Главная Безналичные

A123 LiFePO4 (Li-Fe) литий-фосфатные аккумуляторы. Lifepo4 аккумуляторы характеристики Типоразмеры lifepo4

01.08.2020

На сегодняшний день существует большое количество аккумуляторов с различными типами химии. Наиболее популярными аккумуляторами сегодня являются литий-ионные. К этой же группе относятся и литий-железо-фосфатные (феррофосфатные) аккумуляторы. Если все элементы питания, относящиеся к данной категории, в общем и целом похожи друг на друга по техническим характеристикам, то литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют свои уникальные особенности, выделяющие их среди других аккумуляторов, сделанных по литий-ионной технологии.

История открытия литий-железо-фосфатного аккумулятора

Изобретателем LiFePO4 аккумулятора является Джон Гуденаф, который работал в 1996 году в Техасском университете над созданием нового материала для катода под литий-ионные аккумуляторы. Профессору удалось создать материал, обладающий большей дешевизной, имеющий меньшую токсичность и высокую термоустойчивость. Среди недостатков элемента питания, в котором использовался новый катод, была меньшая емкость.

Изобретением Джона Гуденафа никто не интересовался, но в 2003 году компания A 123 Systems решила развить данную технологию, посчитав ее достаточно перспективной. Инвесторами данной технологии стали многие крупные корпорации - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.

Характеристика LiFePO4 аккумуляторов

Напряжение феррофосфатного аккумулятора такое же, как и у других элементов питания, относящихся к литий-ионной технологии. Номинальное напряжение зависит от габаритов аккумулятора (типоразмера, форм-фактора). Для элементов питания 18 650 это 3,7 вольт, для 10 440 (мизинчиковые) - 3,2, для 24 330 - 3,6.

Практически у всех аккумуляторов напряжение в процессе разрядки постепенно падает. Одной из уникальных особенностей является стабильность напряжения при работе у LiFePO4-аккумуляторов. Характеристики напряжения аналогичные этим имеют аккумуляторы, сделанные по никелевой технологии (никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные).

В зависимости от размера литий-железо-фосфатный аккумулятор способен выдавать от 3,0 до 3,2 вольт вплоть до полного разряда. Это свойство дает больше преимуществ для данных аккумуляторов при использовании их в цепях, так как практически сводит на нет необходимость регулирования напряжения.

Напряжение при полном разряде равно 2,0 вольтам, что является самой низкой зарегистрированной границей на разряд среди всех аккумуляторов на литиевой технологии. Данные аккумуляторы являются лидерами и в сроке службы, который приравнивается к 2000 циклам на заряд и разряд. Ввиду безопасности своей химической структуры LiFePO4-аккумуляторы есть возможность зарядить при помощи специального ускоренного метода дельта V, когда на аккумулятор подается большой ток.

Многие элементы питания не выдерживают зарядку по такому методу, что приводит к их чрезмерному нагреву и порче. В случае с литий-железо-фосфатными аккумуляторами использовать такой метод не просто можно, а даже рекомендуется. Поэтому специально для зарядки таких элементов питания существуют и особые зарядные устройства. Разумеется, такие зарядные устройства нельзя использовать на батарейках с другой химией. В зависимости от форм-фактора, литий-железо-фосфатные аккумуляторы на таких зарядных устройствах могут зарядиться полностью за 15-30 минут.

Последние разработки в области LiFePO4-аккумуляторов предлагают пользователю элементы питания с улучшенным диапазоном рабочих температур. Если стандартным диапазоном для литий-ионных аккумуляторов является работа от -20 до +20 градусов Цельсия, то литий-железо-фосфатные аккумуляторы могут отлично работать в диапазоне от -30 до +55. Зарядка или разрядка элемента питания при температурах выше или ниже описанных будет сильно портить батарейку.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы подвержены эффекту старения в гораздо меньшей степени по сравнению с другими литий-ионными аккумуляторами. Старение - это естественная потеря емкости со временем, которая не зависит от того, используется ли элемент питания или лежит на полочке. Для сравнения: все литий-ионные аккумуляторы теряют около 10 % емкости каждый год. Литий-железо-фосфатные же теряют всего 1,5 %.

Из минусов данных аккумуляторов стоит выделить меньшую емкость, которая на 14 % меньше (или около того), чем у других литий-ионных элементов питания.

Безопасность феррофосфатных аккумуляторов

Данный вид элементов питания считается одним из самых безопасных среди всех существующих видов аккумуляторов. LiFePO4 имеют очень стабильную химию, и способны хорошо выдерживать большие нагрузки при разряде (в работе с низким сопротивлением) и заряде (при зарядке аккумулятора большими токами).

За счет того, что фосфаты химически безопасны, данные батарейки легче утилизировать, после того как они отработают свой ресурс. Многие аккумуляторы на опасной химии (например, литий-кобальтовые) приходится подвергать дополнительным процессам утилизации, для того чтобы свести на нет их опасность для окружающей среды.

