Home / ไม่มีหมวดหมู่ / แบตเตอรี่ลิเธียม Lifepo4

แบตเตอรี่ลิเธียม Lifepo4

แบตเตอรี่ลิเธียม Lifepo4

LiFePO4 ย่อมาจาก Lithium Ion Phosphate นั้นจะยึดโครงสร้างทางเคมีเหมือนกันกับแบต Li-Po (Lithium Polymer) ทั่วไป แต่มีการเปลี่ยนแปลงวัสดุที่ใช้จาก Cobalt Dioxide ที่เป็นก๊าสมาเป็นโลหะที่คงทนมากยิ่งขึ้น การที่ LiFePO4 เปลี่ยนวัสดุจาก Lithium Cobalt Dioxide (LiCoO2) มาเป็นโลหะทำให้ปลอดจากปฎิกริยาเคมีที่ก่อให้เกิดความร้อนในแบตฯ Li-Po ทั่วๆไป มีผลทำให้ LiFePO4 ไม่สามารถที่จะติดไฟหรือเกิดการเผาไม้เหมือนกับ Li-Po แม้ว่าจะถูกใช้งานอย่างเต็มที่ หรือเกินขอบเขตที่แบต Li-Po ทั่วๆไปจะสามารถยอมรับได้ ในเวลาเดียวกันตัว LiFePO4 ยังมีการขับพลังงานที่สูงกว่า (higher discharge rate) และไม่เป็นพิษ (nontoxic) แถมยังมีอายุการใช้งานที่มากกว่าแบต Li-Po ทั่วไปหลายเท่า

LiFePO4 ถูกคิดค้นโดย Mr. John Goodenough ทีมงานวิจัยของมหาวิทยาลัย เท๊กซัลในปี 1996 เนื่องจากลักษณะเด่นของวัสดุใหม่นี้ ทำให้ LifePO4 มีต้นทุนที่ถูกลง, ไม่กำเนิดอันตราย, มีความทนทานเยอะขึ้น, มีการควบคุมอุณหภูมิที่ดียิ่งขึ้น, มีความปลอดภัยมากขึ้น, นำไฟได้ดีขึ้นแล้วก็สามารถบรรจุ mAh ได้มาขึ้นอีกด้วย ถ้าเทียบกับ Li-Po ทั่วไป

องค์ประกอบและรูปแบบการทำงานของ LiFePO4 แบตเตอรี่

องค์ประกอบภายในของแบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งเป็นโครงสร้างโอลิวลินด้านซ้ายถูกใช้เป็นขั้วบวกของแบตเตอรี่ อลูมินัมฟอยล์เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ ตรงกลางเป็นตัวกั้นของโพลิเมอร์ มันขั้วลบบวกขั้วลบจากขั้วลบ แต่ว่าลิเทียมไอออน Li + สามารถผ่านอิเล็กทรอนิกส์ e- คาร์บอน (แกรไฟต์) ประกอบด้วยขั้วบวกแบตเตอรี่ฟอยล์ทองแดงและแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับค่าลบ ระหว่างข้างบนและข้างล่างของแบตเตอรี่เป็นอิเลคโตรไลต์ของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่ผนึกอยู่ในเปลือกโลหะ

ff6f8e2ff88c222ac6c7e4ee9d3f1976

แนวทางการทำงานของ LiFePO4 แบตเตอรี่

LiFePO4 แบตเตอรี่คือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยใช้ LiFePO4 เป็นอุปกรณ์อิเล็กโทรดบวก ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่วัสดุแคโทดโดยมากมีลิเทียมออกไซด์ของโคบอลต์ ลิเทียมแมงกานีสออกไซด์ ลิเธียม nickelate วัสดุแบบไตรภาค และ LiFePO4 Cobaltate ลิเธียมเป็นอุปกรณ์แคโทดที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ จากแนวทางของวัสดุ LiFePO4 เป็นจำพวกของวิธีการ intercalation และ deintercalation หลักการนี้จะเหมือนกับลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์และลิเธียม manganate
ขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นอุปกรณ์ LiFePO4 รวมทั้งความปลอดภัยประสิทธิภาพการทำงานและวงจรชีวิตมีจุดเด่นมากกว่า พวกนี้ยังเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดทางเทคนิคสำคัญที่สุดของพลังงานแบตเตอรี่ 1C วงจรชีวิตสามารถทำได้ 2000 ครั้ง เจาะ ระเบิด ยากต่อการเผาไหม้และก็การปะทุเมื่อพลาด วัสดุแคโทด LiFePO4 ทำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนปริมาตรขนาดใหญ่ไม่ยุ่งยากต่อการใช้ในชุด
เมื่อ LiFePO4 แบตเตอรี่ชาร์จ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน Li + ในและย้ายไปขั้วลบผ่านตัวแยกโพลิเมอร์ ในระหว่างการดีสชาร์จ ลิเธียมไอออน Li + ในอิเล็กโทรดลบโยกย้ายไปยังขั้วบวกผ่านตัวแยก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกตั้งชื่อหลังจากลิเธียมไอออนย้ายไปมาในระหว่างการชาร์จและก็ดิสชาร์จ

