Lithium-Ferum-Polymer-Batterien. A123 LiFePO4 (Li-Fe) Lithiumphosphatbatterien

Branchenweit höchste Lade-Entlade-Zyklen, halbe Kapazität zur Erzielung der gleichen elektrischen Leistung im Vergleich zu Blei-Säure, Hochstrom-Schnellladung und stabile Entladespannung, automatische Parametersteuerung sind die Vorteile Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Eine breite Palette dieser Produkte von der Firma hergestellt EMB, verwendet in Stromversorgungssystemen von Mobilfunkbasisstationen und automatischen Wetterstationen, Solarstromsystemen, Notstromsysteme, Stromversorgung für industrielle Elektroantriebe und Elektrotransport.

In den letzten Jahren ist das Thema der Verbesserung mobiler Energiequellen aktueller denn je. Sogar vor 10-15 Jahren war es nicht so akut. Aber das Bessere ist des Guten Feind, und mit der zunehmenden Mobilität der Städter, d.h. Mit dem Übergang vom Desktop zum Laptop, vom einfachen Mobiltelefon zum Smartphone ist die Nachfrage nach mobilen Energiequellen dramatisch gestiegen.

Mit der Miniaturisierung der Unterhaltungselektronik müssen Entwickler von Unterhaltungselektronik mit dem allgemeinen Trend Schritt halten, indem sie die Größe der Netzteile reduzieren und gleichzeitig ihre Kapazität erhöhen. Es stellt sich jedoch die Frage, nicht nur die Kapazität der Batterien zu verändern, sondern auch die Ladegeschwindigkeit und Haltbarkeit. Wenn der Akku die Ladung fast sofort wieder herstellt, ist es schließlich nicht mehr so ​​​​kritisch, wie viele Stunden das Gerät ohne Nachladen betrieben werden kann.

Die Batteriekapazität sowie die Fähigkeit, viele Male wieder aufgeladen zu werden, ist auch wichtig für:

• autonome Geräte, die auf den langfristigen Betrieb ohne Wartung ausgerichtet sind - Wetterstationen, Hydroposten, Bodenstationen;
• alternative Energiesysteme - Solar- und Windgeneratoren;
• Elektrotransport - Hybridautos, Lader, Elektroautos.

In fast allen diesen Fällen werden Batterien unter nicht idealen Bedingungen betrieben: bei niedrigen Temperaturen, suboptimalen oder unvollständigen Ladezyklen und einer hohen Wahrscheinlichkeit einer Tiefentladung.

Unter den modernen Batterien nimmt Lithium einen besonderen Platz ein. Lithium hat eine enorme Energiespeicherressource, daher ist die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher für Solarkraftwerke und andere erneuerbare Energiequellen im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien oder anderen Batterietypen am profitabelsten. Eine Sonderstellung unter den Batterien auf Basis von Lithium-Ionen nehmen Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) ein.

LiFePO4 wurde erstmals 1996 von Professor John Goodenough von der University of Texas als Kathode für eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet. Dieses Material interessierte den Forscher, weil es im Vergleich zu herkömmlichem LiCoO2 deutlich kostengünstiger, weniger toxisch und thermisch stabiler ist. Sein Nachteil ist jedoch seine geringere Kapazität. Und erst im Jahr 2003 das Unternehmen A123-System Unter der Leitung von Professor Jiang Ye-ming begann sie mit der Erforschung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4).

Die wichtigsten Eigenschaften von Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien sind eine Art Lithium-Ionen-Batterie, die Eisenphosphat als Kathode verwendet. Ohne Übertreibung können sie als die Spitze der Power-Akku-Technologie bezeichnet werden. Dieser Batterietyp übertrifft alle anderen in einigen Parametern, insbesondere in der Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen.

Im Gegensatz zu anderen Lithium-Ionen-Akkus haben LiFePO4-Akkus, wie Nickel-Akkus, eine sehr stabile Entladespannung. Die Ausgangsspannung während der Entladung bleibt nahe bei 3,2 V, bis die Batterie vollständig geladen ist. Dies kann die Notwendigkeit einer Spannungsregelung in Schaltkreisen erheblich vereinfachen oder sogar eliminieren.

Aufgrund der konstanten Ausgangsspannung von 3,2 V können vier Batterien in Reihe geschaltet werden, um eine Nennausgangsspannung von 12,8 V zu erhalten, was ungefähr der Nennspannung von sechszelligen Blei-Säure-Batterien entspricht. Dies, zusammen mit den guten Sicherheitseigenschaften von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, macht sie zu einem guten potenziellen Ersatz für Blei-Säure-Batterien in Branchen wie der Automobil- und Solarenergie.

• Bei wiederholten Lade-/Entladezyklen gibt es überhaupt keinen Memory-Effekt
• Lithium-Eisenphosphat-Akkus haben eine lange Lebensdauer (über 4600 Zyklen bei einer Entladetiefe von 80 %)
• Sie haben eine hohe spezifische Energieintensität: Die Energiedichte erreicht 110 Wh/kg)
• Sie zeichnen sich durch einen großen Betriebstemperaturbereich aus (-20 ... 60 ° C)
• Diese Batterien sind wartungsfrei
• Es ist möglich, die Batterien schnell aufzuladen: in 15 Minuten - bis zu 50 %
• Zuverlässigkeit und Sicherheit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden durch internationale Zertifikate bestätigt
• Sie sind hocheffizient: 93 % beim Start 30…90 %
• Zulässiger hoher Entladestrom bis 10 C (zehnfacher Nennstrom)
• Diese Batterien sind umweltfreundlich und stellen bei der Entsorgung keine Gefahr für Mensch und Umwelt dar.
• Im Gegensatz zu Bleibatterien sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei gleicher Kapazität doppelt so leicht

Nachteile gegenüber Bleibatterien:

• höhere Kosten;
• die Notwendigkeit einer speziellen Lade-Entlade-Steuerschaltung.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) sind Lithium-Polymer-Batterien in Bezug auf die Energieintensität etwas unterlegen (Abbildung 1). Eine der Stärken ist jedoch die Stabilität des Materials, mit der Sie Batterien herstellen können, die viel mehr Entlade- / Ladezyklen (mehr als 2000) und schnelles Aufladen aushalten. Aufgrund dieser Eigenschaften werden diese Batterien optimal in Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Auf dem russischen Markt nimmt das Unternehmen einen besonderen Platz unter den Anbietern von Batterien auf Basis von Lithium-Ionen ein EMB. Es produziert mehrere Gruppen von Lithium-Eisenphosphat-Batterien (Abbildung 2), die sich in elektrischen und konstruktiven Parametern voneinander unterscheiden:

• modulare Batteriesysteme;
• Akkumulatoren für Telekommunikationsgeräte;
• Energiequellen für „Smart Home“;
• Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge.

a) modulare Batteriesysteme	b) Batterien für Telekommunikationsgeräte	c) Batterien für Systeme Notstromversorgung und autonom Stromversorgungssysteme	d) Traktionsbatterien z Elektrotransport

Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben im entladenen Zustand eine sehr stabile Ausgangsspannung, bis die Zelle vollständig entladen ist. Dann fällt die Spannung stark ab.

Abbildung 3 zeigt die Entladekurven der Batterie, aufgenommen bei verschiedenen Entladeströmen (0,2 ... 2C) unter normalen Temperaturbedingungen. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, zeichnet sich eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie durch eine schwache Abhängigkeit der Kapazität von der Größe des Entladestroms aus. Beim Entladen mit niedrigem Strom (0,2 C) und beim Entladen mit erhöhtem Strom (2 C) ändert sich die Batteriekapazität praktisch nicht und bleibt gleich 10 Ah (die Nennkapazität der angegebenen Batterie).

Es ist sehr wichtig, dass die Zelle nicht unter 2,0 V entladen wird, da sonst irreversible Prozesse auftreten, die zu einem starken Verlust der Nennkapazität führen. Dazu wird der Entladeregler verwendet. EEMB stellt Batterien mit oder ohne Schutzschaltung her. Das Vorhandensein einer Schutzschaltung gegen Entlade- und Überladespannung wird im Namen durch das Kürzel PCM am Ende verschlüsselt, z. B. LP385590F-PCM.

Betrachten Sie die Abhängigkeit der Anzahl der "Lade-Entlade"-Zyklen von der Größe des Entladestroms und der Tiefe der Entladung. Abbildung 4 zeigt die experimentellen Daten. Aus ihnen ist ersichtlich, dass bei einer vollständigen Entladung bei einer Zyklenzahl von mindestens 2000 (Entladestrom 1C) ein 20%iger Verlust an Batteriekapazität auftritt. Wenn die Entladetiefe in jedem Zyklus auf das Niveau von 80 % begrenzt wird, dann gab es während etwa 1500 solcher Zyklen praktisch keine Abnahme der Batteriekapazität vom Anfangswert (Entladestrom 0,5 C).

Die neueste Generation der EEMB Lithium-Eisenphosphat-Batterien erfordert im Gegensatz zu bestehenden Blei-Säure-Batterien keinen häufigen Austausch und keine Wartung. In der Regel ist ein Lithium-Eisenphosphat-Akku ein moderner Akku, der mehr als 2000 Lade-Entlade-Zyklen übersteht, absolut unempfindlich gegen chronische Unterladungszustände. In den meisten Fällen verfügt es über ein eingebautes Batteriemanagementsystem (Battery Management System). Die Ladung erfolgt durch Konstantspannung und Konstantstrom ohne Stufen.