Зарядка литий-железо-фосфатных аккумуляторов

Одной из причин коммерческого интереса инвесторов к феррофосфатной химии стала возможность быстрой зарядки, вытекающая из ее стабильности. Сразу после организации конвейерного выпуска LiFePO4-аккумуляторов они позиционировались как элементы питания, которые можно быстро зарядить.

Для этой цели стали выпускаться специальные зарядные устройства. Как уже было написано выше, такие зарядные устройства нельзя использовать на других аккумуляторах, так как это вызовет их перегрев и будет сильно портить их.

Специальное для данных аккумуляторов способно зарядить их за 12-15 минут. Феррофосфатные батарейки можно заряжать и обычными зарядниками. Существуют также и комбинированные варианты зарядных устройств с обоими режимами зарядки. Наилучшим вариантом, конечно, будет использование умных зарядных устройств с множеством опций, регулирующих процесс зарядки.

Устройство литий-железо-фосфатного аккумулятора

Никаких особенностей во внутреннем устройстве литий-железо-фосфатный LiFePO4 аккумулятор по сравнению со своими собратьями по химической технологии не имеет. Изменению подвергся только один элемент - катод, сделанный из фосфата железа. Материалом анода является литий (все элементы питания на литий-ионной технологии имеют литиевый анод).

Работа любого аккумулятора основана на обратимости химической реакции. Иначе процессы, происходящие внутри аккумулятора, называются процессами окисления и восстановления. Любой аккумулятор состоит из электродов - катода (минуса) и анода (плюса). Также внутри любого аккумулятора имеется сепаратор - пористый материал, пропитанный специальной жидкостью - электролитом.

При разрядке аккумулятора ионы лития движутся через сепаратор от катода к аноду, отдавая накопленный заряд (окисление). При зарядке аккумулятора ионы лития движутся в обратном направлении от анода к катоду, накапливая заряд (восстановление).

Виды литий-железо-фосфатных аккумуляторов

Все на данной химии можно условно разделить на четыре категории:

  • Полноценные АКБ.
  • Большие ячейки в виде параллелепипедов.
  • Небольшие ячейки в виде параллелепипедов (призматики - аккумуляторы LiFePO4 на 3,2 V).
  • Небольшие плоские аккумуляторы (пакеты).
  • Цилиндрические аккумуляторы.

Литий-железо-фосфатные АКБ и ячейки могут иметь разное номинальное напряжение от 12 до 60 вольт. Они во многом опережают традиционные цикл работы гораздо выше, вес в несколько раз ниже, подзаряжаются в несколько раз быстрее.

Цилиндрические аккумуляторы на данной химии используются как отдельно, так и в цепи. Габариты данных цилиндрических аккумуляторов бывают самыми различными: от 14 500 (пальчиковые) до 32 650.

Литий-железо-фосфатные АКБ

Отдельного внимания достойны феррофосфатные АКБ для велосипедов и электроциклов. С изобретением нового железо-фосфатного катода наряду с прочими видами аккумуляторов на данной химии вышли и специальные АКБ, которые ввиду их улучшенных характеристик и меньшего веса можно удобно использовать даже на обычных велосипедах. Подобные АКБ сразу обрели популярность среди любителей модернизации своих велосипедов.

Литий-железо-фосфатные АКБ способны предоставить несколько часов беззаботной езды на велосипеде, чем составляют достойную конкуренцию двигателям внутреннего сгорания, которые раньше тоже часто устанавливались на велосипеды. Обычно для данных целей используются аккумуляторы LiFePO4 на 48v, но есть возможность приобрести АКБ на 25, 36 и 60 вольт.

Применение феррофосфатных аккумуляторов

Роль АКБ на данной химии понятна и без комментариев. Под разные цели используются призматики - аккумуляторы LiFePO4 3,2 v. Ячейки большего размера используются в качестве элементов для солнечной энергетики и ветрогенераторов. Феррофосфатные аккумуляторы активно используются в конструкции электромобилей.

Небольшие плоские аккумуляторы применяются для телефонов, ноутбуков и планшетных ПК. Цилиндрические элементы питания разных форм-факторов применяются для электронных сигарет, радиоуправляемых моделей и пр.

Современная электроника предъявляет все более высокие требования к мощности и емкости источников энергии. В то время как никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы вплотную приблизились к своему теоретическому пределу, литий-ионные технологии находятся только в начале пути

Li-Fe (литий фосфатные) аккумуляторы отличаются не только большой емкостью, но и быстротой зарядки. Всего за 15 минут можно полностью зарядить аккумулятор. К тому же такие аккумуляторы допускают в 10 раз больше циклов зарядки-разрядки, чем обычные модели. Идея Li-Fe аккумулятора заключается в активизации литиево-ионного обмена между электродами. С помощью наночастиц удалось развить обменную поверхность электродов и получить более интенсивный ионный поток. Чтобы исключить слишком сильное нагревание и возможный взрыв электродов, авторы разработки применили в катодах вместо лития/оксида кобальта литий/фосфат железа. Недостаточная электропроводность нового материала компенсируется введением наночастиц алюминия, марганца или титана.