จุดเด่นของแบตเตอรี่ลิเธียม LiFePO4

นวัตกรรมแบตเตอร์รี่ตระกูลลิเทียมไอออน แบตเตอร์รี่ LiFePo4 ชาร์จได้เร็วกว่าคุณภาพเหนือกว่าเป็นที่ประจักษ์แล้วว่าแบตเตอร์รี่ไอออน Li-ion (polymer) และ แบตเตอร์รี่ ลิเทียมโคบอลล์ออกไซด์ (LiCoO2) มีการใช้งานเป็นอย่างมากในอุตสาหกรรมอิเลกทรอนิกส์ แต่ว่าแบตเตอร์รี่ลิเทียมโคบอลล์ออกไซด์ (LiCoO2) ราคาสูงมาก และไม่ปลอดภัยเมื่อมันมีปริมาตรสูงมากขึ้น แบตเตอร์รี่ลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4) เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบันนี้ ตลาดแบตเตอร์รี่ตระกูลลิเทียมไอออนมีความนิยมเนื่องจากมีความจุสูงและสามารถ นำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น คอมพิวเตอร์แลบทอป เครื่องมือกล รถวีลแชร์ไฟฟ้า รถจักรยานไฟฟ้า รถไฟฟ้า แม้นแต่รถบัสไฟฟ้า แบตเตอร์รี่ลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4) มีความปลอดภัยเทียบเท่าแบตเตอร์รี่แบบตะกั่วกรด แต่ความแรงเทียบเท่าแบตแบบตระกูลลิเทียมไอออน ข้อดีของลิเทียมไอออน Li-ion (polymer) ที่เป็นชนิดลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4)คือ

  1.  ชาร์จไวใน ระหว่างกระบวนการชาร์จแบตเตอร์รี่ Li-ion แบบดั้งเดิมประกอบด้วย ลิเทียมโคบอลต์ออกไซต์(LiCoO2) ต้องการชาร์จสองขั้นตอน ขั้นตอนแรก คือการใช้กระแสคงที่ (Constant Current:CC) เพื่อให้ถึง 60% ของจุดชาร์จ (Stage of Charge:SOC) ขั้นตอนที่สอง เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไปถึง 4.2V เป็นขีดจำกัดบนแรงดันของการชาร์จ ก็จะเริ่มชาร์จที่แรงดันคงที่จนกว่ากระแสจะลดลงเรื่อยๆ ในขั้นตอนที่ (60%SOC) ใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมง และในขั้นตอนที่ 2 (40%SOC) ใช้เวลาอีกประมาณ 2 ชั่วโมง แต่แบตเตอร์รี่ LiFePo4 สามารถใช้แค่ 1 ขั้นตอน เมื่อ CC ไปถึง 95% ของ SOC หรืออาจชาร์จทั้ง CC+CV เพื่อให้ถึง 100%SOC เวลาทั้งหมดประมาณสองชั่วโมง สามารถใช้งานเป็นแบตเตอรี่รถจักรยานไฟฟ้า  แบตเตอรี่มอเตอร์ไซต์ไฟฟ้า  และแบตเตอรี่รถกอล์ฟได้
  2. มีการเผื่อต่อการชาร์จมากไป (over charge) สูง และสมรรถนะที่ปลอดภัยกว่าแบตเตอร์รี่ LiCoO2 มีการเผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จแคบมาก ประมาณ 0.1V ที่แรงดันชาร์จ 4.2V และต้องพิจารณาขีดจำกัดควบคุมบนของการชาร์จแรงดันด้วย ถ้าชาร์จเกิด 4.3V อาจทำให้แบตเตอร์รี่ประสิทธิภาพตกได้และอาจเป็นเหตุให้ไฟไหม้และระเบิดได้ แบตเตอร์รี่ LiFePO4 มีการผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จกว้างมากกว่าเป็น 0.7V ที่แรงดันชาร์จเป็น 3.4V
    ความร้อนจากปฏิกิริยาเคมีวัดจาก DSC หลังจากโอเวอร์ชาร์จเป็น 90J/g สำหรับ LiFePO4 และ 1600J/g for LiCoO2 ยิ่งมีการคายความร้อนมากเท่าไร จะเกิดพลังงานจะสะสมในแบตเตอร์รี่ในทางสิ้นเปลืองและอาจทำให้ไฟไหม้และ ระเบิดได้ แต่แบตเตอร์รี่ LiFePo4 สามารถโอเวอร์ชาร์จได้ถึง 30V โดยไม่ต้องมีวงจรป้องกัน เหมาะสมกับการใช้งานที่กระแสสูงๆ ความจุสูงๆ ในรูปแสดงถึงความปลอดภัยและความทนต่อการโอเวอร์ชาร์จของแบตเตอร์รี่ LiFePO4 กราฟมีลักษณะคล้ายการตอบสนองของแบตเตอร์รี่ตะกั่วกรด
  3. สมดุลด้วยตัวเองเซลของ LiFePO4 จะถูกต่ออนุกรมและจัดให้สมดุลระหว่างกระบวนการชาร์จ เนื่องจากมีความเผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จสูง นี่คือข้อแตกต่างจากแบตเตอร์รี่แบบตะกั่วกรด คุณลักษณะการสมดุลย์ตัวเองสามารถยอมให้ความแตกต่างระหว่างเซลสำหรับทั้งแรง ดันและความจุของแบตเตอร์รี่ไม่เกิน 10%
  4. ระบบจัดการแบตเตอร์รี่ (Battery Management System) และ แบตเตอร์รี่ชาร์จเจอร์ง่ายกว่า
    การ เผื่อโอเวอร์ชาร์จและชุดสมดุลของแบตเตอร์รี่ LiFePo4 ส่วนมากจะมีชุดป้องกันแบตเตอร์รี่และวงจรที่มีราคาไม่แพง ใช้การชาร์จเพียงหนึ่งขั้นตอน อาจใช้แหล่งจ่ายไฟแบบทั่วไปเพื่อชาร์จแบตเตอร์รี่ LiFePO4 แทนที่จะเป็นชาร์จเจอร์แบบ Li-ion
  5. อายุการใช้งานที่ยืนยาวเมื่อ เปรียบเทียบอายุการใช้งานของแบตเตอร์รี่ LiCoO2 มีอายุการชาร์จเพียง 400 ครั้ง แต่ แบตเตอร์รี่ LiFePO4 อายุการชาร์จถึง 2000 ครั้ง
  6. สมรรถนะอุณหภูมิสูง ข้อ เสียของการแบตเตอร์รี่ LiCoO2 คือประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจนถึง 60C แบตเตอร์รี่ LiFePO4 ทำงานได้ดีกว่า ที่อุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากการนำความร้อนของลิเทียมไอออนนิกที่สูงกว่า

