LiFePo4 Pilin Özellikleri

Kurşun-asit, nikel-hidrojen ve nikel-kadmiyum piller gibi geleneksel sulu ikincil pillerle karşılaştırıldığında, LiFePO4 lityum-iyon piller, uzun çevrim ömrü ve yüksek enerji yoğunluğu ve yüksek pil güvenliği avantajlarına sahiptir. LiFePO4 piller, çeşitli pil sistemleri arasında en umut verici pil sistemi haline geldi. Bu nedenle LiFePO4 piller, elektrikli araç güç kaynağı, büyük ölçekli enerji depolama, iletişim baz istasyonu, elektrikli bisiklet ve güneş panelleri sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makale esas olarak LiFePO4 lityum-iyon pillerin döngü ömrü, yüksek hızlı şarj-deşarj performansı, akupunktur güvenliği ve ağırlık enerji yoğunluğunu inceler ve detaylandırır.

İlgili Yazı: Sıcak Hava Aylarında Elektrikli Araç Bakımı

1. LiFePO4 pilinin döngü performansı

Elektrikli araçların temel bileşenlerinden biri olan piller, elektrikli araçların maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturuyor. Bu nedenle pil ömrü, elektrikli araçların kullanım maliyetini doğrudan belirlemektedir. LiFePO4 pillerin pozitif ve negatif malzemelerinin kararlı kimyasal özelliklerinden dolayı deşarj işlemi sırasında şarj hacmi ve voltaj değişimi çok küçüktür, bu nedenle çevrim ömrü çok uzundur. Şekil 1, 20Ah 12v lityum iyon pilin 1C ila 3,65V arasında bir akımla şarj edildiğini ve ardından akım 0,02C'ye düşene kadar sabit bir voltaja dönüştürüldüğünü göstermektedir; deşarj akımı 1C'dir, 2.0V'luk kesme voltajı koşulu altındaki çevrim ömrü (şarj ve deşarj derinliği %100).

Şekil 1, döngü 1600 kez geçtikten sonra pilin kalan kapasitesinin başlangıç ​​kapasitesinin %80'inden fazla olduğunu göstermektedir. LiFePo4 güç kaynağı pillerinin mevcut maliyeti kurşun-asit pillerden biraz daha yüksek olsa da, daha uzun pil ömrü EV kullanım ve bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltacaktır.

2. Farklı oranlarda deşarj performansı

LiFePO4 piller pratik uygulamalarda farklı oranlarda deşarj olabildiği için bazı pil sistemlerinde deşarj akımı arttıkça deşarj kapasitesi hızla düşer. Bu nedenle, LiFePO4 pillerin yüksek oranlarda deşarj performansını anlamak için 20Ah LiFePO4 pili sırasıyla 0,5C, 1C ve 3C'de boşaltın. Sonuçlar Şekil 2'de gösterilmiştir.

Şekil 2'den, deşarj akımı 0,5C'den 3C'ye yükseltildiğinde, bataryanın deşarj kapasitesinin biraz azaldığı, ancak sadece %5'ten daha az olduğu görülebilir, bu da lityum demir fosfat bataryanın yüksek oranlarda hala iyi olduğunu düşündürür. çalışıyor. Aynı zamanda 3C deşarj oranı, yüksek oranlı deşarj koşullarında elektrikli araçların ihtiyaçlarını karşılayabilir, bu nedenle elektrikli araçlar güçlü tırmanma ve hızlanma özelliklerine sahiptir.

Ayrıca Okuyun: Akıllı Sözleşmeler İşletmeleri Yönetme Yöntemlerini Nasıl Değiştiriyor?

3. Yüksek şarj gücü

Bataryanın hızlı şarj etme performansı, EV'lerin beklenmedik durumlarda acil durum şarj yöntemlerini kullanmasına neden olabilir ki bu EV kullanımı için daha uygundur. Şekil 3, 3 C'lik bir akımla şarj edilen, 3,65 V'a ulaşan ve ardından sabit voltaj şarjına geçen 20 Ah gerçek kapasiteli bir akünün test sonuçlarını göstermektedir.

Şekil 3'ten, pil kapasitesinin şarjın ilk aşamasında zamanla doğrusal olarak değiştiği görülebilir. 15 dakikada %55, 25 dakikada %90 ve 30 dakikada %95'in üzerine çıkabiliyor. Bu da LiFePO4 pilinin daha yüksek oranda şarj edilebileceğini ve pilin kısa sürede tamamen şarj edilebileceğini gösteriyor.