Для заряда Li-Fe аккумуляторов должно применяться специальное зарядное устройство с маркировкой, на которой написано, что данный тип зарядного устройства способен работать с Li-Fe аккумуляторами, в противном случае вы погубите аккумулятор!

Достоинства

  • Безопасный прочный корпус, в отличие от оболочек Li-Po аккумуляторов
  • Сверхбыстрый заряд (при токе 7А полный заряд за 15 мин!!!)
  • Очень большой ток отдачи 60А — рабочий режим; 132А — кратковременный режим (до 10-ти секунд)
  • Саморазряд 3% за 3 года
  • Работают на холоде (до -30 гр. С) без потери рабочих свойств
  • Наработка на отказ 1000 циклов (в трое больше, чем у никелевых аккумуляторов)

Недостатки

  • Требуют специального зарядного устройства (не совместимы с LiPo зарядниками)
  • Тяжелее, чем Li-Po

Немного истории

Li-ion аккумуляторы вдвое превосходят NiMH аналоги по емкости и почти в три раза – по удельной мощности. Плотность энергии Li-ion втрое выше, чем у NiMH. Li-ion выдерживает очень высокие токи разряда, которые NiMH батареи не способны держать даже теоретически. Также NiMH малопригодны для мощных переносных инструментов, для которых характерны высокие импульсные нагрузки, долго заряжаются и «живут» обычно не более 500 циклов. Хранение NiMH – еще одна серьезная проблема. Эти аккумуляторы страдают от очень высокого саморазряда – до 20% в месяц, а у Li-ion этот показатель равен всего 2–5%. NiMH аккумуляторы подвержены так называемому эффекту памяти, свойственному также NiCd батареям.

Но и у Li-ion батарей есть свои недостатки. Они очень дороги, требуют сложной многоуровневой электронной системы управления из-за склонности к необратимой деградации при слишком глубоком разряде или самовозгоранию при высоких нагрузках. Этим они обязаны основному электродному материалу – кобальтату лития (LiCoO2). Ученые уже несколько лет бьются над поисками замены для кобальта. В качестве кандидатов на должность главного электродного материала будущего выступают различные соединения лития – манганаты, титанаты, станнаты, силикаты и другие. Но безусловным фаворитом на сегодняшний день считается феррофосфат лития Li-Fe, полученный впервые еще в 1996 году профессором Джоном Гуденафом из Техасского университета. Долгое время эта тема пылилась на полке, так как Li-Fe ничем выдающимся, кроме дешевизны, не отличался и его потенциал оставался неизученным. Все изменилось в 2003 году с появлением компании A123 Systems .

Характеристики Li-Fe аккумуляторов

Как и все аккумуляторы Li-Fe имеет несколько основных электрических параметров:

Напряжение полностью заряженного элемента: У Li-Fe составляет порядка 3.65В, В связи с особенностями данной технологии эти элементы не сильно боятся перезаряда (по крайней мере он не вызывает возгорание и взрыв как это происходит с элементами на основе кобальтата лития Li-ion, Li-pol) хотя производители крайне не рекомендуют заряд выше 3.9В и только несколько зарядов до 4.2В за всё время жизни элемента.

Напряжение полностью разряженного элемента: Здесь рекомендации производителей несколько расходятся, некоторые рекомендуют разряжать элементы до 2,5В, некоторые до 2,0В. Но в любом случае по практике эксплуатации всех типов аккумуляторов установлено что чем меньше глубина разряда тем больше циклов этот аккумулятор может пережить, а количество энергии которое приходится на последние 0,5В разряда (для Li-Fe) составляет лишь несколько процентов от его емкости.

Напряжение средней точки: у элементов данной технологии у разных производителей варьируется (заявляется) от 3.2В до 3.3В. Напряжение средней точки это напряжение которое вычисляется на основании кривой разряда и предназначено для вычисления габаритной ёмкости аккумулятора которая выражается в Wh (ватт часы) для этого напряжение средней точки умножают на ёмкость по току т.е например у вас имеется элемент имеющий ёмкость 1.1Ач и напряжение средней точки 3.3В то его габаритная ёмкость равна 3.3*1.1=3.65Wh. (Многие часто путают напряжение средней точки с напряжением полностью заряженного элемента.)

В связи с этим хотелось бы обратить внимание на ТТХ батарей, а точнее на напряжение средней точки 36В и 48В Li-Fe батареи. Так вот напряжение в 36В и 48В указанны условно в привязке к более привычной для многих свинцово-кислотной батарее, а точнее к напряжению средней точки 3 или 4 свинцово-кислотных батарей на 12В соединённых последовательно. У Li-Fe батареи на 36В последовательно подключены 12 ячеек (элементов) что составляет 3.2*12=38.4В (для 48В батареи 3.2*16=51.2В) что несколько выше средних точек свинцово-кислотных батарей, т.е при равных ёмкостях (в Ач) Li-Fe батарея имеет бОльшую габаритную емкость, чем свинцово-кислотная батарея.

