Ngày nay, có một số lượng lớn pin với các loại hóa học khác nhau. Loại pin phổ biến nhất hiện nay là lithium-ion. Nhóm này cũng bao gồm pin lithium-sắt-phosphate (ferrophosphate). Mặc dù tất cả các loại pin trong danh mục này đều giống nhau về thông số kỹ thuật, nhưng pin lithium iron phosphate có các tính năng độc đáo riêng để phân biệt với các loại pin khác được sản xuất bằng công nghệ lithium-ion.
Câu chuyện về việc phát hiện ra pin lithium iron phosphate
Người phát minh ra pin LiFePO4 là John Goodenough, người đã làm việc vào năm 1996 tại Đại học Texas về vật liệu cực âm mới cho pin lithium-ion. Giáo sư đã cố gắng tạo ra một loại vật liệu rẻ hơn, ít độc tính hơn và độ ổn định nhiệt cao. Trong số những thiếu sót của pin sử dụng cực âm mới là dung lượng thấp hơn.
Không ai quan tâm đến phát minh của John Goodenough, nhưng vào năm 2003 A 123 Systems đã quyết định phát triển công nghệ này, cho rằng nó khá hứa hẹn. Nhiều tập đoàn lớn đã trở thành nhà đầu tư vào công nghệ này - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Đặc điểm của pin LiFePO4
Điện áp của pin ferrophosphate giống như điện áp của các loại pin công nghệ lithium-ion khác. Điện áp định mức phụ thuộc vào kích thước của pin (kích thước, hệ số hình thức). Đối với pin 18 650, đây là 3,7 vôn, cho 10 440 (ngón tay út) - 3,2, cho 24 330 - 3,6.
Đối với hầu hết tất cả các loại pin, điện áp giảm dần trong quá trình phóng điện. Một trong những tính năng độc đáo là sự ổn định điện áp khi làm việc với pin LiFePO4. Pin được sản xuất bằng công nghệ niken (niken-cadmium, niken-kim loại hyđrua) có các đặc tính điện áp tương tự như các loại pin này.
Tùy thuộc vào kích thước, pin lithium iron phosphate có thể cung cấp từ 3.0 đến 3.2 volt cho đến khi được xả hoàn toàn. Đặc tính này mang lại nhiều lợi thế hơn cho các loại pin này khi được sử dụng trong mạch, vì nó thực tế loại bỏ nhu cầu điều chỉnh điện áp.
Điện áp xả đầy đủ là 2.0 volt, giới hạn phóng điện thấp nhất được ghi nhận của bất kỳ loại pin công nghệ lithium nào. Những loại pin này dẫn đầu trongtuổi thọ sử dụng, tương đương với 2000 chu kỳ sạc và xả. Do cấu trúc hóa học an toàn, pin LiFePO4 có thể được sạc bằng phương pháp delta V gia tốc đặc biệt khi có dòng điện lớn tác động vào pin.
Nhiều pin không thể chịu được phương pháp sạc này, khiến chúng quá nóng và hư hỏng. Trong trường hợp pin lithium-iron-phosphate, không chỉ có thể sử dụng phương pháp này mà thậm chí còn được khuyến khích. Do đó, có những bộ sạc đặc biệt dành riêng cho việc sạc những loại pin như vậy. Tất nhiên, bộ sạc như vậy không thể được sử dụng trên pin có chất hóa học khác. Tùy thuộc vào yếu tố hình thức, pin lithium iron phosphate trên các bộ sạc này có thể được sạc đầy trong 15-30 phút.
Những phát triển gần đây trong lĩnh vực pin LiFePO4 cung cấp cho người dùng loại pin có dải nhiệt độ hoạt động được cải thiện. Nếu phạm vi hoạt động tiêu chuẩn của pin lithium-ion là -20 đến +20 độ C, thì pin lithium iron phosphate có thể hoạt động hoàn hảo trong phạm vi -30 đến +55. Sạc hoặc xả pin ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ được mô tả sẽ làm hỏng pin nghiêm trọng.
Pin lithium iron phosphate ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng lão hóa hơn nhiều so với các loại pin lithium-ion khác. Lão hóa là sự mất dung lượng tự nhiên theo thời gian, không phụ thuộc vào việc sử dụng pin hayđang lên kệ. Để so sánh, tất cả các loại pin lithium-ion đều mất khoảng 10% dung lượng mỗi năm. Lithium sắt phosphate chỉ mất 1,5%.
Nhược điểm của những loại pin này là dung lượng thấp hơn, ít hơn 14% (hoặc hơn) so với các loại pin lithium-ion khác.
Pin Ferrophosphate an toàn
Loại pin này được coi là một trong những loại pin an toàn nhất trong số tất cả các loại pin hiện có. Pin LiFePO4 Lithium Phosphate có hóa học rất ổn định và có thể chịu tải nặng tốt khi phóng điện (trong hoạt động có điện trở thấp) và sạc (khi sạc pin với dòng điện cao).
Do phốt phát an toàn về mặt hóa học, những loại pin này dễ thải bỏ hơn sau khi chúng đã xử lý hết nguồn của chúng. Nhiều loại pin có hóa chất nguy hiểm (chẳng hạn như Lithium-Cob alt) phải trải qua các quy trình tái chế bổ sung để loại bỏ nguy cơ môi trường của chúng.