Tabelle 1 zeigt die Hauptparameter von EEMB-Lithium-Eisenphosphat-Einzelzellenbatterien. Die Nennkapazität dieses Batterietyps liegt im Bereich von 600 ... 36000 mAh (Gewicht - 15 ... 900 Gramm). Einzellige Li-FePO4-Batterien werden am häufigsten in Geräten mit eigener Stromversorgung verwendet. Diese Batterien erlauben eine Hochstromentladung bis zu 10 °C. Nach 2000 Lade-Entladezyklen mit einem Strom von 1C beträgt die Restkapazität ca. 80%.

Tabelle 1. EEMB-Einzelzellen-LiFePO4-Batterien

Unter Verwendung modularer Systeme mit einzelnen Zellen mit erhöhter Kapazität, deren Parameter in Tabelle 2 angegeben sind, ist es möglich, ein Batteriepaket mit der erforderlichen Kapazität und Ausgangsspannung zusammenzustellen.

Tabelle 2. Hauptparameter von modularen Li-FePO4-Systemen

Die modularen Systeme sind außerdem mit einem Power-Management-System (BMS) ausgestattet, das eine hohe Leistungsentladung ermöglicht und über viele Steuer- und Schutzfunktionen verfügt. Module mit integriertem Überwachungssystem bieten ein hohes Maß an Sicherheit für das Gesamtsystem und die Umgebung. Empfohlene Anwendungen:

• Not- und unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme;
• Basisstationen.

Stromversorgungssysteme für die Telekommunikation erfordern kleine Abmessungen, geringes Gewicht, eine hohe Anzahl von Ladezyklen, eine hohe spezifische Kapazität, einen breiten Betriebstemperaturbereich und eine einfache Wartung. Lithium-Eisenphosphat-Batterien erfüllen diese Anforderungen recht gut. Tabelle 3 zeigt die Hauptparameter von EEMB-Batterien für Telekommunikationssysteme.

Tabelle 3. Batterien für Telekommunikationssysteme

Ein Beispiel für einen Nomenklatureintrag: 4P5S - vier parallel geschaltete Baugruppen (jede Baugruppe besteht aus fünf in Reihe geschalteten Batterien), P - Parallel, Parallelschaltung, S - Seriell, Reihenschaltung.

Diese Batterien werden hauptsächlich verwendet in:

• DC-Stromversorgungssysteme;
• unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV);
• Hochspannungs-Gleichstromsysteme (240/336 V).

Eigenschaften von wiederaufladbaren Batterien für unterbrechungsfreie Stromversorgungen und Systeme für "Smart Home" (USV / USV) sind in Tabelle 4 dargestellt, und das Aussehen ist in Abbildung 3c dargestellt.

Tabelle 4. Smart Home-USV-Batterien

EEMB Super Energy SLM Lithium-Eisenphosphat-Batterien ersetzen herkömmliche Blei-Säure- und Gel-Batterien vollständig. Sie sind wartungsfrei, 80 % leichter und fünfmal langlebiger als Blei-Säure-Batterien und ihre Äquivalente.

Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge sind wiederaufladbare Batterien zum Einbau in Elektrofahrzeuge. Die Hauptmerkmale von Batterien für Elektrofahrzeuge sind geringes Gewicht, kompakte Größe und hohe Energiekapazität, was das Gewicht des Elektrofahrzeugs selbst reduziert und ein schnelles Aufladen ermöglicht.

EEMB bietet eine Reihe von Batterien für Elektrofahrzeuge verschiedener Kategorien an (Tabellen 5, 6).

Die Hauptparameter von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die in Golfwagen und ähnlichen Batterien der GOLF CART-Serie verwendet werden, sind in Tabelle 5 aufgeführt. Diese Batterien ermöglichen eine Parallel- und Reihenschaltung von Zellen, sodass Sie die Nennkapazität und -spannung der Batterie leicht ändern können .

Tabelle 5. Parameter von GOLF CART-Batterien

Die Parameter von Li-FePO4-Batterien für Elektrofahrräder (E-Bike-Serie) sind in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6. Batterieparameter der E-Bike-Serie

Andere Optionen können gemäß den Anforderungen des Kunden im Rahmen der Bestellung vorgenommen werden. Diese Batterieserien sind auch in Baugruppen erhältlich, bei denen einzelne Zellen in Reihe oder Parallel-Reihe geschaltet sind. Die Gesamtabmessungen eines Montageelements dieser Serie betragen 9,1 x 67,5 x 222 mm.

Tabelle 7 zeigt die Parameter von Lithium-Eisenphosphat-Batterien für Elektroroller und Elektrowerkzeuge. Die Batterien der E-Scooter-Serie sind klein, haben einen hohen zulässigen Entladestrom, eine lange Lebensdauer, eine hohe Energiedichte und keinen Memory-Effekt, was diese Batterien in Geräten mit geeigneter Leistung beliebt macht, in denen Elektromotoren autonom angetrieben werden müssen.

Tabelle 7. Batterieparameter der E-Scooter-Serie

Tabelle 8 zeigt die Parameter von Lithium-Eisenphosphat-Batterien für Elektroroller der E-Motorrad-Serie. Die Nennspannung aller Akkus dieser Serie beträgt 48 V. Die minimale Nennkapazität beträgt 9 Ah bei einem Gewicht von 4 kg. Der maximale Kapazitätswert beträgt 90 Ah bei einem Gewicht von 40 kg. Die Abmessungen eines Elements betragen 7,5 x 67 x 220 mm.

Tabelle 8. Batterieparameter der E-Motorradserie

Vergleichende Eigenschaften von LiFePO4-Batterien

Bei kleinen Kraftwerken im Dauerwechselbetrieb bieten Lithium-Eisenphosphat-Batterien aufgrund der Möglichkeit der Tiefentladung und einer großen Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen handfeste Vorteile bei der Wartung der Anlage.

Batteriemodule haben einen eingebauten Schutz gegen Überspannung, niedrige Ladung, hohe Ströme. Sie sind mit allen Geräten kompatibel, einschließlich Wechselrichtern und Ladegeräten, die mit Blei-Säure-Batterien arbeiten. Der Preis für Lithium-Eisenphosphat-Batterien erscheint zunächst recht hoch. Bei der Berechnung der Akkukapazität für den Betrieb im Radfahrmodus stellt sich jedoch heraus, dass bei Verwendung von LiFePO4-Akkus ein Akku mit ca. Helium). Dies ist möglich, da Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus mit höheren Strömen geladen werden können als Blei-Säure-Akkus (1C versus 0,1 ... 0,2C typisch für Blei-Säure-Akkus). Infolgedessen kann beispielsweise ein Array von Solarmodulen mit dem gleichen Ausgangsstrom des Arrays und der erforderlichen Ladezeit auf eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie mit weniger Kapazität als eine Blei-Säure-Batterie geladen werden. Die geringere Kapazität pro Entladung wird durch schnellere Ladezyklen kompensiert, zumal die Ressource für Lade-Entlade-Zyklen im Durchschnitt um eine Größenordnung größer ist. Hinzu kommt ein viel langsamerer Kapazitätsabfall während der Ladezyklen.

Betrachten Sie ein Beispiel. Haben wir vorher im Radfahrbetrieb einen Blei-Säure-AGM/GEL-Akku 150 Ah verwendet, dann reicht ein LiFePO4-Akku mit 60 Ah Kapazität, um diesen ohne Leistungsverlust zu ersetzen, bei richtiger Rechnung 1 bis 2,5 der Kosten einer LiFePO4-Batterie ist nur 25 … 35 % mehr als bei Blei-Säure-Batterien. Gleichzeitig weisen Lithium-Eisenphosphat-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien im Durchschnitt bessere Leistungseigenschaften auf.

Im Modus der Akkumulation und anschließenden Entladung bei gleichen Entladeströmen können Lithium-Eisenphosphat-Batterien einen 2,5-fachen Kapazitätsvorteil bieten, was an einem Beispiel leicht zu zeigen ist.

Die Batteriekapazität wird in der Regel nach der möglichen Ausfallzeit der Hauptenergie und der Leistungsaufnahme des Verbrauchers gewählt.

Wenn wir beispielsweise eine Last von 2 kW für 1 Stunde versorgen müssen, benötigen wir dementsprechend eine Energiereserve von mindestens 2 kWh. Es ist notwendig, dass dieses System länger als 6 Monate im zyklischen Modus normal funktioniert (Gebühr tagsüber, abends - Rang). Für eine Batterie oder einen Batteriesatz mit einer Ausgangsspannung von 48 V beträgt die erforderliche Nennkapazität ca. 42 Ah. Der Entladestrom beträgt ca. 1 C (42 A). Es sollte jedoch beachtet werden, dass in unserem Beispiel die Entladung nicht als konstanter Strom, sondern als konstante Leistung betrachtet werden sollte, während beim Entladen der Batterie der Entladestrom ansteigt. Im Entlademodus mit konstanter Leistung (2 kW) kann eine Blei-Säure-Batterie (48 V / 40 Ah) nicht länger als 30 Minuten arbeiten (bei Tiefentladung - bis zu 40,8 V).