На данный момент основной производственной базой по изготовлению Li-Fe элементов является Китай. Там расположены заводы как известных фирм (A123System, BMI), так и заводы никому неизвестных компаний. Многие продавцы готовых батарей (торгующих ими в розницу) заявляют, что они являются и изготовителями самих элементов, что на поверку оказывается неправдой. Крупные производители элементов производящие их тиражами в миллионы штук в год не заинтересованны в работе с розничными клиентами и просто игнорируют вопросы о продаже десятков штук элементов, или предлагают сделать закупку в объёмах, от нескольких тысяч штук. Так же есть небольшие предприятия на которых полукустарным способом изготавливают элементы небольшими партиями, но качество подобных элементов крайне низкое, причина тому: отсутствие высококачественных материалов, оборудования и низкая технологическая дисциплина. Такие элементы имеют очень большой разброс по ёмкости и внутреннему сопротивлению в пределах даже одной партии. Так же на рынке сборки готовых батарей присутствуют элементы выпущенные крупными производителями, но в силу того, что они не прошли отбраковку по определённым параметрам (ёмкость, внутреннее сопротивление, падение напряжения при хранении), они не попадают на рынок и должны пройти утилизацию. Вот эти элементы и являются основой для сборки батарей мелкими кустарными предприятиями. Основное отличие подобных элементов от элементов кондиционного качества выпущенного крупными производителями — это отсутствие маркировки на каждом элементе . Маркировка наносится на заводе изготовителе при финальных тестах и служит идентификатором завода изготовителя, даты и смены изготовления. Эта информация необходима для крупных производителей, чтобы в дальнейшем отслеживать качество элементов при эксплуатации и в случае претензий, иметь возможность найти причину проблемы. Как вы сами понимаете для тех, кто выпускает элементы в кустарных условиях, смысла в подобной операции нет.
По этим ссылкам можно посмотреть тесты наиболее известных производителей элементов:

  • http://www.zeva.com.au/tech/LiFePO4.php

Кстати что интересно по результатам проверок почти все производители заявляют ёмкость больше, чем она есть в наличии (исключение только у A123 system), а у Huanyu вообще на четверть ниже заявленной.

Неожиданное открытие

A123 Systems – необычная компания. В разговорах ее сотрудники, от рядового инженера до президента, частенько повторяют одну фразу, которую не часто услышишь в наши дни: «Мы находимся только в начале дороги. Пройдя по ней до конца, мы перевернем мир!» История A123 Systems началась в конце 2000 года в лаборатории профессора Йет Мин Чанга из Массачусетсского технологического института (MIT). Чанг, долгое время работавший над Li-ion технологиями, почти случайно обнаружил потрясающий феномен. При определенном воздействии на коллоидный раствор электродных материалов структура батареи начинала самовоспроизводиться! Силы притяжения и отталкивания зависели от множества факторов – размеров, формы и количества самих частиц, свойств электролита, электромагнитного поля и температуры. Чанг провел детальные исследования физико-химических свойств электродных наноматериалов и определил базовые параметры запуска процесса спонтанной самоорганизации. Полученные батареи обладали удельной емкостью, на треть превышающей емкость обычных батарей на основе кобальтата лития, и выдерживали сотни циклов заряда-разряда. Микроструктура электродов, созданная естественным путем, позволяла на порядок увеличить общую площадь активной поверхности и ускорить ионообмен, что в свою очередь повышало емкость и производительность батареи.

Самоорганизация по методу Чанга выглядит следующим образом: смесь наночастиц оксида кобальта и графита помещается в корпус будущей батареи, добавляется электролит и создаются необходимые внешние условия – температура, электромагнитное поле и давление. Частицы оксида кобальта притягиваются друг к другу, но отталкивают частицы графита. Процесс длится до тех пор, пока силы притяжения и отталкивания не достигнут равновесия. В результате образуется пара анод–катод, полностью разделенная интерфазой – электролитом. За счет одинакового размера наночастиц Чангу в лабораторных условиях удалось создать образцы батарей с заданными параметрами емкости и производительности. Дальнейшее изучение этого феномена и разработка технологии производства на его основе сулили фантастические перспективы. По расчетам Чанга, емкость аккумуляторов можно было бы удвоить в сравнении с существующими аналогами, а себестоимость – снизить наполовину. Метод самоорганизации позволял создавать батареи любой формы размером меньше спичечной головки, в том числе непосредственно внутри самих потребителей тока.

Шаг в большой бизнес

В то время инженер-электрохимик Барт Райли работал в компании American Semiconduct or, выпускавшей широкую номенклатуру полупроводников. С Чангом его связывали давнее знакомство и общие научные интересы. Когда Чанг рассказал Райли о своей неожиданной находке, идея создания бизнеса на основе феномена самоорганизации родилась практически сразу. Но ни тот, ни другой не имели понятия, как создаются компании. Третьим основателем А123 Systems стал Рик Фулап, предприниматель, умеющий превращать хорошие идеи в большие деньги. К своим 26 годам Фулап успел создать с нуля и запустить на просторы большого бизнеса уже пять компаний. Однажды в научном журнале MIT Фулап наткнулся на статью профессора Чанга, посвященную литий-ионным технологиям. Не поняв ничего из прочитанного, Рик набрал телефонный номер профессора. В ответ на предложение заняться бизнесом по производству углеродных нановолокон Чанг ответил, что у него есть идея получше, и Фулап не смог уснуть до утра.

