された規格がないため、LFP 要素の化学組成は異なり、それがモデルの技術的特性に広範囲にわたるばらつきを引き起こします。 さらに、これらの電源のメンテナンスはより複雑であり、特定のルールに従う必要があります。
仕様
48 ボルト、36 ボルト、および 60 ボルトのリン酸鉄リチウム電池は、1 つの LFP セクションの最大電圧が 3.65 V を超えることができないため、個々のセルを直列に接続することによって製造されます。したがって、各電池の技術指標は大幅に変化する可能性があります。互いに異なります - それはすべてアセンブリと特定の化学組成に依存します。
技術的特性を分析するために、1 つの個々のセルの公称値を提示します。
Everexceed バッテリーでは、個々のセルの機能が最大限に発揮されます。 Everexceed リン酸鉄リチウム電池は長寿命です。 合計で、最大 20% の容量損失で最大 4,000 回の充放電サイクルに耐えることができ、エネルギー予備の補充は 12 分で行われます。 これを考慮すると、Everexceed バッテリーは LFP セルの最も代表的なものの 1 つであると結論付けることができます。
長所と短所
リン酸鉄リチウム電池を他の代表的な電池と有利に区別する主な利点は、耐久性です。 このような要素は、電気レベルが30％に低下した場合には3000回以上、20％に低下した場合には2000回以上の充放電サイクルに耐えることができます。 これにより、バッテリーの平均寿命は約 7 年になります。
安定した充電電流は、LFP セルの 2 番目の重要な利点です。 出力電圧は、電荷が完全になくなるまで 3.2V のままです。 これにより、配線図が簡素化され、電圧レギュレータが不要になります。
3 番目の利点は、ピーク電流が高いことです。 バッテリーのこの特性により、超低温でも最大の電力を供給できます。 この特性により、自動車メーカーはガソリンおよびディーゼルエンジンを始動するための主要なエネルギー源としてリン酸鉄リチウム電池を使用するようになりました。
LiFePO4 バッテリーには、ここに挙げたすべての利点に加えて、質量とサイズが大きいという重大な欠点が 1 つあります。 これにより、特定の種類の機械や電気機器での使用が制限されます。
操作機能
既製のリン酸リチウム電池を購入すれば、メンテナンスや操作に問題はありません。 これは、メーカーが過充電を許可せず、素子が極度に低いレベルまで放電することを許可しないような素子に BMS ボードを組み込んでいるという事実によるものです。
ただし、別のセル (単三電池など) を購入した場合は、充電レベルを自分で監視する必要があります。 充電が臨界レベル (2.00 V 未満) を下回ると、容量も急速に低下し始め、セルを再充電できなくなります。 逆に、過充電 (3.75 V 以上) を許可すると、放出されたガスによってセルが単純に膨張します。
同様のバッテリーを電気自動車に使用している場合は、100% 充電した後、バッテリーを切断する必要があります。そうしないと、電流の過飽和によりバッテリーが膨張します。
運用ルール
リチウムリン電池をサイクリック モードではなくバッファ モードで使用する予定がある場合 (たとえば、UPS 電源として、または太陽電池と組み合わせて使用する場合)、充電レベルを 3.40 まで下げるように注意する必要があります。 3.45 V。このタスクへの対処は、自動モードで最初にエネルギー予備を完全に補充し、次に電圧レベルを下げる「スマート」充電器によって支援されます。
動作中は、セルのバランスを監視するか、特別なバランスボードを使用する必要があります（電気自動車のバッテリーにはすでに組み込まれています）。 セルの不均衡とは、デバイスの全体的な電圧が公称レベルに保たれているにもかかわらず、セルの電圧が異なる状態になることです。
各部の抵抗値の違いや接触不良によっても同様の現象が発生します。 セルの電圧が異なる場合、充電と放電が不均一になり、バッテリ寿命が大幅に短くなります。
バッテリーの試運転
個々のセルから組み立てられたリチウムリン電池を使用する前に、各セクションの充電レベルが異なる可能性があるため、システムのバランスに注意する必要があります。 これを行うには、すべてのコンポーネントが互いに並列に接続され、整流器と充電器に接続されます。 この方法で接続されたセルは 3.6 V に充電する必要があります。
電動自転車にリン酸鉄リチウム電池を使用すると、動作の最初の数分間で電池が最大電力を生成し、その後充電が 3.3 ～ 3.0 V のレベルまで急速に低下することにおそらくお気づきでしょう。これは通常のバッテリー動作であるためです。 実際、その主な容量（約90％）はまさにこの範囲内にあります。
結論
効率は他のバッテリーより20〜30%高いです。 同時に、他の電源よりも 2 ～ 3 年長く使用でき、動作期間全体を通じて安定した電流を供給します。 これらすべてが、提示された要素を好意的に強調します。
しかし、ほとんどの人は今後もリン酸鉄リチウム電池を無視するでしょう。 バッテリーの長所と短所は、その価格の前に見劣りします。価格は、私たちによく知られている鉛蓄電池の 5 ～ 6 倍です。 このような車用バッテリーのコストは平均約26,000ルーブルです。
