Saat ini, ada banyak sekali baterai dengan jenis kimia yang berbeda. Baterai yang paling populer saat ini adalah lithium-ion. Kelompok ini juga mencakup baterai lithium-besi-fosfat (ferrofosfat). Meskipun semua baterai dalam kategori ini secara umum memiliki spesifikasi teknis yang sama, baterai lithium iron phosphate memiliki fitur uniknya sendiri yang membedakannya dari baterai lain yang dibuat menggunakan teknologi lithium-ion.
Kisah penemuan baterai lithium besi fosfat
Penemu baterai LiFePO4 adalah John Goodenough, yang bekerja pada tahun 1996 di Universitas Texas pada bahan katoda baru untuk baterai lithium-ion. Sang profesor berhasil menciptakan bahan yang lebih murah, memiliki toksisitas yang lebih rendah dan stabilitas termal yang tinggi. Di antara kekurangan baterai yang menggunakan katoda baru adalah kapasitasnya yang lebih rendah.
Tidak ada yang tertarik dengan penemuan John Goodenough, tetapi pada tahun 2003 A 123 Systems memutuskan untuk mengembangkan teknologi ini, karena dianggap cukup menjanjikan. Banyak perusahaan besar telah menjadi investor dalam teknologi ini - Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola.
Karakteristik baterai LiFePO4
Tegangan baterai ferrofosfat sama dengan baterai teknologi lithium-ion lainnya. Tegangan pengenal tergantung pada dimensi baterai (ukuran, faktor bentuk). Untuk baterai 18 650 ini adalah 3,7 volt, untuk 10 440 (kelingking) - 3,2, untuk 24 330 - 3,6.
Untuk hampir semua baterai, tegangan secara bertahap turun selama pemakaian. Salah satu fitur uniknya adalah stabilitas tegangan saat bekerja dengan baterai LiFePO4. Baterai yang dibuat menggunakan teknologi nikel (nikel-kadmium, nikel-metal hidrida) memiliki karakteristik tegangan yang mirip dengan ini.
Bergantung pada ukurannya, baterai lithium iron phosphate dapat mengalirkan antara 3,0 dan 3,2 volt hingga benar-benar habis. Sifat ini memberikan lebih banyak keuntungan pada baterai ini saat digunakan dalam rangkaian, karena secara praktis menghilangkan kebutuhan akan pengaturan tegangan.
Tegangan pengosongan penuh adalah 2,0 volt, batas pengosongan terendah yang tercatat dari semua baterai teknologi litium. Baterai ini adalah pemimpin dalammasa pakai, yang setara dengan 2000 siklus untuk pengisian dan pengosongan. Karena keamanan struktur kimianya, baterai LiFePO4 dapat diisi menggunakan metode delta V yang dipercepat khusus ketika arus besar diterapkan ke baterai.
Banyak baterai yang tidak tahan dengan metode pengisian ini, menyebabkan baterai menjadi terlalu panas dan rusak. Dalam kasus baterai lithium-besi-fosfat, menggunakan metode ini tidak hanya mungkin, tetapi bahkan direkomendasikan. Oleh karena itu, ada pengisi daya khusus untuk mengisi baterai tersebut. Tentu saja, pengisi daya semacam itu tidak dapat digunakan pada baterai dengan bahan kimia lain. Tergantung pada faktor bentuknya, baterai lithium iron phosphate pada pengisi daya ini dapat terisi penuh dalam 15-30 menit.
Perkembangan terbaru di bidang baterai LiFePO4 menawarkan baterai pengguna dengan kisaran suhu operasi yang lebih baik. Jika kisaran operasi standar untuk baterai lithium-ion adalah -20 hingga +20 derajat Celcius, maka baterai lithium besi fosfat dapat bekerja dengan sempurna di kisaran -30 hingga +55. Mengisi atau mengosongkan baterai pada suhu di atas atau di bawah yang dijelaskan akan sangat merusak baterai.
Baterai lithium besi fosfat jauh lebih sedikit terpengaruh oleh efek penuaan dibandingkan baterai lithium-ion lainnya. Penuaan adalah hilangnya kapasitas secara alami dari waktu ke waktu, yang tidak tergantung pada apakah baterai digunakan atauada di rak. Sebagai perbandingan, semua baterai lithium-ion kehilangan kapasitas sekitar 10% setiap tahun. Lithium iron phosphate hanya kehilangan 1,5%.
Kelemahan baterai ini adalah kapasitasnya yang lebih rendah, yaitu 14% lebih kecil (atau lebih) dari baterai lithium-ion lainnya.
Pengaman baterai ferrofosfat
Baterai jenis ini dianggap sebagai salah satu yang paling aman di antara semua jenis baterai yang ada. Baterai LiFePO4 Lithium Phosphate memiliki chemistry yang sangat stabil, dan mampu menahan beban berat dengan baik saat discharge (dalam operasi resistansi rendah) dan charge (saat mengisi baterai dengan arus tinggi).