Первым делом компаньоны сумели получить лицензию от MIT на промышленное использование методики самоорганизации батарей и выкупить права на полученный в лаборатории Чанга катодный материал – литийфосфат железа. Он не имел никакого отношения к феномену самоорганизации, но Фулап решил, что права на Li-Fe не помешают. Не пропадать же добру! К тому же Чанг получил специальный грант для продолжения исследований по Li-Fe. В сентябре 2001 года Рик Фулап уже мотался по венчурным фондам в поисках подъемных средств. Ему удалось создать конкуренцию среди инвесторов, подогревая ее все новыми и новыми сообщениями в прессе о фантастических рыночных перспективах Li-ion батарей.

Уже в декабре 2001 года на счета компании поступили первые $8 млн. Через четыре месяца после начала работы над проектом, в апреле 2002 года, в дело вошли лидеры рынка мобильной электроники Motorola и Qualcomm, увидевшие в новой технологии громадный потенциал. Барт Райли с улыбкой вспоминает, как на какой-то конференции Фулап подскочил к Полу Джекобсу, вице-президенту Qualcomm. В течение минуты, чуть ли не держа Джекобса за лацкан пиджака, Рик сумел доходчиво объяснить тому преимущества технологии A123 перед конкурентами, а еще через несколько секунд поставил вопрос ребром – инвестируйте сегодня, завтра будет поздно! И через пару дней Джекобс принял верное решение. Вскоре в числе инвесторов A123 оказались: знаменитая компания Sequoia Capital, на деньги которой в свое время были созданы Google и Yahoo, General Electric, Procter & Gamble и многие другие крупные компании.

Запасной парашют

К началу 2003 года работа зашла в тупик. Оказалось, что многообещающая технология работает только отчасти – процесс самоорганизации оказался неустойчивым. Возникли серьезные сложности с технологией получения однородных по размеру и свойствам частиц электродных наноматериалов. Как следствие, рабочие характеристики продукта «плавали» в диапазоне от выдающихся до никуда не годных. Срок службы полученных батарей значительно уступал имеющимся аналогам из-за слабости кристаллической решетки электродов. Она попросту разрушалась за несколько циклов разряда. Чанг понял, что до создания промышленной технологии идеальных аккумуляторов еще очень далеко. Проект затрещал по швам…

К тому времени работа над феррофосфатом лития дала неожиданные результаты. Поначалу электрические свойства фосфата железа выглядели весьма скромно. Преимуществами Li-Fe над LiCoO2 были его нетоксичность, дешевизна и меньшая чувствительность к нагреву. В остальном же феррофосфат значительно уступал кобальтату – на 20% по энергоемкости, на 30% по производительности и по количеству рабочих циклов. А значит, батарея с катодом из первичного Li-Fe не годилась для мобильной электроники, где емкость имеет первостепенное значение. Феррофосфат требовал глубокой модификации. Чанг начал экспериментировать с добавлением ниобия и других металлов в структуру электрода и уменьшением размеров отдельных частиц Li-Fe до ста нанометров. И материал буквально преобразился! Благодаря возросшей в тысячи раз площади активной поверхности и улучшению электропроводности за счет введенных золота и меди батареи с катодом из наноструктурированного Li-Fe превосходили обычные кобальтовые по токам разряда в десять раз. Кристаллическая структура электродов со временем практически не изнашивалась. Добавки металлов усиливали ее, как арматура усиливает бетон, поэтому количество рабочих циклов батареи возросло более чем в десять раз – до 7000! Фактически такая батарея способна пережить несколько поколений приборов, которые она питает. Кроме того, ничего нового в технологии производства создавать под Li-Fe не пришлось. Это означало, что продукт, который сделали Райли, Чанг и Фулап, готов к немедленному массовому производству.

«Если у вас небольшая компания и ограниченное финансирование, обычно вы фокусируетесь на чем-нибудь одном, – говорит Райли. – Но оказалось, что у нас в кармане целых две идеи! Инвесторы требовали продолжать работу над первоначальной темой проекта, а нанофосфат оставить до лучших времен. Но мы поступили по-своему. На новое направление мы бросили небольшую команду инженеров. Перед ними была поставлена конкретная цель – разработка технологии промышленного производства катодного наноматериала». Как оказалось впоследствии, это упрямое решение спасло весь проект от краха. После первых очевидных успехов по нанофосфату дальнейшие работы по самоорганизации были отложены в долгий ящик, но не забыты. Ведь история когда-нибудь может повториться с точностью до наоборот.