Sạc pin lithium iron phosphate
Một trong những lý do thu hút sự quan tâm thương mại của các nhà đầu tư đối với hóa học ferrophosphate là khả năng sạc nhanh, do tính ổn định của nó. Ngay sau khi tổ chức phát hành băng tải của pin LiFePO4, chúng được định vị là loại pin có thể sạc nhanh.
Bộ sạc đặc biệt đã được sản xuất cho mục đích này. Như đã đề cập ở trên, bộ sạc như vậy không thể được sử dụng trên các loại pin khác, vì điều này sẽ làm cho chúng quá nóng và sẽ làm hỏng rất nhiềuhọ.
Bộ sạc đặc biệt cho những loại pin này có thể sạc chúng trong 12-15 phút. Pin Ferrophosphate cũng có thể được sạc bằng bộ sạc thông thường. Ngoài ra còn có các tùy chọn bộ sạc kết hợp với cả hai chế độ sạc. Tất nhiên, lựa chọn tốt nhất sẽ là sử dụng bộ sạc thông minh với nhiều tùy chọn để kiểm soát quá trình sạc.
Thiết bị pin Lithium iron phosphate
Pin LiFePO4 lithium-iron-phosphate không có tính năng đặc biệt nào về cấu trúc bên trong so với các pin cùng loại trong công nghệ hóa học. Chỉ có một nguyên tố đã trải qua một sự thay đổi - một cực âm làm bằng sắt photphat. Vật liệu cực dương là Lithium (tất cả pin Lithium Ion đều có cực dương Lithium).
Hoạt động của bất kỳ loại pin nào đều dựa trên tính thuận nghịch của phản ứng hóa học. Nếu không, các quá trình xảy ra bên trong pin được gọi là quá trình oxy hóa và khử. Bất kỳ pin nào cũng bao gồm các điện cực - cực âm (cực âm) và cực dương (cộng). Ngoài ra, bên trong bất kỳ viên pin nào cũng có một chất phân tách - một vật liệu xốp được ngâm tẩm với một chất lỏng đặc biệt - một chất điện phân.
Khi hết pin, các ion lithium di chuyển qua bộ phân tách từ cực âm đến cực dương, tạo ra điện tích tích lũy (quá trình oxy hóa). Khi pin được sạc, các ion liti di chuyển theo hướng ngược lại từ cực dương sang cực âm, tích tụ điện tích (phục hồi).
Các loại pin lithium iron phosphate
Tất cả các loại pin về hóa học này có thể được chia thành bốn loại:
- HoànPin.
- Các ô lớn ở dạng song song.
- Tế bào nhỏ ở dạng ống song song (lăng kính - pin LiFePO4 ở 3.2 V).
- Ô (gói) đồng xu nhỏ.
- Pin hình trụ.
Pin và tế bào Lithium Iron Phosphate có thể có điện áp danh định khác nhau từ 12 đến 60 volt. Chúng vượt trội hơn các loại pin axit-chì truyền thống ở nhiều điểm: thời gian chu kỳ cao hơn nhiều, trọng lượng thấp hơn nhiều lần và chúng được sạc lại nhanh hơn nhiều lần.
Pin hình trụ trong hóa học này được sử dụng riêng lẻ và thành chuỗi. Kích thước của những viên pin hình trụ này rất khác nhau: từ 14.500 (loại ngón tay) đến 32.650.
Pin Lithium iron phosphate
Ắc quy Ferrophosphate cho xe đạp và xe điện đáng được quan tâm đặc biệt. Với việc phát minh ra catốt sắt-photphat mới, cùng với các loại pin khác dựa trên hóa học này, loại pin đặc biệt đã ra đời, do đặc tính cải tiến và trọng lượng nhẹ hơn, có thể được sử dụng thuận tiện ngay cả trên xe đạp thông thường. Những loại pin như vậy ngay lập tức trở nên phổ biến đối với những người hâm mộ nâng cấp xe đạp của họ.
Pin Lithium Iron Phosphate có thể cung cấp vài giờ đạp xe vô tư, đây là một đối thủ xứng tầm cho động cơ đốt trong, loại pin cũng thường được lắp trên xe đạp trước đây. Thông thường cho dữ liệumục đích, pin LiFePO4 48v được sử dụng, nhưng có thể mua pin cho 25, 36 và 60 volt.
Ứng dụng của pin ferrophosphate
Vai trò của pin trong hóa học này là rõ ràng mà không cần bình luận. Lăng kính được sử dụng cho các mục đích khác nhau - Pin LiFePO4 3, 2 v. Các tế bào lớn hơn được sử dụng làm phần tử của hệ thống đệm cho năng lượng mặt trời và tuabin gió. Pin Ferrophosphate được sử dụng tích cực trong việc chế tạo xe điện.
Pin dẹt loại nhỏ được sử dụng cho điện thoại, máy tính xách tay và máy tính bảng. Pin hình trụ có các dạng khác nhau được sử dụng cho súng hơi hạng nhẹ, thuốc lá điện tử, các kiểu máy điều khiển bằng sóng radio, v.v.