Damit die Ladung bei einer Blei-Säure-Batterie sicher eine Stunde lang arbeiten kann, beträgt ihre Kapazität ungefähr das Doppelte der ursprünglich berechneten - etwa 85 Ah. Andererseits entlädt sich eine Eisen-Phosphat-Batterie mit einem Strom von 1 C oder mehr führt nicht zu einer signifikanten Verringerung seiner Kapazität - es bleibt auf dem Nennniveau (Abbildung 3). Daraus ist ersichtlich, dass ein Kapazitätsunterschied zweier Batterietypen um den Faktor zwei erreicht werden kann. Es ist auch zu berücksichtigen, dass beim Betrieb eines Blei-Säure-Akkus im Fahrradmodus seine Kapazität bereits bei 150 ... 200 Lade-Entlade-Zyklen um 20% abnimmt, um dies zu kompensieren sollten zunächst einen Akku mit 20 % höherer Kapazität wählen Es zeigt sich, dass die Bedingungen der zuvor gestellten Aufgabenstellung in den ersten 6 Monaten bei einer Blei-Säure-Batteriekapazität von 102 Ah zwischen zwei Batterietypen etwa das 2,5-fache beträgt.

Lithium-Eisenphosphat-Akkus nehmen problemlos einen starken Ladestrom auf. Wenn Sie sie also mit einer dreimal leistungsstärkeren (im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien) Reihe von Solarbatterien laden, können Sie sie in kurzer Zeit von 2 bis 4 Stunden aufladen. Und unter Berücksichtigung der Unempfindlichkeit gegenüber Tiefentladung und chronischer Unterladung sind diese Batterien im Winter unverzichtbar, zumal Lithium-Eisenphosphat-Batterien einen höheren Wirkungsgrad von 95 % (im Gegensatz zu 80 % bei Blei-Säure-Batterien) haben Das bedeutet, dass diese Batterien bei bewölktem und regnerischem Wetter schneller aufgeladen werden (Tabelle 9).

Tabelle 9. Vergleich von Lithium-Eisenphosphat- und Blei-Säure-Batterien

Fazit

Im Radfahrmodus ist der Einsatz von Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus vorteilhafter, da etwa zwei Mal weniger Kapazität als bei Blei-Säure-Akkus ausreicht, um Energie- und Betriebsparameter zu erreichen. Ebenso wertvoll sind Unempfindlichkeit gegen Unterladung, gesteigerter Wirkungsgrad und beschleunigtes Laden mit hohen Strömen.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden für den Einsatz in Solarstromsystemen empfohlen, die in kurzen Tageslichtstunden betrieben werden, was besonders wichtig für Zentralrussland, nördliche Regionen und Bergregionen ist. Die lange Lebensdauer (viele „Lade-Entlade“-Zyklen) von Lithium-Eisenphosphat-Batterien kann die Kosten für deren Wartung und Austausch erheblich reduzieren, was beispielsweise für automatische Wetterbeobachtungsstationen und Notstromsysteme für Mobilfunk relevant ist Kommunikationsbasisstationen. Die Verlängerung der Zeit zwischen den geplanten Batteriewechseln führt zu Einsparungen bei den Gehältern des Wartungspersonals sowie bei Reisekosten (insbesondere, wenn die Ausrüstung an schwer zugänglichen Orten installiert ist). Der geringere Wartungsaufwand wird die relativ hohen Kosten einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie mehr als ausgleichen.

Auch in der Telekommunikationstechnik (Basis-Telekommunikationsgeräte und mobile Geräte), unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Notstromversorgungssystemen, Stromversorgungssystemen für Elektroantriebe und Elektrofahrzeuge können Batterien dieser Art erfolgreich eingesetzt werden.

Der Batteriehersteller EEBM unterhält eine strenge Produktqualitätskontrolle und ist in der Lage, kundenspezifische Batteriebaugruppen gemäß den Kundenanforderungen herzustellen.

Literatur

1. http://www.eemb.com.
2. http://www.eemb.com/products/rechargeable_battery/lifepo4_battery/lifepo4_battery.html.

Bis heute gibt es eine Vielzahl von Batterien mit unterschiedlicher Chemie. Die heute beliebtesten Batterien sind Lithium-Ionen. Zu dieser Gruppe gehören auch Lithium-Eisen-Phosphat (Ferrophosphat)-Batterien. Wenn sich alle Batterien dieser Kategorie im Allgemeinen hinsichtlich der technischen Eigenschaften ähneln, dann haben Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien ihre eigenen Alleinstellungsmerkmale, die sie von anderen Batterien unterscheiden, die mit der Lithium-Ionen-Technologie hergestellt werden.

Die Geschichte der Entdeckung der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie

Erfinder der LiFePO4-Batterie ist John Goodenough, der 1996 an der University of Texas an einem neuen Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien arbeitete. Dem Professor ist es gelungen, ein Material herzustellen, das billiger ist, weniger Toxizität aufweist und eine hohe thermische Stabilität aufweist. Zu den Mängeln der Batterie, die die neue Kathode verwendete, gehörte eine geringere Kapazität.

Niemand interessierte sich für die Erfindung von John Goodenough, aber im Jahr 2003 entschied sich A 123 Systems, diese Technologie zu entwickeln, da sie sie für sehr vielversprechend hielt. Viele große Unternehmen – Sequoia Capital, Qualcomm, Motorola – sind Investoren in diese Technologie geworden.

Eigenschaften von LiFePO4-Batterien

Die Spannung der Ferrophosphat-Batterie ist die gleiche wie bei anderen Batterien mit Lithium-Ionen-Technologie. Die Nennspannung ist abhängig von den Abmessungen der Batterie (Größe, Formfaktor). Für Batterien 18.650 sind dies 3,7 Volt, für 10.440 (kleine Finger) - 3,2, für 24.330 - 3,6.

Bei fast allen Batterien fällt die Spannung während des Entladevorgangs allmählich ab. Eines der einzigartigen Merkmale ist die Spannungsstabilität beim Arbeiten mit LiFePO4-Akkus. Ähnliche Spannungseigenschaften haben Batterien, die in Nickeltechnologie (Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid) hergestellt wurden.

Je nach Größe kann ein Lithium-Eisenphosphat-Akku bis zur vollständigen Entladung zwischen 3,0 und 3,2 Volt liefern. Diese Eigenschaft verleiht diesen Batterien weitere Vorteile, wenn sie in Schaltkreisen verwendet werden, da sie praktisch die Notwendigkeit einer Spannungsregelung aufhebt.

Die Spannung bei vollständiger Entladung beträgt 2,0 Volt, was die niedrigste aufgezeichnete Entladegrenze aller Lithium-Technologie-Batterien ist. Diese Batterien sind auch führend in der Lebensdauer, die 2000 Lade- und Entladezyklen entspricht. Aufgrund der Sicherheit ihrer chemischen Struktur können LiFePO4-Batterien mit einem speziellen beschleunigten Delta-V-Verfahren geladen werden, wenn ein großer Strom an die Batterie angelegt wird.

Viele Batterien können mit dieser Methode nicht aufgeladen werden, was dazu führt, dass sie überhitzen und sich verschlechtern. Bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien ist diese Methode nicht nur möglich, sondern sogar empfehlenswert. Daher gibt es spezielle Ladegeräte speziell zum Laden solcher Akkus. Natürlich können solche Ladegeräte nicht für Batterien mit anderer Chemie verwendet werden. Je nach Formfaktor können Lithium-Eisenphosphat-Akkus auf diesen Ladegeräten in 15-30 Minuten vollständig aufgeladen werden.

Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet der LiFePO4-Batterien bieten dem Anwender Batterien mit einem verbesserten Betriebstemperaturbereich. Wenn der Standardbetriebsbereich für Lithium-Ionen-Akkus bei -20 bis +20 Grad Celsius liegt, können Lithium-Eisenphosphat-Akkus im Bereich von -30 bis +55 perfekt funktionieren. Das Laden oder Entladen eines Akkus bei Temperaturen über oder unter den beschriebenen wird den Akku schwer beschädigen.

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind wesentlich weniger von Alterung betroffen als andere Lithium-Ionen-Akkus. Alterung ist der natürliche Kapazitätsverlust im Laufe der Zeit, unabhängig davon, ob die Batterie in Gebrauch ist oder im Regal liegt. Zum Vergleich: Alle Lithium-Ionen-Akkus verlieren jedes Jahr etwa 10 % an Kapazität. Lithiumeisenphosphat verliert nur 1,5 %.

Von den Minuspunkten dieser Batterien ist die geringere Kapazität hervorzuheben, die etwa 14 % geringer ist als bei anderen Lithium-Ionen-Batterien.

Sicherheit von Ferrophosphatbatterien

Dieser Batterietyp gilt als einer der sichersten aller existierenden Batterietypen. LiFePO4 hat eine sehr stabile Chemie und kann hohen Belastungen beim Entladen (bei Betrieb mit niedrigem Widerstand) und Laden (beim Laden der Batterie mit hohen Strömen) gut standhalten.

Aufgrund der Tatsache, dass Phosphate chemisch unbedenklich sind, sind diese Batterien einfacher zu entsorgen, nachdem sie ihre Ressource ausgearbeitet haben. Viele Batterien mit gefährlicher Chemie (z. B. Lithium-Kobalt) müssen zusätzlichen Recyclingprozessen unterzogen werden, um ihre Umweltgefährdung zu negieren.

Laden von Lithium-Eisenphosphat-Akkus

Einer der Gründe für das kommerzielle Interesse von Investoren an der Ferrophosphatchemie war die Fähigkeit zur schnellen Aufladung, die sich aus seiner Stabilität ergibt. Unmittelbar nach der Organisation der Förderfreigabe von LiFePO4-Batterien wurden diese als schnell aufladbare Batterien positioniert.