Индустриальный гигант

Буквально через месяц после этого A123 заключила судьбоносный контракт со знаменитой компанией Black & Decker. Оказалось, что Black & Decker уже несколько лет вела разработку нового поколения строительного электроинструмента – мобильных и мощных переносных устройств. Но внедрение новинки задерживалось из-за отсутствия подходящего источника тока. NiMH и NiCd батареи не подходили компании по весу, размеру и рабочим характеристикам. Обычные Li-ion аккумуляторы были достаточно емкими, но не обеспечивали высокий ток нагрузки и при быстром разряде так нагревались, что могли загореться. Кроме того, время, нужное для их заряда, было слишком велико, а переносной инструмент должен быть всегда наготове. Аккумуляторы А123 идеально подходили для этих целей. Они были очень компактны, мощны и абсолютно безопасны. Время заряда до 80% емкости составляло всего 12 минут, а при пиковых нагрузках Li-Fe батареи развивали мощность, превышающую мощность сетевых инструментов! Одним словом, Black & Decker нашел именно то, что искал.

К тому времени у А123 был только опытный образец батареи размером с десятицентовую монету, а Black & Decker нуждался в миллионах реальных аккумуляторов. Фулап и Райли провели гигантскую работу по созданию собственных производственных мощностей и уже через год после подписания контракта начали серийный выпуск товарной продукции в Китае. Энергия и напор Фулапа в сделке с Black & Decker позволили A123 в кратчайшие сроки войти в большую индустриальную обойму. За неполные шесть лет компания из Массачусетса выросла из чистой идеи до крупного научно-производственного комплекса с шестью заводами и штатом из 900 сотрудников. Сегодня A123 Systems является обладателем 120 патентов и патентных заявок в области электрохимии, а ее исследовательский центр по литий-ионным технологиям считается самым лучшим в Северной Америке.

Но компания не останавливается на достигнутом. За последние полтора года были радикально улучшены свойства исходного нанофосфата и разработаны новые виды электролитов. Созданы более совершенные и надежные электронные системы управления зарядом. Разработаны несколько видов дизайна пакетов батарей для применения в различных областях техники. Но главный шаг вперед – это, конечно же, разработка аккумулятора для будущего гибридного автомобиля Chevrolet Volt.


Технологии производства аккумуляторов не стоят на месте и постепенно Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы вытесняются на рынке аккумуляторами, в...

  • Список компаний, которые выпускают литий-ионные (Li-ion), литий-полимерные (Li-Po), литий-фосфатные (Li-Fe / LiFePO4) аккумуляторы в различных странах мира. Название производителя Местоположение...

    • Протестировал напряжение аккумуляторов «из коробки»:

    Тестирование работоспособности:
    Проверю работу аккумуляторов в имеющихся у меня фонариках на XML-T6.

    Аккумулятор стандартных размеров, отлично помещается в фонарике:

    В фонариках на XML-T6, особенность конструкции (отсутствие выступа на плюсе) работе не помешало:

    благодаря наличию пружины:

    Аккумулятор банально не достаёт до положительного контакта:

    Без доработки не обошлось, сначала хотел разобрать батарейный отсек, открутив винтики, но винтики не раскручивались, пришлось ломать и клеить:

    Так что же такое LiFePo4?
    Статья на Википедии представляет LiFePo4 этакой вундервафлей с отличными характеристиками: скорость заряда 15 мин на 7А, морозостойкость до -30С, огромные токи отдачи до 60А, долгоживущие, прочные. Более детально можно LiFe можно ознакомиться из переводной статьи на rcdesign, в которой сравнивают литий полимер и литий фосфаты.

    Перейдём к тестированию LiFePo4:
    IMAX B6 с поддержкой режима LiFe:

    Тест первого аккумулятора - Разряд
    Аккумулятор «из коробки» дозаряжен, выполняем разряд током 0.5А (что примерно соответствует 0.5С), в результате получилось около 1055mAh.

    Наибольшее значение из 3х, правда остальные я разряжал/заряжал токами до 1А (током 1А и режимом FastCharge 1A).
    График разряда, полученный с помощью LogView v2.7.5, настройки взяты из пресета из статьи хабра про IMAX B6:

    Тест первого аккумулятора - Заряд
    Заряд IMAX B6 методом FastCharge 1A:

    Описание теста смотрите в подписи.

    ВЫВОДЫ
    Для себя сделал следующие выводы
    Плюсы:
    * Морозостойкий,
    * Быстрая зарядка 1С.
    Минусы:
    * Небольшая ёмкость (1000mAh), и соответственно время работы.
    Особенность:
    * Требует специальную зарядку (у меня есть IMAX B6, поэтому за минус не считаю).
    * UPD - напряжения LiFePo4 существенно ниже чем у LiIon (3.2 против 3.6). Некоторые фонари светят существенно менее ярко.

    * UPD 2 (2013.03.09) - Нужно использовать с фонарями типа директдрайв с низкой отсечкой по минимальному напряжению (2.7В).

    Фонарик слева светит менее ярко на LiFePo4, чем на LiIon, фонарик справа - не теряет столько яркости.