BMS ขนาด 12V 100Ah 4S แผงวงจรควบคุมการทำงานของแบตเตอรี่

80962d3130c618f7b82161eeccff9603
d87d34e28aa9352b7b5b27dd42342fde

การประยุกต์ใช้งานแบตเตอรี่ LiFePo4
เมื่อเร็ว ๆ นี้รายงานเกี่ยวกับความคืบหน้าในแบตเตอรี่ชนิดใหม่และคาดว่าจะเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเดิมไม่ได้เชื่อมต่อกัน เราหวังว่าแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสำหรับโทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต แต่ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยในห้องปฏิบัติการ การลงทุนขนาดใหญ่ในเชิงพาณิชย์ไม่ใช่เรื่องง่าย ในเดือนสิงหาคม 2555 บริษัท Deboch TEC.GmbH ซึ่งเป็น บริษัท ด้านพลังงานรายใหม่ได้นำเทคโนโลยีพลังงานอื่นเข้ามาใกล้ความเป็นจริง: แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีธาตุเหล็ก
กระดาษสีขาวของแบตเตอรี่ LiFePo4 ที่เผยแพร่โดย Deboch TEC.GmbH แสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้วัสดุนาโนคอมโพสิตแล้วความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์ขนาด 32650 (32 มม. / ยาว 65 มม.) สามารถเพิ่มขึ้นเป็น 6000mAh ซึ่งเป็น 5000mAh กับอุตสาหกรรมที่ใช้กระแสไฟฟ้าในปัจจุบัน ข้อกำหนดกว้าง 32650 เมื่อเทียบกับข้อกำหนดระบบจะเพิ่มปริมาณการใช้งาน 1000mAh เต็มรูปแบบซึ่งเท่ากับ 20% และโทรศัพท์มือถือ iPhone 4S สามารถชาร์จใหม่เกือบสี่ครั้งในหนึ่งเซสชัน
แม้จะพอใจมากขึ้นก็คือในค่าใช้จ่ายต่ำและสิ่งแวดล้อมปล่อยแบตเตอรี่นี้ใช้ในรอบได้ถึง 3,000 ครั้งพลังงานยังคงอยู่ที่ประมาณ 80% ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมสามัญวงจรชาร์จประมาณ 500 ครั้งนี้ คุณธรรมตอนนี้ ตามการคำนวณค่าใช้จ่ายและการปล่อยทุกๆ 3 วันสามารถใช้งานได้ตลอด 24 ปีและเป็นแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานอย่างแท้จริง
เทคโนโลยีแบตเตอรี่ ใหม่นี้ สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลังงานเคลื่อนที่แบบพกพา UPS ขนาดเล็กแบตเตอรี่แล็ปท็อปแบตเตอรี่รถยนต์และอุปกรณ์อื่น ๆ และสำหรับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน Deboch TEC.GmbH ยังใช้สีของแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันตามความแตกต่างของจำนวนรอบการชาร์จ . : สำหรับเกรดทหารคือทองจำนวนรอบคือ 3,000; เขตข้อมูลรถยนต์พลเรือนใช้สีน้ำเงิน 2500 ครั้ง; สีเขียว, 2000 ครั้งเหมาะสำหรับโทรศัพท์มือถือขนาดเล็กแบบพกพา

f983877d220573de38ae235b69428487

สนใจสั่งซื้อได้ที่

เบอร์ 082-3237337

 

line id : joysutthipa