Ayrıca Okuyun: İşinizi Geliştirmenize Yardımcı Olacak En İyi 10 A/B Testi Aracı

4. LiFePO4 pillerin güvenliği

LiFePO4 malzemeleri kimyasal olarak çok kararlıdır, özellikle yüksek sıcaklık kararlılığı çok iyidir. Çok yüksek sıcaklıklar bile oksijeni serbest bırakmak için ayrıştırılamaz, bu nedenle lityum demir fosfat pillerin güvenlik performansı çok iyidir. Yanması ve patlaması ve diğer tehlikeler kolay değildir.

İyi bir yapısal tasarımla, darbe, iğne batması, kısa devre vb. durumlarda akünün yanmaması veya patlamaması için güvenlik daha da iyileştirilmiştir. 8 mm çapında bir çivi pil paketini hızla deldi ve pil paketinin voltaj ve sıcaklık değişimleri kaydedildi.

Şekil 4'ten de görüldüğü gibi çivi takma başlangıcında dahili kısa devre nedeniyle akü voltajı hızla düşer, belli bir miktar ısı açığa çıkar ve sıcaklık yükselir.

Ancak pilin iç vakumu delme işleminden sonra önemli ölçüde düştüğü için kısa devre temas parçası deforme olur ve zayıf temas oluşur. Bu noktada artık ısı yayılmaz, bu nedenle voltaj dengelenme eğilimi gösterir ve pil sıcaklığı yalnızca biraz yükselir.

5. LiFePO4 pil enerji yoğunluğu

Ağırlık enerji yoğunluğu, pil performansının önemli bir göstergesidir. Şekil 5, 20Ah'lık bir lityum demir fosfatın tam olarak şarj edildiğini ve 0,3C oranının 2,0V'a boşaldığını göstermektedir. Pil tarafından salınan enerjiyi elde etmek için deşarj eğrisi entegre edilebilir.

İntegral hesaplamanın ardından 20Ah lityum demir fosfat pil 70,7 Wh enerji açığa çıkardı. Pilin ağırlığı 580g olduğundan lityum demir fosfat pilin ağırlık enerji yoğunluğu 121.90Wh/kg olarak hesaplanabilir.

Ayrıca Okuyun: Proje Planlama için PERT Şeması Kullanmanın En İyi 10 Faydası

6. Farklı sıcaklıklarda LiFePo4 pil deşarjı

Elektrikli araçların kullanımındaki büyük bölgesel farklılıklar nedeniyle, bazı yerlerde kışın düşük sıcaklıklı hava koşulları vardır ve düşük sıcaklığın pil performansı üzerinde kaçınılmaz olarak belirli bir etkisi olacaktır.

Bu nedenle, düşük sıcaklıklarda LiFePO4 pillerin deşarj performansını anlamak için, test 20 saat boyunca -20°C, -10°C, 0°C, 25°C ve 55°C'de saklanan 20Ah LiFepP4 pil olacaktır. Daha sonra bu düşük sıcaklıktaki ortamda 0,3 °C'lik deşarj oranının (oda sıcaklığında, 0,3 °C'lik deşarj kapasitesi %100) katıdır. Sonuçlar Şekil 6'da gösterilmiştir.

Şekil 6, LiFePO4 pilinin -20°C'de oda sıcaklığında kapasitesinin yalnızca yaklaşık %55'ini serbest bırakabildiğini, bu nedenle çalışma sırasında elektrikli araçları olumsuz etkileyebileceğini göstermektedir. Ancak sıcaklık düştükçe tek bir pilin deşarj kapasitesi daha da azalır. Elektrikli araçlar genellikle yüzlerce pili birleştirir ve pil çalışırken bir miktar ısı açığa çıkar ve pilin sıcaklığının yükselmesi gerekir.

Bu nedenle, pratik uygulamalarda pil paketlerinde, düşük sıcaklıkta deşarj sorunu çok ciddi değildir. Test sırasında, tek bir pilin açıkta kalan geniş özgül yüzey alanı nedeniyle, sıcaklık ortam sıcaklığı ile aynıdır, bu nedenle deşarj kapasitesi büyük ölçüde etkilenir. Daha yüksek sıcaklıklarda, LiFePO4 piller daha az etkilenir. Örneğin, pilin 55°C'deki deşarj kapasitesi, 25°C'ye kıyasla biraz artar.

Yukarıdaki araştırma, lityum demir fosfat pilin uzun ömürlü, yüksek güvenlikli ve enerji yoğunluğuna sahip olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, lityum RV pili tüm üretim sürecinde kurşun, kadmiyum, cıva, altı değerlikli krom ve diğer toksik ağır metalleri kullanmadığından, pil paketleme malzemeleri polibromlu bifeniller ve polibromlu difenil eterler ve LiFePO4 içermez. pil ayrıca daha çevre dostudur. Bu nedenle, lityum demir fosfat pil, elektrikli araçlarda ve büyük ölçekli kimyasal enerji depolamada daha geniş uygulama alanı bulacaktır.