    Update 2013.03.09 Графики разряда при отрицательных температурах:

    Морозостойкий аккумулятор LiFePo4 18650 1000mAh с (для фонариков с директдрайвом)
    Многие уже купили себе «мощные» фонари на аккумуляторах 18650. Обычный в таких случаях LiIon аккумулятор не работает при отрицательных температурах, а если и работает то крайне не долго, при этом


    Добро пожаловать на дублирующую страницу проекта “Аккумулятор 21 века. VistaBattery”

    Записи о проданных аккумуляторах и клиентах VistaBattery(те, что есть на драйве)

    Краткая подборка характеристик, того что отличает эти акб от остальных.
    Основные достоинства:
    -Хороший КПД (отдает 80% емкости при разности напряжения в 1В)
    -Высокие токи отдачи при просадке напряжения менее 1В, у свинца прокрутка стартера при 9В считается нормой, тут же ниже 12В вы не увидите
    -Слабый саморазряд (потеря заряда 5% за 3 года)
    -Быстрая зарядка (наполнение аккумулятора с 0 до 80% примерно за 15-20 минут зависит от генератора и емкости самого аккумулятора)
    -Маленький вес (для примера 1,8 кг против 15 кг при одинаковых токах отдачи)
    -2000 полных циклов заряд-разряд (разрядите в ноль и снова до полного, и так 2000 раз без потери емкости!)
    -Морозостойкость. Работа в температурных режимах до -25С

    Но есть и минусы:
    -Стоимость (элементы Америка и покупаются за бугром)
    -Невозможность работы совместно со свинцово-кислотными (как писал выше, из-за разности напряжений 12.3 свинец - 13.5 феррофорсат)
    -Невозможность работы под водой (решается заливкой в компаунд) решено переходом на пластиковые герметичные корпуса

    Характеристики:
    Дрифт, ралли, кольцо, ежедневная эксплуатация:
    4.4 Ач - 190*170*60мм, 1.2кг, 260А номинал, пик 475А
    8 Ач - 190*170*60мм, 1.5кг, 260А номинал, пик 510А
    20 Ач - 280*230*100мм, 3кг, 300А номинал, пик 500А
    Трофи, автозвук, экспедиции:
    40 Ач - 280*230*100мм, 5кг, 600А номинал, пик 1000А
    80 Ач - 280*230*160мм, 10кг, 1000 А номинал, пик 5000А

    Так же возможны любые вариации с емкостью, корпусами, выводами для наиболее комфортной инсталяции в уже имеющийся проект.

    Эксплуатация в трофи:
    Как показала практика - на легком внедорожнике вроде Джимника - прекрасно себя чувствует 20А/ч. Для экстрима и более тяжелых категорий, я бы все- таки рекомендовал 40А/ч там точно не придется себя останавливать и лебедиться сколько влезет. Запас по характеристикам очень хороший. 20Ач = 55Ah оптима
    80Ач= свыше 300Ач свинца

    Стоимость
    4.4 Ач - 15.000р
    20 Ач - 25.000р
    40 Ач - 40.000р
    80 Ач - 60.000р
    160 Ач - 110.000р

    По гарантии и сроку службы:
    -Моя гарантия год без всяких вопросов
    -5 лет техническая поддержка(тест элементов, контроль их состояния, техническое обслуживание)
    -срок службы от 10 лет. Поскольку их массовое производство началось только в 2006 году, ни один еще от старости не умер.

    Поставляется целиком готовое изделие. Изготовление согласовывается с заказчиком (характер использования, требования в виде усиленных шин, проводов, клемм, ввода фитингов подпора воздуха и прочих требований). Все акб поставляются в ударопрочных, герметичных, ПРОВЕРЕННЫХ корпусах класса IP67

    Один клиент - одно решение. Это не массовое производство, а индивидуальный подход.
    #VistaBattery

    Vladekin › Блог › Аккумуляторы LiFePo4
    Блог пользователя Vladekin на DRIVE2. Добро пожаловать на дублирующую страницу проекта ",Аккумулятор 21 века. VistaBattery", Итак, основной цикл тестов завершен. Аккумуляторы сделанные по данной технологии обкатилась в разных условиях и ситуациях. Краткая подборка тестов: -Тест самой маленькой батарейки от Егор2 -Лабораторный тест акку…


    К нам стали часто приносить на сборку и диагностику батареи, якобы LiFePO4 , купленные очень дёшево. Многие просили после таких случаев, чтобы мы написали статью по этому поводу, чтобы знать о таких подводных камнях. Бывает обидно, когда купили АКБ, которая не позволяет эксплуатировать мотор-колёса серии Magic Pie (1500 Вт) в полную мощность.

    В этой статье сравним АКБ LiFePo4-48В-10Ач от Golden Motor с низкокачественными АКБ (иногда под этим названием просто скрывают обычный Li-ion ).