Zu diesem Zweck wurden spezielle Ladegeräte hergestellt. Wie oben bereits erwähnt, können solche Ladegeräte nicht an anderen Akkus verwendet werden, da diese dadurch überhitzen und stark beschädigt werden.

Speziell für diese Batterien können sie in 12-15 Minuten aufgeladen werden. Ferrophosphat-Akkus können auch mit herkömmlichen Ladegeräten geladen werden. Es gibt auch kombinierte Ladegeräte mit beiden Lademodi. Am besten wäre natürlich der Einsatz von smarten Ladegeräten mit vielen Optionen, die den Ladevorgang regulieren.

Lithium-Eisenphosphat-Batteriegerät

Die Lithium-Eisen-Phosphat-LiFePO4-Batterie weist keine Besonderheiten im inneren Aufbau gegenüber ihren Pendants in der Chemietechnik auf. Nur ein Element hat sich verändert – die Kathode aus Eisenphosphat. Das Anodenmaterial ist Lithium (alle Batterien auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie haben eine Lithium-Anode).

Der Betrieb jeder Batterie basiert auf der Umkehrbarkeit einer chemischen Reaktion. Ansonsten werden die innerhalb der Batterie ablaufenden Prozesse als Oxidations- und Reduktionsprozesse bezeichnet. Jede Batterie besteht aus Elektroden - einer Kathode (Minus) und einer Anode (Plus). Außerdem befindet sich in jeder Batterie ein Separator - ein poröses Material, das mit einer speziellen Flüssigkeit imprägniert ist - ein Elektrolyt.

Beim Entladen der Batterie wandern Lithium-Ionen durch den Separator von der Kathode zur Anode und geben dabei die angesammelte Ladung ab (Oxidation). Wenn eine Batterie geladen wird, bewegen sich Lithiumionen in die entgegengesetzte Richtung von der Anode zur Kathode und sammeln Ladung (Erholung).

Arten von Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Alles in dieser Chemie kann in vier Kategorien unterteilt werden:

• Komplette Batterien.
• Große Zellen in Form von Parallelepipeden.
• Kleine Zellen in Form von Quadern (Prismen - LiFePO4-Batterien bei 3,2 V).
• Kleine Flachbatterien (Pakete).
• Zylindrische Akkumulatoren.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien und -Zellen können unterschiedliche Nennspannungen von 12 bis 60 Volt haben. In vielerlei Hinsicht sind sie dem traditionellen Arbeitszyklus viel höher voraus, das Gewicht ist um ein Vielfaches geringer, sie werden um ein Vielfaches schneller aufgeladen.

Zylindrische Akkumulatoren dieser Chemie werden sowohl einzeln als auch in einer Kette verwendet. Die Abmessungen dieser zylindrischen Batterien sind sehr unterschiedlich: von 14.500 (Fingertyp) bis 32.650.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Ferrophosphatbatterien für Fahrräder und Elektrofahrräder verdienen besondere Aufmerksamkeit. Mit der Erfindung einer neuen Eisenphosphat-Kathode und anderen auf dieser Chemie basierenden Batterietypen entstanden spezielle Batterien, die aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften und ihres geringeren Gewichts bequem auch auf gewöhnlichen Fahrrädern verwendet werden können. Solche Batterien erfreuten sich sofort großer Beliebtheit bei Fans der Aufrüstung ihrer Fahrräder.

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind in der Lage, für mehrere Stunden unbeschwertes Radfahren zu sorgen, was eine würdige Konkurrenz für Verbrennungsmotoren ist, die früher auch oft in Fahrrädern verbaut waren. Typischerweise werden für diese Zwecke 48-V-LiFePO4-Batterien verwendet, aber es ist möglich, Batterien für 25, 36 und 60 Volt zu kaufen.

Die Verwendung von Ferrophosphat-Batterien

Die Rolle der Batterien in dieser Chemie ist ohne Kommentar klar. Für verschiedene Zwecke werden Prismen verwendet - LiFePO4 3,2 V-Batterien. Größere Zellen werden als Elemente für Solarenergie und Windkraftanlagen verwendet. Ferrophosphatbatterien werden aktiv bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen verwendet.

Kleine Flachbatterien werden für Telefone, Laptops und Tablet-PCs verwendet. Zylindrische Batterien verschiedener Formfaktoren werden für elektronische Zigaretten, funkgesteuerte Modelle usw. verwendet.

Was ist eine LiFePO4-Batterie?

LiFePO4 ist ein natürlich vorkommendes Mineral aus der Familie der Olivine. Als Geburtsdatum von LiFePO4-Batterien gilt das Jahr 1996, als erstmals an der University of Texas die Verwendung von LiFePO4 in der Batterieelektrode vorgeschlagen wurde. Das Mineral ist ungiftig, relativ billig und kommt natürlich vor.

LiFEPO4 ist eine Untergruppe von Lithiumbatterien und verwendet die gleiche Stromerzeugungstechnologie wie Lithiumbatterien, es handelt sich jedoch nicht um 100 % Lithiumbatterien (Lithiumionen).

Aufgrund der Tatsache, dass die Technologie erst vor relativ kurzer Zeit erschienen ist, gibt es keinen einheitlichen Standard zur Bewertung der Qualität von LiFEPO4-Batterien sowie direkte Analogien zu Blei-Säure-Batterien, an die wir gewöhnt sind.

Aufgrund des Fehlens eines einzigen Standards für LFTP-Batterien gibt es auf dem Markt viele Arten von LFP-Zellen und Batterien, die sie mit unterschiedlichen Eigenschaften und chemischer Zusammensetzung verwenden. Sie werden alle als LFP- oder Lithium-Batterien bezeichnet, funktionieren jedoch auf unterschiedliche Weise. Ohne zu versuchen, die Unermesslichkeit anzunehmen, konzentrieren wir uns auf das, was unsere Batterien garantiert leisten können.

Aliant Lithium-Eisenphosphat-Batterien bieten die folgenden praktischen Vorteile:

eine enorme Anzahl von Ladezyklen, mehr als die von Lithium-Ionen-Batterien und Bleibatterien,
Die Batterie hält 3000 Ladezyklen bei 70 % Entladung und 2000 Ladezyklen bei 80 % Entladung stand, was eine Batterielebensdauer von bis zu 7 Jahren bietet. Wir gewähren eine bedingungslose 2-Jahres-Garantie auf ALIANT-Batterien. Im Durchschnitt ist die Batterie für 12.000 Starterstarts ausgelegt.

hoher Starterstrom, bei -18 C liefert die Batterie dem Starter eine Leistung, die der durchschnittlichen neuen Bleibatterie entspricht, aber bei +23 C ist die Leistung, die der Starter liefern kann, doppelt so hoch wie bei einer Bleibatterie. Beim Starten des Motors ist sofort eine hohe Leistungsabgabe spürbar, der Anlasser dreht schnell, wie bei der frischesten Bleibatterie

Gewicht - ALIANT-Batterien sind 5-mal leichter als Blei

• Abmessungen - Batterien sind dreimal kleiner als Bleianaloga, sodass nur 3 Batterien die gesamte Modellpalette von Motorrädern abdecken

Schnellladung - im Durchschnitt werden die Batterien in den ersten 2 Minuten zu 50 % geladen, innerhalb von 30 Minuten zu 100 % geladen, was bedeutet, dass nach 30 Minuten Fahrt die Batterie zu 100 % geladen ist, d.h. Tatsächlich ist Ihr Akku immer zu 100 % geladen

stabile Entladespannung - während der Entladung hält die Batterie die Spannung bis zum letzten Mal nahe 13,2 V, dann kommt es nach der Entladung zu einem starken Spannungsabfall - die Batterie, in der noch 40% der Ladung verbleiben, wird schnell den Anlasser drehen

stabile Entladespannung - während der Entladung hält die Batterie bis zum letzten Mal eine Spannung nahe 13,2 V, dann tritt nach der Entladung ein starker Spannungsabfall auf

• der Akku entlädt sich weniger als 0,05 % pro Tag, d.h. kann sicher ein Jahr lang ohne Aufladen in einem Regal stehen und, ohne seine Eigenschaften zu verlieren, den Motor starten und dann auf einen Zustand von nahezu 100% aufladen
• ohne gravierende Folgen für die spätere Leistung im entladenen Zustand sein kann, liegt die Entladeschwelle bei 9,5V, solange die Spannung an den Batterieklemmen nicht unter 9,5V absinkt - die Batterie kann aufgeladen und in ihren ursprünglichen Zustand versetzt werden

Arbeiten bei ultraniedrigen Temperaturen. Wir haben besonderen Wert auf die Akkuleistung bei extrem niedrigen Temperaturen gelegt, einige erfahrene Fahrer, die LFP-Akkus anderer Hersteller verwendet haben, haben festgestellt, dass die Leistung von LFP-Akkus mit der Temperatur stark abfällt. Bei +3 Grad gibt es also keine kräftige Drehung des Anlassers mehr, und bei Minus "schläft" die Batterie ein und wacht erst nach dem Aufwärmen auf, da Energie zurückgegeben wird. Aufgrund einer speziellen Chemie sind unsere Batterien frei von diesem Manko. Obwohl die von den Batterien abgegebene Leistung bei -18C um fast das 2-fache sinkt, reicht es immer noch, den Anlasser kräftig zu drehen. Die Batterie ist für den Betrieb bei Temperaturen bis zu -30 ° C ausgelegt, bei Temperaturen von -3 und darüber haben die Batterien überschüssige Leistung. Im Temperaturbereich von -18 bis -30 °C dreht die Batterie zwar den Anlasser, fühlt sich aber an wie eine halb entladene Bleibatterie.

