Что такое LiFePO4 аккумулятор

LiFePO4 простыми словами

LiFePO4 - химическая формула материала катода: литий, железо, фосфат. Аккумуляторы на его основе называют литий-железо-фосфатными, сокращённо LFP, а в разговоре - «лиферами». Анод у них графитовый, как у других литий-ионных аккумуляторов, а в катоде вместо кобальта и никеля работает железо - дешёвое и химически стабильное. Отсюда главные свойства LiFePO4: безопасность, тысячи циклов заряда и разряда и номинальное напряжение 3,2 В на ячейку.

Как устроена ячейка

Ячейка - единичный элемент аккумулятора. Внутри - пакет из чередующихся слоёв катода и анода, разделённых тонкой плёнкой - сепаратором и пропитанных электролитом. При заряде ионы лития переходят из катода в анод, при разряде возвращаются в катод, а во внешней цепи в это время течёт ток.

Ячейки Winston - призматические: пакет собран в жёсткий прямоугольный корпус с двумя клеммами сверху. Из таких ячеек собирают аккумулятор нужного напряжения: четыре штуки дают 12 В, восемь - 24 В, шестнадцать - 48 В. Как это сделать - в статье о сборке аккумулятора.

Характеристики в цифрах

Цифры по свинцу - типичные для аккумуляторов AGM, они приведены для сравнения порядка величин. Подробно о каждом параметре - в статьях о зарядке, сроке службы и работе на морозе.

Почему LiFePO4 безопасен

В литий-железо-фосфате кислород прочно связан в фосфатной группе, и при нагреве, перезаряде или проколе катод не отдаёт его в реакцию. Поэтому у такого аккумулятора нет самоподдерживающегося теплового разгона, из-за которого опасны кобальтовые аккумуляторы. Повреждённая ячейка может вздуться и выйти из строя, но не вспыхивает. Именно поэтому литий-железо-фосфат ставят в жилые помещения, на суда, в шкафы связи и на подземные объекты.

Чем LiFePO4 отличается от Li-ion

Литий-ионными называют все аккумуляторы, где ток переносят ионы лития, и LiFePO4 - один из них. Но в быту под Li-ion обычно понимают никель-марганец-кобальтовые (NMC) и подобные им аккумуляторы: из них делают батареи телефонов, ноутбуков и большинства электромобилей. Разница в катоде даёт разные свойства:

• Напряжение. У литий-железо-фосфата - 3,2 В на ячейку, у NMC - 3,6–3,7 В.
• Энергия на килограмм. У NMC она выше, поэтому его ставят туда, где важен каждый грамм.
• Ресурс. Литий-железо-фосфат выдерживает в несколько раз больше циклов.
• Безопасность. Железо-фосфатный катод не уходит в тепловой разгон, NMC при повреждении может загореться.

Для накопителей энергии, резервного питания и техники ресурс и безопасность важнее массы, поэтому здесь выбирают литий-железо-фосфат.

Чем отличаются ячейки Winston

Winston Battery добавляет в катод иттрий - отсюда обозначение LiFeYPO4 и буквы LYP в артикулах. По напряжению и правилам эксплуатации это тот же LiFePO4, но иттрий стабилизирует кристаллическую решётку катода, и это даёт два практических преимущества:

• Разряд до −45 °C. Ячейка отдаёт ток в неотапливаемых шкафах, кунгах и на северных объектах без подогрева.
• Ресурс 8000 циклов при глубине разряда 70 % - больше двадцати одного года при одном цикле в сутки.

Третья особенность Winston - формат. Компания специализируется на ячейках большой ёмкости: в нашем каталоге модели от 40 до 1000 Ач. Крупная ячейка позволяет собрать батарею без параллельных цепочек, а значит, с меньшим числом соединений.

Как продлить жизнь аккумулятора

• Заряжайте зарядным устройством с профилем LiFePO4: до 3,55–3,65 В на ячейку, 14,2–14,6 В на батарею 12 В.
• Заряжайте и разряжайте в рабочем диапазоне температур ячейки: у Winston LYP - от −45 до +85 °C, у обычного LiFePO4 заряд - только от 0 °C.
• Стягивайте призматические ячейки: без стяжки электродный пакет расслаивается.
• Ставьте систему управления батареей (BMS) с балансировкой: она не даст ячейкам выйти за границы напряжения.
• Не разряжайте ниже 2,8 В на ячейку и не храните батарею полностью разряженной месяцами.