    Параметр

    LiFePo4-48В -10Ач

    качественные

    LiFePo4-48В-10Ач

    низкокачественные

    (или подделка)

    Размеры

    36.0 Х 15 Х 8.4 см

    36.0 Х 14 Х 7.4 см

    С двух сторон меньше на 1 см и вроде с точки зрения покупателя плюс – занимает меньше места.

    С точки зрения физики: объём меньше на 17%, при тех же ТТХ, т.е. сделаны из другого материала.

    На 1 кг легче и вроде с точки зрения покупателя плюс, т.к. меньше весит.

    Непрерывный ток разряда, А

    20А – это 1000 Вт , 25А-1200 Вт – заниженные характеристики

    Мощность разряда (постоянная)

    750, 1000, 1200 Вт

    Заниженные показатели мощности

    Максимальный ток разряда, А

    Низкие пиковые токи

    Максимальная мощность разряда

    750, 1500, 1700Вт

    Низкая пиковая мощность

    Напряжение заряда

    Разное напряжение на зарядном устройстве.

    54 Вольт – это Li-ion/Li-Po – будьте осторожны!

    Ток заряда

    Медленная зарядка, чтобы не убить ячейки с высоким внутренним сопротивлением.

    Циклов зарядаразряда

    Ячейки обладают меньшей продолжительностью жизни

    Рассмотрим продавцов таких АКБ. Как уже приведено в таблице выше, Вы уже сами можете сделать вывод – это точно те характеристики, которые Вам нужны?

    Касательно месторасположения таких продавцов: зачастую они не имеют постояенного места дислокации:

    1) “Забрать свой заказ можно только по предварительному согласованию по адресу. ”. Вы уверены, что они там работают, а не подъедут к месту для встречи с Вами?

    2) “Адрес: Россия, г.Москва”. С такой формулировкой, можно встретиться в любом месте, хоть на Красной Площади. Обычно, встречаетесь рядом с метро, в машине. Сидя в машине, держа АКБ (без каких-либо опознавательных наклеек) в руках, думаете, что не хочется еще их искать, потом куда-то ехать и всё-таки, уповая на авось, соглашаетесь купить. Вы уверены, что их точно найдёте, если что не так? А если ещё без чека – чем докажете покупку?

    Как выявить недобросовестных продавцов:

    1. Поискать отзывы в Яндексе: “Название_сайта отзывы” и “Название_юр.лица отзывы”.
    2. Поискать отзывы в Гугле: “Название_сайта отзывы” и “Название_юр.лица отзывы”.
    3. Поискать отзывы отраслевых форумах (электротранспорт, вело-магазины).
    4. Проверить домен – когда он зарегистрирован.

    Чаще всего такие продавцы не пишут о гарантии (собственно, они изначально ничего вам и не обещают). Либо гарантия 2 недели – даже если подсунут Li-ion, за этот срок они ещё не успеют деградировать, даже если будете эксплуатировать сверх разрешённых токов. Могут писать и гарантия – 1 год (если их найдёте). Некоторые продавцы даже сами не знают что продают! Спрашивайте гарантийный талон!

    Кроме того, почитайте какие бывают ячейки LiFePO4, из которых собирают батарею. Чаще всего встречаются призматические элементы на 10Ач, 12Ач. Не существует LiFePO4- 13Ач! Если пишут такую ёмкость, значит это точно не LiFePO4 , и вам пытаются подсунуть дешёвый Li-ion . Если АКБ имеет не прямоугольную, причудливую форму, то подумайте, как производители могли плотно втиснуть в неё прямоугольные элементы?

    К нам уже с такими приходили – ниже фото для сравнения (покупатель был уверен, что у него LiFePO4 , но на АКБ нет никаких наклеек, касательно химии ХИТ, только номинальное напряжение и ёмкость):

    А некоторые узнают о том, что подсунули Li-ion после таких случаев (самовозгорание во время езды – видны горящие цилиндрические элементы):

    Кроме того бывают скупщики в Китае бу батарей, они их сортируют, хорошие по хорошей цене, средние подешевле, а мёртвые ячейки – на металлолом. Другие скупщики их скупают и собирают батареи в гараже, и преспокойно продают на Алиэксперссе (это аналог нашего Яндекс-Маркет, обычный агрегатор), качество их там никто не проверяет, главное заплатить годовую плату за размещение. Иногда приезжаешь (как ты думаешь на крупный завод), а там просто колл-центр, просишь поехать на завод, они говорят 7-10 дней надо пропуск делать (знают что ты не не будешь столько ждать ради этого).

    Выявить бу ячейки можно только если замерить внутренне сопротивление. Чем больше использовалось, тем выше внутренне сопротивление. Но кто же вам его замерит и покажет?

    Резюме : Предупреждён – значит вооружён. Радость дешёвой покупки быстро сменяется горечью от разочарования. Удачных покупок!

    Подводные камни при покупке LiFePO4 аккумуляторов
    В статье рассмотрены подводные камни, ошибки, нюансы при покупке LiFePO4 (литий-железо-фосфатных) аккумуляторов. Таблица характеристик. Какой не ошибиться при покупке?