funktioniert in jeder Lage, die Batterien enthalten keine Flüssigkeiten, es kann in jeder Lage verwendet werden, genau wie Gel-Batterien

• gleichmäßige Ladung aller 4 Zellen im Inneren durch einen im Akku integrierten BMS (Battery Management System) Controller. Im Inneren des Akkus befinden sich 4 in Reihe geschaltete Zellen mit je 3,3 V, die Nennspannung beträgt 13,3 V, der Akku wird jedoch über 2 Pole geladen. Diese Lademethode ist für Bleiakkus geeignet, jedoch nicht für LFP geeignet - die internen Zellen werden immer unterladen, was die Wahrscheinlichkeit ihres Ausfalls erhöht, damit die LFP-Zellen in einer Reihenschaltung gleichmäßig geladen werden, wird eine elektronische Schaltung aufgebaut in die Batterie, die die Ladung, die zu 2 Anschlüssen kommt, durch 4 Zellen innerhalb der Batterie gleichmäßig verteilt

breiter Temperaturbereich - von -30 С bis +60 С

Grundlegende physikalische Unterschiede zwischen LiFePO4-Batterien und Bleianaloga

Wie bereits erwähnt, haben LiFePO4-Batterien und Bleibatterien eine unterschiedliche Chemie, und um Ihre Batterie zu verstehen, müssen Sie die Unterschiede kennen.

Der Hauptunterschied betrifft die Kapazität. An einem Beispiel können Sie die Unterschiede bei Batterien nachvollziehen: Wenn Sie einen Starter an eine LiFEP04-Batterie und an eine Bleibatterie anschließen und anfangen zu drehen, dann dreht die LiFEPO4-Batterie in der gleichen Zeit den Starter um fast 1,5 mehr, praktisch ohne zu reduzieren Drehzahl als ein Blei-Säure-Akku, wenn Sie zuvor einen Blei-Akku verwendet haben, dann werden Sie den Eindruck haben, dass der Akku noch sehr viel Ladung enthält, aber der Akku kann tatsächlich schon fast entladen sein, der drehzahlabfall erfolgt nicht ruckfrei wie bei einer bleibatterie, sondern schlagartig nach spannungsabfall unter 12v. Wenn Sie eine Bleibatterie mit 7 A / h und eine LiFEPO4-Batterie mit ähnlicher Kapazität nehmen, ist die Anzahl der Umdrehungen des Starters (eigentlich der Last) bis zur vollständigen Entladung in den ersten 10 Minuten von LiFEP04 viel größer. Aber in den nächsten 5 Minuten wird die Batterie leer sein, während die Bleibatterie den Anlasser bis zu 20 Minuten lang drehen kann. Somit übertrifft die LiFEPO4-Batterie in allen praktischen Lebensfällen bei Temperaturen ab -18 C Bleibatterien, außer wenn der Generator außer Betrieb ist. In diesem Fall können Bleibatterien ohne Generator länger halten als LiFePO4.

Überspannung. Wenn die Ladespannung die zulässige Grenze überschreitet, verhalten sich LiFEPO4- und Blei-Säure-Batterien unterschiedlich. Die Blei-Säure-Batterie beginnt zu kochen. In LIFEPO4-Batterien finden irreversible chemische Reaktionen statt. Es gibt kein Motorrad auf dem Markt, das eine Spannung liefern würde, die eine LIFEPO4-Batterie in sehr seltenen Fällen zerstören könnte, wenn das Reglerrelais so ausfällt, dass die Spannung an den Batterieklemmen im Bereich von 15 bis 60 V liegt - Eine LIFEP04-Batterie wird beschädigt.

Temperatur. LIFEP04-Batterien mögen keine niedrigen Temperaturen, in unseren Batterien verwenden wir spezielle Zellen, die bei Temperaturen bis zu -30 ° C betrieben werden können. Nach -18 ° C sinkt die Leistung von LIFEPO4-Batterien jedoch so, dass die Bleibatterie mehr Strom produziert als unsere . Wäre da nicht die spezielle Chemie in den Zellen, dann würde der Akku bei +4 Grad LIFEPO4 an Leistung verlieren.

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Moderne Geräte werden von Tag zu Tag komplexer und leistungsfähiger. Die hohen Anforderungen an die Technik stellen erhöhte Anforderungen an Batterien, die nun hohe Leistung, Energieeffizienz und eine erhöhte Stromversorgung vereinen müssen.

Die Einführung neuer Arten von Elektrogeräten in die Produktion, die Beschleunigung des technologischen Prozesses - all dies erhöht die Anforderungen an Stromquellen, und moderne Batterien können sie nicht mehr immer erfüllen. Um dieses Problem zu lösen, haben die Hersteller den Weg eingeschlagen, die Lithium-Ionen-Technologie zu verbessern. So wurde Lithium-Eisen-Phosphat geboren, das der ideologische Nachkomme von Li-Ionen-Batterien ist.

Geschichtlicher Bezug

LiFePO4 oder LFP, ein natürliches Mineral aus der Familie der Olivine, wurde erstmals 1996 von dem Wissenschaftler John Goodenough von der University of Texas entdeckt, der nach Möglichkeiten suchte, Li-Ionen-Energiequellen zu verbessern. Bemerkenswert war, dass dieses Mineral weniger toxisch und thermisch stabiler war als alle damals bekannten Elektroden.

Außerdem traf er in der natürlichen Umgebung und hatte geringere Kosten. Der Hauptnachteil von Elektroden auf LiFePO4-Basis war eine geringe elektrische Kapazität, weshalb die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie nicht mehr weiterentwickelt wurde.

Die Forschung in dieser Richtung wurde 2003 wieder aufgenommen. Ein Team von Wissenschaftlern arbeitete an der Entwicklung grundlegend neuer Batterien, die die damals fortschrittlichsten Li-Ionen-Batterien ersetzen würden. Große Unternehmen wie Motorola und Qualcomm interessierten sich für das Projekt, das das Erscheinen von Batterien mit LiFePO4-Kathodenzellen beschleunigte.

Batterie basierend auf LiFePO4

Dieser Typ nutzt die gleiche Technologie zur Stromerzeugung wie die uns bekannten Lithium-Ionen-Zellen. Es gibt jedoch auch eine Reihe signifikanter Unterschiede zwischen ihnen. Zum einen ist es der Einsatz eines eigenen BMS – eines Kontrollsystems, das elektrische Batterien vor Überladung und Tiefentladung schützt, die Lebensdauer erhöht und die Energiequelle stabiler macht.

Zweitens ist LiFePO4 im Gegensatz zu LiCoO2 weniger toxisch. Diese Tatsache ermöglichte es, eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Umweltverschmutzung zu vermeiden. Insbesondere zur Verringerung der Kobaltemissionen in die Atmosphäre bei unsachgemäßer Entsorgung von Batterien.

Schließlich haben LFP-Elemente aufgrund des Fehlens einheitlicher Standards eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung, was zu einer Variation der technischen Eigenschaften von Modellen in einem weiten Bereich führt. Außerdem ist die Wartung dieser Netzteile aufwändiger und muss bestimmten Regeln folgen.

Technische Eigenschaften

Es ist erwähnenswert, dass 48-Volt-, 36-Volt- und 60-Volt-Lithium-Eisenphosphat-Batterien hergestellt werden, indem einzelne Zellen in Reihe geschaltet werden, da die maximale Spannung in einem LFP-Abschnitt 3,65 V nicht überschreiten darf. Daher können die technischen Indikatoren jeder Batterie erheblich sein voneinander unterscheiden - es hängt alles von der Montage und der spezifischen chemischen Zusammensetzung ab.

Zur Analyse der technischen Eigenschaften stellen wir die Nennwerte einer einzelnen Zelle vor.

Die beste Umsetzung der Fähigkeiten jeder einzelnen Zelle wurde in Everexceed-Batterien erreicht. Everexceed Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine lange Lebensdauer. Insgesamt können sie bis zu 4.000 Lade-Entlade-Zyklen mit einem Kapazitätsverlust von bis zu 20% standhalten, und das Auffüllen der Energiereserve erfolgt in 12 Minuten. Vor diesem Hintergrund können wir den Schluss ziehen, dass Everexceed-Batterien einer der besten Vertreter von LFP-Zellen sind.

Vorteile und Nachteile

Der Hauptvorteil, der einen Lithium-Eisen-Phosphat-Akku von anderen Batterievertretern in einem günstigen Licht abhebt, ist die Langlebigkeit. Ein solches Element kann mehr als 3.000 Lade-Entlade-Zyklen standhalten, wenn der Strompegel auf 30% abfällt, und mehr als 2.000 - wenn er auf 20% abfällt. Daraus ergibt sich eine durchschnittliche Batterielebensdauer von ca. 7 Jahren.

Ein stabiler Ladestrom ist der zweite wichtige Vorteil von LFP-Zellen. Die Ausgangsspannung bleibt bei 3,2 V, bis die Ladung vollständig abgebaut ist. Dies vereinfacht den Schaltplan und macht Spannungsregler überflüssig.

