LiFePO4 против Li-Ion: особенности аккумуляторов и принципиальные отличия

LiFePO4 (литий-железо-фосфат) – это еще один вид аккумуляторов, основанных на литии, который имеет улучшенные характеристики, более высокий КПД, а также повышенный уровень безопасности относительно традиционных Li-Ion батарей.

Технические характеристики батарей

Технические характеристики LiFePO4:

• номинальное напряжение батареи – 3.0-3.3 вольта;
• нижний порог напряжения – 2 вольта;
• полностью заряженный – 3.6 В;
• температурный диапазон работы – от -30 до +50.

Для сравнения, Li-Ion имеет следующие характеристики:

• номинальное напряжение батареи – 3.6-3.75 В;
• нижний порог напряжения – 3.0 В (для емких аккумуляторов нижний предел составляет 2.5 вольт);
• полностью заряженный – 4.25 В (для емких аккумуляторов – 4.35 В);
• температурный диапазон работы – от -20 до +60 (с уменьшением температуры теряется емкость, оптимальная температура работы составляет от +20 до +25 градусов).

Но не спешите сразу клеймить железо-фосфатные батарейки из-за показателей напряжения. У них есть ряд преимуществ. В аккумуляторе LiFePO4 используется структура оливина (высокотемпературный минерал, способный выдерживать температуру до 1900 градусов). Материал не токсичный и имеет низкую стоимость. Более того, к достоинствам аккумулятора можно отнести следующие свойства:

• длительный срок эксплуатации – 5000-7000 циклов у литий-железо-фосфатного аккумулятора против 500-1000 для литий-ионного, при этом потеря емкости LiFePO4 составляет всего 20%;
• срок хранения батареи – 12-15 лет (литий-ионные хранятся всего 3-5 лет, потом они начинают деградировать);
• высокая плотность энергии и устойчивость к низким температурам (у Li-Ion просадки составляют порядка 3-4 вольт при нагрузке, а емкость падает в 2-3 раза при отрицательной температуре);
• устойчивость к переразряду (если напряжение выйдет за пределы максимально допустимого, LiFePO4 получит лишь незначительные внутренние повреждения, сохранив при этом свою работоспособность. Li-Ion аккумулятор при перенапряжении становится очень опасен, происходит разгерметизация с выбросом лития в атмосферу, вплоть до взрыва);
• не горит при повреждении элементов (только дымит и нагревается, литий-ионные при повреждении взрываются с сопровождением в виде яркого пламени).

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы можно встретить в форм-факторе 18650, также, как и литий-ионные. Из них можно сделать батарею практически любой формы, расположив отдельные элементы любым удобным способом. Отличие будет лишь в весе готовой сборки всего блока аккумуляторов – при одинаковом напряжении LiFePO4 будет несколько тяжелее и габаритнее, поскольку ячейки имеют разное номинальное напряжение.

Для зарядки и тех, и других аккумуляторов нужно иметь специальную плату BMS (контроллер заряда), без контроллера риск угробить батареи близка к 100 процентам, а в случае с литий-ионными добавится еще и риск возникновения пожара. Но при покупке контроллера нужно учитывать, для какого типа аккумуляторов он предназначен по величине номинальных напряжений. Контроллер не просто заряжает батарею, но еще балансирует ячейки аккумуляторов между ними.

Аккумуляторы LiFePO4 стоят дороже традиционных Li-Ion, но взамен вы получаете безопасность при эксплуатации и длительный срок службы – аккумулятор, которого хватит на долгие годы. Но единственный недостаток это все же вес и меньшая емкость по сравнению с Li-Ion.