Особенности литий-железо-фосфатного аккумулятора

Преимущества LiFePO4 электронакопителей

LiFePO4 – данную разновидность литиевых источников питания можно приобрести на сайте https://virtustec.ru/ . У этих акумуляторов есть ряд преимуществ, которые могут заинтересовать очень многих юзеров.

1. В таких АКБ разработчики используют структуру оливина, высокотемпературного материала, который способен выдерживать температуру до 1900 градусов.

2. Продолжительный срок эксплуатации. Такая аппаратура может выдержать от двух до семи тысяч циклов. При этом, ёмкость снизится всего на 20%. А вот обычный литий-ион столько не потянет: его потенциал 500-1000 циклов разряда/заряда.

3. Срок хранения. По этому параметру LFP изделия также долгоиграющими являются. Хранить их можно 12-15 лет, а вот Li-ion — всего 3-5 лет, потом начинается деградация.

4. Повышенная плотность энергии и стойкость к низким температурным режимам. К примеру LiFePO4 модели ANR26650M1-B от A123 Systems, может работать при заявленном производителем температурном диапазоне -30…+55 градусов, а хранить её можно при -40…+60 градусах. У литий-ионной продукции просадки составляют порядка 3-4 V при нагрузке, а ёмкость снижается в два-три раза при минусовой температуре окружающей среды.

5. Устойчивость к переразряду. Если напряжение преодолеет допустимое значение, LFP грозят лишь несущественные повреждения, при которых девайс сохранит свою работоспособность. А вот Li-ion, при критическом уровне напряжения, становится весьма опасным предметом — происходит разгерметизация из-за которой в атмосферу выбрасывается литий. В этом случае вполне можно ожидать взрыва!

6. LFP не загораются при повреждении компонентов. Они в такой ситуации будут только нагреваться и испускать дым. Li-ion же при повреждении взрываются и могут напугать юзера появлением яркого пламени.

7. 3,2-вольтовое постоянное напряжение на выходе, даёт возможность соединить последовательно две пары аккумуляторов, для получения 12,8-вольтового номинального напряжения на выходе. Это приближено к напряжению свинцово-кислотных АКБ (SLA) с 6-ю ячейками. Данное обстоятельство, параллельно с достойной безопасностью источников питания LFP, делает их отличной возможной заменой SLA во многих отраслях. К примеру, автомобильная промышленность и солнечная энергетика. Тут возможно применение 3,2-вольтовых накопителей стандартного типоразмера 14500/10440, вместо пары гальванических элементов либо АКБ типоразмеров АА/ААА 1,5 V. Для это применяется один LFP электронакопитель, а на место второго компонента устанавливается вставка-проводник с идентичными размерами.

8. Если сравнивать LFP-батареи с другими литиевыми исполнениями, то они обладают довольно стабильным разрядным напряжением. На выходе напряжение остаётся близко к 3,2 V во время разряда, пока энергия аккумуляторной батареи не иссякнет на сто процентов. Это может существенно упростить корректировку напряжения в цепях или даже исключить надобность в ней.

9. LFP источники питания, обладают пониженной скоростью разряда, по сравнению с Li-ion и SLA электронакопителями.

10. LiFePO4 батареи можно встретить в формате 18650, что очень удобно. Это даёт возможность пользователям собрать источник питания практически любой формы, разместив компоненты наиболее удобным способом. Однако при одном и том же напряжении, LFP изделия будут несколько тяжелее и больше по размерам, поскольку в распоряжении ячеек разное номинальное напряжение.

11. Упрощённая система управления батареей и не сложное зарядное устройство. Большой допуск перезаряда и характеристика самобалансировки LFP-батареи, дают возможность упростить защиту аккумулятора и сбалансировать печатные платы, снизив их себестоимость. Одноступенчатый процесс зарядки позволяет применять более простой, обыкновенный источник питания для зарядки LiFePO4, чего не скажешь о литий-ионном электронакопителе, для которого требуется сложное и дорогое зарядное оборудование.

Увеличение срока службы литиевых элементов питания

Все типы литиевых элементов стареют по мере использования и даже в простаивающем состоянии. Но есть способы заставить их работать дольше. Неиспользуемые элементы необходимо зарядить до ~3,8 В (40% емкости) и хранить в холодильнике в сухой и герметичной упаковке. Ячейки, хранящиеся таким образом, будут терять только ~ 2% своей емкости в год. С другой стороны, аккумуляторы, хранящиеся при температуре 25 градусов и полностью заряженные, теряют до 20% своей емкости в год.