Höherer Spitzenstrom ist ihr dritter Vorteil. Diese Eigenschaft der Batterie ermöglicht es ihnen, auch bei extrem niedrigen Temperaturen maximale Leistung zu liefern. Diese Eigenschaft hat Automobilhersteller dazu veranlasst, die Lithium-Eisenphosphat-Batterie als primäre Energiequelle zum Starten von Benzin- und Dieselmotoren zu verwenden.

Neben all den vorgestellten Vorteilen haben LiFePO4-Batterien einen wesentlichen Nachteil - eine große Masse und Größe. Dies schränkt ihre Verwendung in bestimmten Arten von Maschinen und elektrischen Geräten ein.

Betriebsmerkmale

Wenn Sie fertige Lithium-Phosphat-Batterien kaufen, haben Sie keine Schwierigkeiten mit Wartung und Betrieb. Dies liegt daran, dass Hersteller BMS-Platinen in solche Elemente einbauen, die keine Überladung zulassen und keine Entladung des Elements auf ein extrem niedriges Niveau zulassen.

Wenn Sie jedoch separate Zellen (z. B. AA-Batterien) kaufen, müssen Sie den Ladezustand selbst überwachen. Wenn die Ladung unter einen kritischen Wert fällt (unter 2,00 V), beginnt auch die Kapazität schnell zu sinken, was ein Wiederaufladen der Zellen unmöglich macht. Lässt man dagegen eine Überladung (über 3,75 V) zu, quillt die Zelle durch die freigesetzten Gase einfach auf.

Wenn Sie eine ähnliche Batterie für ein Elektroauto verwenden, müssen Sie sie nach 100% Ladung trennen, da die Batterie sonst durch Übersättigung mit elektrischem Strom anschwillt.

Betriebsregeln

Wenn Sie Lithium-Phosphor-Batterien nicht im zyklischen Modus, sondern im Puffermodus verwenden möchten, z. B. als USV-Stromquelle oder in Verbindung mit einer Solarbatterie, müssen Sie darauf achten, den Ladezustand auf 3,40- abzusenken. 3,45 V. Bei der Bewältigung dieser Aufgabe helfen „intelligente“ Ladegeräte, die im Automatikmodus die Energiereserven zunächst vollständig auffüllen und dann das Spannungsniveau absenken.

Während des Betriebs müssen Sie das Gleichgewicht der Zellen überwachen oder spezielle Ausgleichsplatinen verwenden (diese sind bei einem Elektroauto bereits in die Batterie eingebaut). Zellenungleichgewicht ist ein Zustand, wenn die Gesamtspannung des Geräts auf dem Nennwert bleibt, aber die Spannung der Zellen unterschiedlich wird.

Ein ähnliches Phänomen tritt aufgrund des Unterschieds im Widerstand einzelner Abschnitte und des schlechten Kontakts zwischen ihnen auf. Wenn die Zellen unterschiedliche Spannungen haben, werden sie ungleichmäßig geladen und entladen, was die Lebensdauer der Batterie erheblich verkürzt.

Batterien in Betrieb nehmen

Vor der Verwendung von Lithium-Phosphor-Batterien, die aus einzelnen Zellen zusammengesetzt sind, muss darauf geachtet werden, das System auszubalancieren, da die Abschnitte unterschiedliche Ladezustände aufweisen können. Dazu werden alle Komponenten parallel zueinander geschaltet und an einen Gleichrichter, Ladegerät angeschlossen. So verschaltete Zellen müssen auf 3,6 V aufgeladen werden.

Wenn Sie einen Lithium-Eisen-Phosphat-Akku für ein Elektrofahrrad verwenden, haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass der Akku in den ersten Betriebsminuten maximale Leistung erzeugt und dann die Ladung schnell auf ein Niveau von 3,3-3,0 V abfällt. Haben Sie keine Angst davor Dies, da dies ein normaler Batteriebetrieb ist. Tatsache ist, dass seine Hauptkapazität (ca. 90%) genau in diesem Bereich liegt.

Fazit

Die Effizienz ist 20-30% höher als bei anderen Batterien. Gleichzeitig halten sie 2-3 Jahre länger als andere Stromquellen und liefern während der gesamten Betriebszeit stabilen Strom. All dies hebt die präsentierten Elemente in ein günstiges Licht.

Die meisten Menschen werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien jedoch weiterhin ignorieren. Die Vor- und Nachteile von Batterien verblassen vor ihrem Preis - es ist 5-6 mal mehr als bei uns bekannten Blei-Säure-Zellen. Eine solche Batterie für ein Auto kostet durchschnittlich etwa 26.000 Rubel.

Moderne Elektronik stellt immer höhere Anforderungen an die Leistung und Kapazität von Energiequellen. Während Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien nah an ihrer theoretischen Grenze sind, stehen Lithium-Ionen-Technologien erst am Anfang der Reise.

Li-Fe (Lithiumphosphat) Akkus zeichnen sich nicht nur durch ihre hohe Kapazität, sondern auch durch ihre Schnellladung aus. In nur 15 Minuten können Sie den Akku vollständig aufladen. Darüber hinaus ermöglichen solche Batterien 10-mal mehr Lade-Entlade-Zyklen als herkömmliche Modelle. Die Idee einer Li-Fe-Batterie ist es, den Lithium-Ionen-Austausch zwischen den Elektroden zu aktivieren. Mit Hilfe von Nanopartikeln konnte die Austauschfläche der Elektroden ausgebaut und ein intensiverer Ionenfluss erzielt werden. Um eine zu starke Erwärmung und eine mögliche Explosion der Elektroden zu vermeiden, verwendeten die Autoren der Entwicklung Lithium/Eisenphosphat statt Lithium/Kobaltoxid in den Kathoden. Die unzureichende elektrische Leitfähigkeit des neuen Materials wird durch das Einbringen von Aluminium-, Mangan- oder Titan-Nanopartikeln kompensiert.

Zum Laden von Li-Fe-Akkus muss ein spezielles Ladegerät mit einer Kennzeichnung verwendet werden, die besagt, dass dieser Ladegerättyp mit Li-Fe-Akkus arbeiten kann, sonst zerstören Sie den Akku!

Vorteile

• Sicheres, langlebiges Gehäuse, im Gegensatz zu Li-Po-Batteriegehäusen
• Ultraschnelles Laden (bei einem Strom von 7A eine volle Ladung in 15 Minuten !!!)
• Sehr hoher Ausgangsstrom 60A - Betriebsart; 132A - Kurzzeitmodus (bis zu 10 Sekunden)
• Selbstentladung 3 % für 3 Jahre
• Arbeiten in der Kälte (bis -30 Grad C) ohne Verlust der Verarbeitungseigenschaften
• MTBF 1000 Zyklen (dreimal mehr als Nickelbatterien)

Mängel

• Benötigt ein spezielles Ladegerät (nicht kompatibel mit LiPo-Ladegeräten)
• Schwerer als Li-Po
  

Ein bisschen Geschichte

Li-Ionen-Akkus sind in Bezug auf die Kapazität doppelt so groß und in Bezug auf die Leistungsdichte fast dreimal so groß wie NiMH-Pendants. Die Energiedichte von Li-Ion ist dreimal höher als die von NiMH. Li-Ion verträgt sehr hohe Entladeströme, die NiMH-Akkus nicht einmal theoretisch bewältigen können. Außerdem ist NiMH für leistungsstarke tragbare Werkzeuge, die sich durch hohe Impulsbelastungen auszeichnen, eine lange Ladezeit benötigen und normalerweise nicht mehr als 500 Zyklen „leben“, von geringem Nutzen. Die Lagerung von NiMH ist ein weiteres großes Problem. Diese Akkus leiden unter einer sehr hohen Selbstentladung – bis zu 20 % pro Monat, während diese Zahl bei Li-Ion nur 2–5 % beträgt. NiMH-Akkus unterliegen dem sogenannten Memory-Effekt, der auch für NiCd-Akkus charakteristisch ist.

Aber Li-Ionen-Akkus haben auch ihre Nachteile. Sie sind sehr teuer, erfordern ein komplexes mehrstufiges elektronisches Steuersystem, da sie dazu neigen, sich bei zu tiefer Entladung irreversibel zu verschlechtern oder sich bei hohen Lasten spontan zu entzünden. Das verdanken sie dem Hauptelektrodenmaterial Lithium-Cobaltat (LiCoO2). Wissenschaftler haben jahrelang darum gekämpft, einen Ersatz für Kobalt zu finden. Verschiedene Lithiumverbindungen – Manganate, Titanate, Stannate, Silikate und andere – sind Kandidaten für die Position des Hauptelektrodenmaterials der Zukunft. Aber der absolute Favorit ist heute Lithiumferrophosphat Li-Fe, das erstmals 1996 von Professor John Goodenough von der University of Texas gewonnen wurde. Lange verstaubte dieses Thema im Regal, da sich Li-Fe außer durch seine Billigkeit in nichts Herausragendem unterschied und sein Potenzial unerforscht blieb. Alles änderte sich 2003 mit dem Aufkommen von A123 Systems.

Eigenschaften von Li-Fe-Batterien

Wie alle Batterien hat Li-Fe mehrere grundlegende elektrische Parameter:

Voll geladene Zellenspannung: Li-Fe hat etwa 3,65 V. Aufgrund der Besonderheiten dieser Technologie haben diese Elemente keine große Angst vor Überladung (zumindest verursacht es kein Feuer und keine Explosion, wie dies bei Elementen auf Basis von Lithiumkobaltat Li-Ion, Li-Pol der Fall ist ), obwohl die Hersteller dringend davon abraten, über 3,9 V und nur wenige Ladungen bis zu 4,2 V über die gesamte Lebensdauer der Zelle zu laden.