Karena fosfat aman secara kimiawi, baterai ini lebih mudah dibuang setelah sumber dayanya habis. Banyak baterai dengan bahan kimia berbahaya (seperti Lithium-Cob alt) harus menjalani proses daur ulang tambahan untuk menghilangkan bahaya lingkungan mereka.
Mengisi baterai lithium besi fosfat
Salah satu alasan minat komersial investor dalam kimia ferofosfat adalah kemampuan untuk mengisi daya dengan cepat, yang dihasilkan dari stabilitasnya. Segera setelah pengorganisasian pelepasan konveyor baterai LiFePO4, baterai tersebut diposisikan sebagai baterai yang dapat diisi ulang dengan cepat.
Pengisi daya khusus telah diproduksi untuk tujuan ini. Seperti yang telah disebutkan di atas, pengisi daya tersebut tidak dapat digunakan pada baterai lain, karena ini akan menyebabkan baterai menjadi terlalu panas dan akan sangat merusakmereka.
Pengisi daya khusus untuk baterai ini dapat mengisi daya dalam 12-15 menit. Baterai ferofosfat juga dapat diisi dengan pengisi daya konvensional. Ada juga opsi pengisi daya gabungan dengan kedua mode pengisian daya. Pilihan terbaik, tentu saja, adalah menggunakan pengisi daya pintar dengan banyak opsi untuk mengontrol proses pengisian daya.
Perangkat baterai lithium besi fosfat
Baterai LiFePO4 lithium-besi-fosfat tidak memiliki fitur khusus dalam struktur internal dibandingkan dengan rekan-rekannya dalam teknologi kimia. Hanya satu elemen yang mengalami perubahan - katoda yang terbuat dari besi fosfat. Bahan anoda adalah Lithium (semua baterai Lithium Ion memiliki anoda Lithium).
Pengoperasian baterai apa pun didasarkan pada reversibilitas reaksi kimia. Jika tidak, proses yang terjadi di dalam baterai disebut proses oksidasi dan reduksi. Baterai apa pun terdiri dari elektroda - katoda (minus) dan anoda (plus). Juga, di dalam baterai apa pun ada pemisah - bahan berpori yang diresapi dengan cairan khusus - elektrolit.
Saat baterai habis, ion litium bergerak melalui pemisah dari katoda ke anoda, mengeluarkan muatan yang terakumulasi (oksidasi). Saat baterai diisi, ion litium bergerak berlawanan arah dari anoda ke katoda, mengumpulkan muatan (pemulihan).
Jenis baterai lithium besi fosfat
Semua jenis baterai pada bahan kimia ini dapat dibagi menjadi empat kategori:
- LengkapBaterai.
- Sel besar dalam bentuk parallelepipeds.
- Sel kecil berbentuk paralelepiped (prisma - baterai LiFePO4 pada 3,2 V).
- Sel koin kecil (paket).
- Baterai silinder.
Baterai dan sel Lithium Iron Phosphate dapat memiliki voltase nominal yang berbeda dari 12 hingga 60 volt. Mereka mengungguli baterai timbal-asam tradisional dalam banyak hal: waktu siklus jauh lebih tinggi, berat beberapa kali lebih rendah, dan diisi ulang beberapa kali lebih cepat.
Baterai silinder dalam kimia ini digunakan baik secara terpisah maupun dalam rantai. Dimensi baterai silinder ini sangat berbeda: dari 14.500 (tipe jari) hingga 32.650.
Baterai lithium besi fosfat
Baterai ferrofosfat untuk sepeda dan sepeda listrik patut mendapat perhatian khusus. Dengan penemuan katoda besi-fosfat baru, bersama dengan jenis baterai lain berdasarkan kimia ini, baterai khusus keluar, yang, karena karakteristiknya yang ditingkatkan dan bobotnya yang lebih ringan, dapat dengan mudah digunakan bahkan pada sepeda biasa. Baterai seperti itu segera mendapatkan popularitas di kalangan penggemar upgrade sepeda mereka.
Baterai Lithium Iron Phosphate mampu menyediakan beberapa jam bersepeda tanpa beban, yang merupakan kompetisi yang layak untuk mesin pembakaran internal, yang juga sering dipasang pada sepeda di masa lalu. Biasanya untuk dataUntuk keperluan ini, baterai LiFePO4 48v digunakan, tetapi dimungkinkan untuk membeli baterai 25, 36 dan 60 volt.
Aplikasi baterai ferofosfat
Peran baterai dalam kimia ini jelas tanpa komentar. Prisma digunakan untuk tujuan yang berbeda - baterai LiFePO4 3, 2 v. Sel yang lebih besar digunakan sebagai elemen sistem penyangga untuk energi surya dan turbin angin. Baterai ferrophosphate secara aktif digunakan dalam konstruksi kendaraan listrik.
Baterai pipih kecil digunakan untuk ponsel, laptop, dan PC tablet. Baterai silinder dari berbagai faktor bentuk digunakan untuk senjata airsoft, rokok elektronik, model yang dikendalikan radio, dll.