Хороший способ увеличить количество циклов заряда и разряда — зарядить его до напряжения ниже 4,2 В. Это показано в следующей таблице из одного из экспериментов:

НапряжениеКоличество цикловЕмкость
4,3V150-250110-115%
4,25V200-350105-110%
4,2V300-500100%
4,15V400-70090-95%
4,1V600-100085-90%
4,05V850-150080-85%
4V1200-200070-75%
3,9V2400-400060-65%

Как видите, каждый раз при снижении зарядного напряжения на 0,1 В, удваиваем количество циклов за счет максимально доступной емкости. Это решение имеет большой смысл в стационарных схемах накопления энергии, особенно если используемые на старте элементы имеют срок службы 1000 циклов.

Домашнее хранилище энергии

В большинстве «литиевых» бытовых аккумуляторных батарей используется химия LFP из соображений стоимости и пожарной безопасности. Более низкая плотность энергии по сравнению с другими химическими составами лития не имеет значения в этом статическом приложении. В 2021 году было много поставщиков: SonnenBatterie, Cyclendo, Enphase , Moixa, BYD, Givenergy, Lyth Energy Technology, Alpha-ESS, Puredrive, Saft, LithiumWerks, и на растущем рынке регулярно появляются новые.

Транспорт

Более высокая скорость разряда, необходимая для ускорения, меньший вес и более длительный срок службы, делают этот тип батареи идеальным для вилочных погрузчиков, велосипедов и электромобилей. Аккумуляторы LiFePO 4 на 12 В также набирают популярность в качестве второй (домашней) батареи для каравана, дома на колесах или лодки.

Tesla Motors в настоящее время использует аккумуляторы LFP в определенных транспортных средствах, включая китайские модели Standard Range Models 3 и Y, а также некоторые модели Model 3 в Соединенных Штатах, начиная примерно с августа 2021 года.

Системы освещения на солнечных батареях

Одиночные «14500» ( размер батареи AA) LFP-элементы теперь используются в некоторых ландшафтных светильниках с питанием от солнечной энергии вместо 1,2 В NiCd / NiMH .

Более высокое рабочее напряжение LFP (3,2 В) позволяет одной ячейке управлять светодиодом без схемы для повышения напряжения. Его повышенная устойчивость к умеренной перезарядке (по сравнению с другими типами литиевых ячеек) означает, что LiFePO4может быть подключен к фотоэлектрическим элементам без схемы, чтобы остановить цикл перезарядки. Возможность управлять светодиодом от одной ячейки LFP также устраняет проблемы с держателями батарей и, следовательно, проблемы коррозии, конденсации и грязи, связанные с продуктами, использующими несколько сменных аккумуляторных батарей.

К 2013 году появились более совершенные пассивные инфракрасные охранные лампы с солнечным зарядом. Поскольку емкость LFP-ячеек типоразмера AA составляет всего 600 мАч (в то время как яркий светодиод лампы может потреблять 60 мА), блоки светят не более 10 часов. Однако, если срабатывание происходит только время от времени, такие устройства могут быть удовлетворительными даже для зарядки при слабом солнечном свете, поскольку электроника лампы обеспечивает ток «холостого хода» после наступления темноты менее 1 мА.

Другое использование

Многие домашние преобразователи EV используют версии большого формата в качестве тягового пакета автомобиля. Благодаря выгодному соотношению мощности к весу, высоким характеристикам безопасности и устойчивости химикатов к тепловому выходу из строя, существует несколько препятствий для использования любителями домоводителями. Автодома часто переоборудуют на фосфат лития-железа из-за высокой потребляемой мощности.

В некоторых электронных сигаретах используются батареи такого типа. Другие приложения включают фонари, радиоуправляемые модели , переносное оборудование с моторным приводом, любительское радиооборудование, промышленные сенсорные системы и аварийное освещение .