Vollständig entladene Zellenspannung: Hier gehen die Herstellerempfehlungen etwas auseinander, manche empfehlen Zellen auf 2,5V zu entladen, manche auf 2,0V. Aber in jedem Fall hat sich gemäß der Betriebspraxis aller Arten von Batterien herausgestellt, dass je geringer die Entladetiefe ist, desto mehr Zyklen kann diese Batterie überleben, und die Energiemenge, die bei der letzten 0,5-V-Entladung ( für Li-Fe) beträgt nur wenige Prozent seiner Kapazität.

Mittelpunktspannung: für Elemente dieser Technologie von verschiedenen Herstellern variiert (deklariert) von 3,2 V bis 3,3 V. Die Mittelpunktspannung ist die Spannung, die sich anhand der Entladekurve errechnet und die die Gesamtkapazität der Batterie berechnen soll, die in Wh (Wattstunden) ausgedrückt wird, dazu wird die Mittelpunktspannung mit der aktuellen Kapazität multipliziert, also z Wenn Sie beispielsweise eine Zelle mit einer Kapazität von 1,1 Ah und einem Spannungsmittelpunkt von 3,3 V haben, beträgt die Gesamtkapazität 3,3 * 1,1 = 3,65 Wh. (Viele Leute verwechseln oft die Mittelpunktspannung mit der Spannung einer voll aufgeladenen Zelle.)

In diesem Zusammenhang möchte ich auf die Leistungsmerkmale von Batterien oder besser gesagt auf die Spannung des Mittelpunkts von 36-V- und 48-V-Li-Fe-Batterien achten. So wird die Spannung von 36V und 48V bedingt in Bezug auf den vielen geläufigeren Bleiakku angegeben, bzw. auf die Mittelpunktspannung von 3 oder 4 in Reihe geschalteten 12V Bleiakkus. Eine 36-V-Li-Fe-Batterie hat 12 in Reihe geschaltete Zellen (Elemente), was 3,2 * 12 = 38,4 V (für eine 48-V-Batterie 3,2 * 16 = 51,2 V) entspricht, was etwas höher ist als die Durchschnittspunkte von Blei-Säure-Batterien. d.h. bei gleichen Kapazitäten (in Ah) hat ein Li-Fe-Akku eine größere Gesamtkapazität als ein Blei-Säure-Akku.

Derzeit ist China die Hauptproduktionsbasis für die Herstellung von Li-Fe-Elementen. Es gibt Fabriken sowohl bekannter Unternehmen (A123System, BMI) als auch Fabriken unbekannter Unternehmen. Viele Verkäufer fertiger Batterien (die diese im Einzelhandel verkaufen) behaupten, dass sie auch selbst Hersteller der Zellen sind, was sich tatsächlich als falsch herausstellt. Große Hersteller von Elementen, die sie in Millionen von Stücken pro Jahr produzieren, sind nicht daran interessiert, mit Einzelhandelskunden zusammenzuarbeiten, und ignorieren einfach Fragen zum Verkauf von Dutzenden von Stücken von Elementen oder bieten den Kauf in Mengen von mehreren tausend Stück an. Es gibt auch kleine Unternehmen, in denen Elemente halbhandwerklich in kleinen Chargen hergestellt werden, aber die Qualität solcher Elemente ist äußerst gering. Der Grund dafür ist der Mangel an hochwertigen Materialien, Geräten und geringer technologischer Disziplin. Solche Elemente haben sogar innerhalb einer Charge eine sehr große Schwankung in der Kapazität und im Innenwiderstand. Auch auf dem Markt für die Montage fertiger Batterien gibt es Elemente, die von großen Herstellern hergestellt werden, aber aufgrund der Tatsache, dass sie nicht durch bestimmte Parameter (Kapazität, Innenwiderstand, Spannungsabfall während der Lagerung) abgelehnt wurden, dürfen sie nicht auf den Markt kommen und müssen entsorgt werden. Diese Elemente sind die Grundlage für die Montage von Batterien durch kleine Handwerksbetriebe. Der Hauptunterschied zwischen solchen Elementen und Elementen in Standardqualität, die von großen Herstellern hergestellt werden, ist keine Markierungen auf jedem Element. Die Kennzeichnung wird im Werk bei den Endprüfungen angebracht und dient als Kennzeichen für Herstellerwerk, Datum und Herstellungsänderung. Diese Informationen sind für große Hersteller notwendig, um die Qualität der Elemente während des Betriebs weiter zu überwachen und im Schadensfall die Ursache des Problems finden zu können. Wie Sie selbst verstehen, macht eine solche Operation für diejenigen, die Elemente unter handwerklichen Bedingungen herstellen, keinen Sinn.
Folgen Sie diesen Links, um die Tests der bekanntesten Hersteller von Elementen zu sehen:

• http://www.zeva.com.au/tech/LiFePO4.php

Übrigens, was nach den Ergebnissen der Kontrollen interessant ist, erklären fast alle Hersteller, dass die Kapazität größer ist als sie verfügbar ist (die einzige Ausnahme ist das A123-System), während Huanyu im Allgemeinen ein Viertel weniger als die angegebene Kapazität hat.

unerwartete Entdeckung

A123 Systems ist ein ungewöhnliches Unternehmen. In Gesprächen wiederholen seine Mitarbeiter, vom einfachen Ingenieur bis zum Präsidenten, oft einen Satz, der heutzutage nicht oft zu hören ist: „Wir stehen erst am Anfang des Weges. Wenn wir es bis zum Ende verfolgen, werden wir die Welt auf den Kopf stellen!“ Die Geschichte von A123 Systems begann Ende 2000 im Labor von Professor Yeet Ming Chang vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Chang, der lange Zeit an der Li-Ionen-Technologie gearbeitet hatte, entdeckte fast zufällig ein verblüffendes Phänomen. Mit einem gewissen Einfluss auf die kolloidale Lösung von Elektrodenmaterialien begann sich die Struktur der Batterie selbst zu reproduzieren! Die Anziehungs- und Abstoßungskräfte hingen von vielen Faktoren ab - der Größe, Form und Anzahl der Partikel selbst, den Eigenschaften des Elektrolyten, dem elektromagnetischen Feld und der Temperatur. Chang führte detaillierte Studien zu den physikalisch-chemischen Eigenschaften von Elektroden-Nanomaterialien durch und bestimmte die grundlegenden Parameter für den Start des Prozesses der spontanen Selbstorganisation. Die resultierenden Batterien hatten eine um ein Drittel höhere spezifische Kapazität als herkömmliche Lithium-Kobaltat-Batterien und überstanden Hunderte von Lade-Entlade-Zyklen. Die auf natürliche Weise entstandene Mikrostruktur der Elektroden ermöglichte es, die gesamte aktive Oberfläche um eine Größenordnung zu vergrößern und den Ionenaustausch zu beschleunigen, was wiederum die Kapazität und Leistung der Batterie steigerte.

Die Selbstorganisation nach der Chang-Methode sieht folgendermaßen aus: Eine Mischung aus Nanopartikeln aus Kobaltoxid und Graphit wird in das Gehäuse der zukünftigen Batterie eingebracht, ein Elektrolyt hinzugefügt und die notwendigen äußeren Bedingungen geschaffen – Temperatur, elektromagnetisches Feld und Druck. Kobaltoxidpartikel werden voneinander angezogen, aber Graphitpartikel werden abgestoßen. Der Prozess setzt sich fort, bis die Anziehungs- und Abstoßungskräfte ein Gleichgewicht erreichen. Als Ergebnis wird ein Anoden-Kathoden-Paar gebildet, das vollständig durch die Grenzschicht-Elektrolyt getrennt ist. Aufgrund der identischen Größe der Nanopartikel konnte Chang im Labor Batteriemuster mit spezifizierten Kapazitäts- und Leistungsparametern herstellen. Die weitere Untersuchung dieses Phänomens und die Entwicklung der darauf basierenden Produktionstechnologie versprachen fantastische Aussichten. Nach Berechnungen von Chang könnte die Kapazität der Batterien im Vergleich zu bestehenden Analoga verdoppelt und die Kosten um die Hälfte gesenkt werden. Die Methode der Selbstorganisation ermöglichte es, Batterien beliebiger Form kleiner als ein Streichholzkopf herzustellen, auch direkt in den Stromverbrauchern selbst.

Steigen Sie ins große Geschäft ein

Zu dieser Zeit arbeitete der Elektrochemie-Ingenieur Bart Riley für American Semiconductor, das eine breite Palette von Halbleitern herstellte. Mit Chang verband ihn eine lange Bekanntschaft und gemeinsame wissenschaftliche Interessen. Als Chang Riley von seiner unerwarteten Entdeckung erzählte, war fast sofort die Idee geboren, ein Unternehmen zu gründen, das auf dem Phänomen der Selbstorganisation basiert. Aber weder der eine noch der andere hatten eine Ahnung, wie Unternehmen entstehen. Der dritte Gründer von A123 Systems war Rick Fulap, ein Unternehmer mit einem Händchen dafür, aus guten Ideen viel Geld zu machen. Im Alter von 26 Jahren hat Fulap es geschafft, fünf Unternehmen von Grund auf neu zu gründen und in die offenen Räume des Big Business vorzudringen. Eines Tages stieß Fulap im Wissenschaftsjournal MIT auf einen Artikel von Professor Chang über die Lithium-Ionen-Technologie. Rick verstand nichts von dem Gelesenen und wählte die Telefonnummer des Professors. Als Antwort auf ein Angebot, in das Geschäft mit Kohlenstoff-Nanofasern einzusteigen, antwortete Chang, dass er eine bessere Idee habe und Fulap bis zum Morgen nicht schlafen könne.