Влияние на срок службы и экономию

В зависимости от области применения литий-железо-фосфатные батареи оптимизированы для обеспечения высокой плотности энергии для хранения большого количества энергии, например, в качестве тягового аккумулятора для чисто электрических транспортных средств или для передачи больших токов, например, для буферных аккумуляторов в гибридных электромобилях или в качестве стартерных аккумуляторов.  Аккумуляторы на литиево-железо-фосфатном основе при соответствующей конструкции и рабочем режиме должны работать без замены в течение всего срока службы автомобиля. Для повышения экономической эффективности и срока службы можно целенаправленно влиять на различные факторы:

Хотя более высокая температура обычно положительно влияет на подвижность электронов и протекание химических процессов (стабильность тока), она также увеличивает образование поверхностных слоев на электродах с батареями LiFePO 4 и, таким образом, старение или постепенную потерю мощности и снижение допустимой токовой нагрузки. Поскольку это особенно характерно для температуры выше примерно 40 ° C, влияние температуры обычно меньше, чем влияние других факторов, и в основном влияет на элементы, которые продолжают нагреваться из-за циклических и устойчивых высоких нагрузок. Исследования показали, что старение непропорционально ухудшает характеристики и удобство использования, особенно при низких температурах. Исследование, в котором клетки выдерживали при 50 ° C, а затем измеряли при различных температурах, подводит итоги следующим образом:

  • Регулярно используемая глубина разряда имеет большое влияние на циклический срок службы. При низком уровне напряжения в клетках начинаются необратимые процессы. Следовательно, хранение в разряженном состоянии также вредно. Малая глубина разгрузки увеличивает достижимое количество циклов, возможное потребление энергии и, таким образом, увеличивает срок службы по сравнению с работой с полными циклами. Нижний предел напряжения обычно контролируется системой управления батареями с ограничением мощности, которая может потребляться и отключаться, но часто при очень низком уровне напряжения, чтобы позволить потреблять большое количество энергии. Производитель Winston рекомендует такую ​​емкость тягового аккумулятора, чтобы регулярно требовался разряд менее 70%.
  • Даже в области верхнего предела напряжения ячеек, указанного производителем , происходят необратимые химические процессы, которые в долгосрочной перспективе приводят к снижению емкости и, следовательно, к износу элементов. Избыточная зарядка сверх этого предела напряжения приводит к необратимому повреждению элемента. В современных приложениях верхнее зарядное напряжение часто устанавливается высоким при балансировке , так как это позволяет лучше определять зарядные состояния отдельных ячеек и использовать всю емкость за счет срока службы. Даже с балансировщиками со слишком низкими уравновешивающими токами напряжения часто достигаются в самом верхнем рабочем диапазоне ячеек. Техническое обслуживание или постоянная зарядка с с верхним пределом напряжения не требуется из-за низкого саморазряда и пагубно сказывается на сроке службы. Поэтому рекомендуется отключать зарядный ток после достижения критерия полной зарядки.
  • Токовая нагрузка должна быть как можно более равномерной, экстремальные пики токовой нагрузки (особенно с аккумуляторами меньшего размера, например, в гибридных транспортных средствах) увеличивают износ. Предельные характеристики производителя – это максимальные технические характеристики, которые может обеспечить аккумулятор, но регулярное использование которого сокращает срок службы. Речь идет не столько о токах встроенных зарядных устройств, которые обычно ограничены по своим характеристикам, сколько о экстремальных пиках тока, например, во время ускорения, но также о процессах рекуперации или быстрой зарядки с токами> 1 C, например, с CHAdeMO , чья сильноточная зарядка для защиты ячеек примерно на 80% от номинальной емкости прекращается.

В исследовании 2012 года сильноточных ячеек A123 в гибридных приложениях говорится:

Никелевые аккумуляторы (NiCd, NiMh)

NiCd (Никель-Кадмиевые), разработаны они были ещё в далеком 1899 году, но были слишком дорогие и имели малый срок службы, поэтому большого применения не получали. Тем не менее почти пятьдесят лет производились усовершенствования аккумуляторов вплоть до 1947 года, в котором мы уже получили текущий вариант аккумулятора в герметическом исполнении и спрессованным анодом. Данный тип аккумуляторов можно увидеть в большинстве аккумуляторов шуруповертов, так как там необходим большой ток разряда, который может предоставить данный тип аккумуляторов при очень хорошем разбросе температурных режимов. Но повсеместное использование данных аккумуляторов тоже прекратилось, из-за токсичности паров кадмия.

Технические характеристики NiCd аккумуляторов:

Удельная энергоёмкость: 30–50 Вт·ч/кг Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³ Удельная мощность: 150…500 Вт/кг ЭДС = 1,37 В Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость Максимальный тор разряда = 10С Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда. Саморазряд: 10% в месяц Рабочая температура: −50…+40 °C

Никель-металл-гидридный аккумулятор (Ni-MH) — это попытка получить аккумулятор, с целью преодоления недостатков NiCd. Разработка началась ещё в 1970-х годах, но успешные результаты получились уже только в 1980-х годах, после чего шли постоянные работы по усовершенствованию технологии производства. В основном с целью увеличения емкости аккумулятора при сохранении размеров. Технические характеристики NiMH:

Удельная энергоёмкость: около — 60-80 Вт·ч/кг. Удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): около — 150-200 Вт·ч/дм³. ЭДС: 1,25 В. Рабочая температура: −10…+55 °C. Нормальный ток зарядки = 0,1…0.3C, где С — ёмкость Максимальный ток разряда = 4С Саморазряд: 15-20% в месяц Срок службы: около 300—500 циклов заряда/разряда.

NiMH аккумуляторы имеют на 1/5 большую максимальную емкость при тех же габаритах, но меньший максимальный срок службы — почти в два раза. Саморазряд увеличен почти в два раза, в сравнении с NiCd аккумуляторами. Экологически безопасны.

Приятная особенность NiMH аккумуляторов — это то, что почти  получилось избавиться от «Эффекта памяти». То есть его можно заряжать, если он не лежал в полузаряженном состоянии пару недель. В то время как NiCD, необходимо разряжать полностью (привет всем любителям ставить шуроповерт на зарядку в любой непонятной ситуации).

История появления

Итак, LiFePO4 был открыт давненько, в 1996-ом году, профессором Техасского университета Джоном Гуденафом. Материал играл роль катода для обычного Li-ion накопителя. Отличался LFP тем, что по сравнению с традиционными литий-кобальтовыми источниками энергии, имел значительное преимущество в цене, был менее токсичным и более термоустойчивым. Однако у LiFePO4 имел место и один значимый недостаток — меньшая ёмкость.

До 2003-го года разработка практически не продвигалась вперёд, пока она не попала в руки специалистов представляющих фирму A123 Systems. Кроме того, серьёзный толчок делу дали такие инвесторы как Motorola, Qualcomm и Sequoia Capital, благодаря которым технология была доведена до ума.

Первая промышленная партия изделий была выпущена в 2006-ом году и с тех пор, LFP позиционируются как лучшие из силовых электронакопителей.

BMS (Battery Management System) система батарей и зарядка от внешнего зарядного устройства

BMS – это электронное устройство, которые контролирует ток заряда и разряда батареи. Это устройство уже вмонтировано в батарею и может быть с простой логикой работы или более сложной. Простая логика работы – отключение зарядки по достижению заданного напряжения (полного заряда), более сложная логика заключается в непрерывном контроле состояния батареи, напряжения в каждой ячейке, температуры, в том числе может записывать лог работы батареи. Сложная BMS система может отключать батарею по перегреву, перезарядке и подобным событиям. BMS система может иметь защиту от глубокого разряда батареи, которая блокирует заряд, при снижении напряжения ниже порогового (2,8В-3В на ячейку) – UVP (under voltage protection).

Таким образом, в случае, если BMS система сработала по защите от глубокого разряда, обычное зарядное устройство не сможет разблокировать BMS и зарядить батарею. Для этих целей применяются специализированные зарядные устройство для LiFePo4 батарей, способные разблокировать BMS.

Помимо этого, профиль зарядного устройства должен быть CC/CV (Constant Current/Constant Voltage): заряд постоянным током, а затем при постоянном напряжении, ток снижается. Импульсы тока, повышение напряжения до 16В и выше для LiFePo4 батарей не допустимы. Применение десульфатирующих зарядных устройств запрещено.

Генератор транспортного средства имеет классический профиль CV поэтому зарядка от генератора возможна до тех пор, пока батарея не будет глубоко разряжена и не сработает защита.

При зарядке LiFePo4 батареи с сработавшей защитой необходимо быть крайне осторожным и контролировать напряжение и температуру батареи на протяжении всего процесса зарядки, ведь по сути идет процесс восстановления глубоко разряженной и возможно уже неисправной LiFePo4 батареи.

Современные зарядные устройства для LiFePo4 батарей имеют функции разблокировки BMS системы (BMS reset), могут автоматически контролировать температуру батареи, снижать силу тока по мере необходимости и прекращать заряд, если батарея в процессе зарядки не подала признаков жизни, что делает процесс восстановления и зарядки абсолютно безопасным.

Эксплуатация

Особенности использования

При покупке готовых изделий, трудностей с использованием возникнуть не должно.

Встроенный регулятор напряжения отслеживает емкостность и предупреждает как перезаряд, так и критический разряд.