Zunächst gelang es den Partnern, vom MIT eine Lizenz für die industrielle Nutzung der Batterie-Selbstorganisationstechnik zu erhalten und die Rechte an dem in Changs Labor gewonnenen Kathodenmaterial – Lithium-Eisen-Phosphat – abzulösen. Mit dem Phänomen der Selbstorganisation hatte er nichts zu tun, aber Fulap entschied, dass die Rechte an Li-Fe nicht eingreifen würden. Verschwenden Sie nichts Gutes! Darüber hinaus erhielt Chang ein Sonderstipendium, um die Forschung an Li-Fe fortzusetzen. Im September 2001 durchstreifte Rick Fulap bereits Risikokapitalfonds auf der Suche nach Geldmitteln. Es gelang ihm, einen Wettbewerb unter den Investoren zu schaffen, den er mit immer mehr Presseberichten über die fantastischen Marktaussichten für Li-Ionen-Batterien befeuerte.

Bereits im Dezember 2001 gingen die ersten 8 Mio. US-Dollar auf die Konten des Unternehmens.Vier Monate nach Beginn der Arbeiten am Projekt, im April 2002, stiegen die Marktführer für mobile Elektronik, Motorola und Qualcomm, in das Geschäft ein und sahen ein enormes Potenzial in der neuen Technologie . Bart Riley erinnert sich mit einem Lächeln, wie Fulap auf einer Konferenz zu Paul Jacobs, dem Vizepräsidenten von Qualcomm, aufsprang. Innerhalb einer Minute, wobei er Jacobs fast am Revers seiner Jacke hielt, konnte Rick ihm verständlich die Vorteile der A123-Technologie gegenüber Mitbewerbern erklären, und nach ein paar Sekunden stellte er die Frage ohne Umschweife – investiere heute, morgen wird es sein zu spät! Und nach ein paar Tagen traf Jacobs die richtige Entscheidung. Bald gehörten zu den Investoren von A123: das berühmte Unternehmen Sequoia Capital, mit dessen Geld einst Google und Yahoo, General Electric, Procter & Gamble und viele andere große Unternehmen gegründet wurden.

Reservefallschirm

Anfang 2003 kam die Arbeit zum Erliegen. Es stellte sich heraus, dass die vielversprechende Technologie nur teilweise funktioniert – der Prozess der Selbstorganisation erwies sich als instabil. Bei der Technologie zum Erhalten von Elektroden-Nanomaterialien mit einheitlicher Größe und einheitlichen Eigenschaften von Partikeln traten ernsthafte Schwierigkeiten auf. Dadurch „schwebte“ die Leistung des Produkts im Bereich von hervorragend bis wertlos. Die Lebensdauer der erhaltenen Batterien war aufgrund der Schwäche des Kristallgitters der Elektroden den verfügbaren Analoga deutlich unterlegen. Es brach einfach in mehreren Entladungszyklen zusammen. Chang erkannte, dass die Schaffung einer industriellen Technologie für ideale Batterien noch sehr weit entfernt war. Das Projekt platzte aus allen Nähten...

Zu diesem Zeitpunkt hatte die Arbeit an Lithiumferrophosphat zu unerwarteten Ergebnissen geführt. Zunächst sahen die elektrischen Eigenschaften von Eisenphosphat sehr bescheiden aus. Die Vorteile von Li-Fe gegenüber LiCoO2 waren seine Ungiftigkeit, seine niedrigen Kosten und seine geringere Hitzeempfindlichkeit. Im Übrigen war Ferrophosphat dem Kobaltat deutlich unterlegen - um 20 % beim Energieverbrauch, um 30 % bei der Produktivität und der Anzahl der Arbeitszyklen. Das bedeutet, dass eine Batterie mit einer primären Li-Fe-Kathode nicht für mobile Elektronik geeignet war, wo die Kapazität von größter Bedeutung ist. Ferrophosphat erforderte eine tiefgreifende Modifikation. Chang begann damit zu experimentieren, der Elektrodenstruktur Niob und andere Metalle hinzuzufügen und die Größe einzelner Li-Fe-Partikel auf hundert Nanometer zu reduzieren. Und das Material hat sich buchstäblich verändert! Aufgrund der tausendfach vergrößerten aktiven Oberfläche und der Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit durch die Einführung von Gold und Kupfer übertrafen Batterien mit einer Kathode aus nanostrukturiertem Li-Fe herkömmliche Kobalt-Batterien in den Entladeströmen um das Zehnfache. Die Kristallstruktur der Elektroden nutzte sich im Laufe der Zeit praktisch nicht ab. Metallzusätze verstärkten es, wie Bewehrung Beton verstärkt, sodass die Anzahl der Batteriezyklen mehr als verzehnfacht wurde - bis zu 7000! Tatsächlich ist eine solche Batterie in der Lage, mehrere Generationen der von ihr betriebenen Geräte zu überleben. Zudem musste für Li-Fe produktionstechnisch nichts Neues geschaffen werden. Das bedeutete, dass das Produkt, das Riley, Chang und Fulap hergestellt hatten, sofort für die Massenproduktion bereit war.

„Wenn Sie ein kleines Unternehmen mit begrenzten finanziellen Mitteln sind, konzentrieren Sie sich normalerweise auf eine Sache“, sagt Riley. – Aber es stellte sich heraus, dass wir zwei Ideen in der Tasche hatten! Die Investoren forderten, die Arbeit am ursprünglichen Thema des Projekts fortzusetzen und das Nanophosphat bis zu besseren Zeiten aufzubewahren. Aber wir haben unser eigenes Ding gemacht. Wir haben ein kleines Team von Ingenieuren in die neue Richtung geschickt. Sie erhielten ein konkretes Ziel – die Entwicklung einer Technologie zur industriellen Herstellung von Kathoden-Nanomaterialien.“ Wie sich später herausstellte, rettete diese hartnäckige Entscheidung das gesamte Projekt vor dem Zusammenbruch. Nach den ersten offensichtlichen Erfolgen zu Nanophosphat wurden weitere Arbeiten zur Selbstorganisation zurückgestellt, aber nicht vergessen. Schließlich könnte sich die Geschichte eines Tages genau umgekehrt wiederholen.

industrieller Riese

Buchstäblich einen Monat später schloss A123 einen schicksalhaften Vertrag mit der berühmten Firma Black & Decker ab. Es stellte sich heraus, dass Black & Decker seit mehreren Jahren eine neue Generation von Elektrowerkzeugen für den Bau entwickelt – mobile und leistungsstarke tragbare Geräte. Die Einführung neuer Artikel verzögerte sich jedoch aufgrund des Fehlens einer geeigneten Stromquelle. NiMH- und NiCd-Akkus waren hinsichtlich Gewicht, Größe und Leistung für das Unternehmen nicht geeignet. Gewöhnliche Li-Ion-Akkus waren ausreichend groß, lieferten aber keinen hohen Ladestrom und wurden bei schneller Entladung so heiß, dass sie Feuer fangen konnten. Außerdem war die Ladezeit zu lang, und ein tragbares Werkzeug musste immer bereit sein. A123-Batterien waren für diesen Zweck ideal. Sie waren sehr kompakt, leistungsstark und absolut sicher. Die Ladezeit auf 80 % der Kapazität betrug nur 12 Minuten, und bei Spitzenlasten entwickelten Li-Fe-Akkus eine Leistung, die die Leistung vernetzter Werkzeuge übertraf! Kurz gesagt, Black & Decker hat genau das gefunden, wonach sie gesucht haben.

Bis dahin hatte der A123 nur einen Prototyp-Akku von der Größe eines Cent, und Black & Decker benötigte Millionen von echten Akkus. Fulap und Riley leisteten großartige Arbeit beim Aufbau ihrer eigenen Produktionsstätten und ein Jahr nach Vertragsunterzeichnung begannen sie mit der Massenproduktion marktfähiger Produkte in China. Die Energie und der Antrieb von Fulap in einem Geschäft mit Black & Decker ermöglichten es dem A123, in kürzester Zeit in den großen Industrieclip einzusteigen. In weniger als sechs Jahren hat sich das in Massachusetts ansässige Unternehmen von einer reinen Idee zu einem großen Forschungs- und Produktionskomplex mit sechs Fabriken und 900 Mitarbeitern entwickelt. Heute hält A123 Systems 120 Patente und Patentanmeldungen auf dem Gebiet der Elektrochemie, und sein Forschungszentrum für Lithium-Ionen-Technologie gilt als das beste in Nordamerika.

Aber das Unternehmen hört hier nicht auf. In den vergangenen anderthalb Jahren wurden die Eigenschaften des ursprünglichen Nanophosphats radikal verbessert und neuartige Elektrolyte entwickelt. Fortgeschrittenere und zuverlässigere elektronische Ladesteuersysteme wurden entwickelt. Mehrere Konstruktionen von Batteriepaketen wurden zur Verwendung auf verschiedenen Gebieten der Technologie entwickelt. Aber der wichtigste Schritt nach vorne ist natürlich die Entwicklung einer Batterie für das zukünftige Chevrolet Volt-Hybridauto.