В случае покупки отдельных ячеек, которыми являются батарейки для пульта или аудиоплейера, придется лично отслеживать эти параметры.

Как только заряд упадет ниже минимального значения, начнет страдать емкость самой батареи, которую уже не получится восполнить до прежних значений. Если допустить чрезмерный заряд – батарейка может вздуться.

Правила использования

При использовании LFP в качестве или в тандеме с , стоит понизить заряд до 3.4В. Помочь в подобном деле смогут ЗУ с встроенным датчиком регулировки заряда.

Необходимо отслеживать балансировку составляющих элементов АКБ во избежание разности напряжения в ячейках. Подобная асинхронность сильно уменьшает срок службы аккумулятора.

Перед началом использования

Перед началом использования LiFePO4, собранных посредством последовательного соединения ячеек, обязательно нужно балансировать систему для исключения разности заряда. Все составляющие требуется параллельно подключить к выпрямителю напряжения и зарядить до 3.6В.

Коэффициент полезности у LiFePO4-аккумуляторов на 30% больше, чем у батарей другого химического состава. Выдают стабильный ток и срок службы при грамотной эксплуатации даст фору другим источникам. Единственным фактором, мешающим его повсеместному использованию, становится цена, которая в несколько раз выше привычной.

Правила хранения и утилизации LiFePo4

Перед тем как отправить LFP на продолжительное хранение, зарядите его до 40-60% и поддерживайте такой уровень на протяжении всего срока хранения. Аккумулятор следует держать в сухом месте, где температурный режим не опускается ниже комнатных показателей.

Когда ваша аккумуляторная батарея полностью отработает своё, следует обратиться в специальную организацию, занимающуюся утилизацией подобного оборудования. Если вы поступите подобным образом, то можете даже заработать на этом. Но в то же время, если вы просто выбросите источник энергии LFP на свалку, ничего страшного не будет.

Заключение

Чтобы вам легче было усвоить всю информацию изложенную в статье, я приведу далее несколько пунктов, которые нужно обязательно запомнить:

1. Следите за тем, чтобы напряжение LiFePo4 не опускалось ниже 2 V и не заходило за отметку 3,7 V. Что касается идеального диапазона, то это 2,5-3,65 V.

2. Если будете собирать батарею LFP самостоятельно, не забудьте про BMS.

3. Если используете АКБ в буферном режиме, понизьте её напряжение. Рекомендуемые параметры — 3,4-3,45 V.

4. Заряжать LFP нужно специальной зарядкой.

5. Перед самостоятельной сборкой электронакопителя, отбалансируйте ячейки, чтобы выровнять напряжение.

Основные преимущества LFP:

1. Продолжительный срок эксплуатации — 2000-7000 циклов заряда/разряда. При этом потеря ёмкости составляет 20%.

2. Срок хранения — 12-15 лет.

3. Может работать при широком диапазоне температур — -30…+60 градусов. Из этого можно сделать простой вывод: LFP хорошо подходят для использования зимой.

4. Не воспламеняется при повреждении компонентов.

5. Устойчивость к переразряду.

Естественно, не обошлось и без недостатков: это бОльшая по сравнению с Li-ion масса и себестоимость. LFP аккумуляторами уже можно обзавестись на AliexPress.

Как осуществляется производство LiFePo4 аккумуляторов

Основные компоненты для изготовления LiFePo4 батарей поставляются на завод в виде темно-серого порошка с металлическим блеском. Схема производства анодов и катодов одинакова, но из-за недопустимости смешивания компонентов все технологические операции выполняются на разных цехах. Все производство делится на несколько этапов.

Первый шаг. Создание электродов. Для этого готовый химический состав покрывается с обеих сторон металлической фольгой (как правило, алюминиевой для катода, а медной для анода). Фольга предварительно обрабатывается суспензией, чтобы она могла выступать в роли приемника тока и токопроводящего элемента. Готовые элементы нарезаются на тонкие полоски и сворачиваются несколько раз, образуя квадратные ячейки.

Второй шаг. Непосредственно сборка батареи. Катоды и аноды в форме ячеек располагают по обе стороны сепаратора из пористого материала, плотно закрепляют на нем. Полученный блок помещают в пластиковый контейнер, заливают электролитом и запечатывают.

Заключительный этап. Контрольная зарядка/разрядка батареи. Зарядка производит с постепенным нарастанием напряжения электротока, чтобы не случился взрыв или воспламенение из-за выделения большого количества тепла. Для разрядки аккумулятор подключают к мощному потребителю. Не выявив отклонений, готовые элементы отправляются к заказчику.

Использование литий-ионных элементов

Максимальное напряжение литий-ионного элемента составляет 4,2 В, а минимальное — 3 В. Ячейку можно разряжать и до 2,5 В, но это сокращает срок ее службы. Банка, разряженная ниже 2,5 В, деградирует и не должна использоваться, хотя ее ещё можно спасти.

Ток заряда и разряда выражается как множитель емкости элемента. Ток 1С для элемента емкостью 1000 мАч составляет 1000 мА, то есть 1 А. Значит ток 0,5С для элемента 2000 мАч тоже будет 1000 мА или 1 А.

Для цилиндрических элементов максимальный разрядный ток не должен превышать 1,5С. Плоские элементы иногда могут выдерживать ток 2C (за счет снижения срока службы). Конечно, можно найти и сильноточные элементы, но в их случае из-за высокой рабочей температуры срок службы весьма ограничен.

Категорически запрещается замыкать элементы накоротко, так как это может привести к возгоранию или взрыву!

Для зарядки элементов требуется специальное зарядное устройство или приличный лабораторный источник питания. В процессе зарядки используется источник тока с максимальным напряжением 4,2 В и током, регулируемым в зависимости от емкости элемента. Элемент с напряжением 2,5 – 3 В заряжается током 0,05 – 0,1С, от напряжения 3 В до 4,2 В током 0,5 – 1С. Когда элемент достигает 4,2 В, следует контролировать ток зарядки. Процесс зарядки завершен, когда зарядный ток упадет до 0,03C. Затем следует прекратить дальнейшую зарядку, чтобы не повредить аккумулятор.

Аккумуляторы нельзя заряжать напряжением выше 4,2 В, так как это может привести к возгоранию или взрыву, то есть к разрушению аккумуляторов!

Теоретически можно заряжать два последовательно соединенных аккумулятора без балансира или системы BMS. Оба элемента должны быть идентичны по емкости и количеству циклов зарядки. В дешевых фонариках и электронных сигаретах используются такие решения, но достаточно небольшой разницы между параметрами ячеек, чтобы перегрузить одну из них, с плачевными результатами.

Рекомендуем использовать специальное зарядное устройство или контроллер заряда аккумулятора. Такие модули стоят дешево, а специализированные зарядные устройства ненамного дороже.

Как правильно эксплуатировать LFP батареи

Не превышайте дозволенные параметры

Любые Li-ion электронакопители, в том числе и новые LFP изделия, довольно быстро вырабатывают свой ресурс, если разряжать их по максимуму либо длительное время удерживать на зарядке. В том случае, если источник энергии часто разряжается ниже допустимого предела, он начнёт утрачивать в ёмкости и по прошествии некоторого времени, электронакопитель будет разряжаться в ускоренном темпе. Также, от перезарядки может случиться такое недоразумение как вздутие девайса, по причине того, что внутри ячеек скапливается газ, а итогом является неприятный всем выход из строя.

Для продления срока эксплуатации LiFePO4, заряжать его рекомендуются до 3,65 V (пик 3,7 V), а разряжать не ниже показателя 2,5 V (пик 2 V).

Применяйте систему управления батареей (BMS)

Аккумуляторные батареи мобильных устройств и электрокаров, как правило, заряжаются на 100%, а затем сразу идут в работу. Однако если не отключить зарядную аппаратуру после полной «заправки», электронакопитель разбухнет и откажется продолжать дальнейшую работу. Думаете нужно в обязательном порядке тщательно следить за напряжением АКБ, чтобы она не разряжалась до минимального значения и не достигала излишнего заряда? Реально, делать это необязательно — разработчики давно решили данную проблему! Они начали ставить на каждую аккумуляторную батарею специальную защитную плату, так называемую BMS. Деталь контролирует показатели источника электроэнергии, от которого заряжается LiFePO4. Она полностью отвечает за зарядку/разрядку АКБ.

Если LFP-батарея начнёт подвергаться зарядке сверх нормы, BMS организует равномерное распределение нагрузки по ячейкам. Если электронакопитель разрядится в значительной степени, контрольная плата прекратит подачу электроэнергии потребителям.

Если вы приобретаете не целую батарею, а только ячейки и игнорируете внедрение BMS, то распределение напряжения при зарядке АКБ будет неравномерным. К примеру, в вашем распоряжении аккумуляторная батарея состоящая из двух пар ячеек LFP. По ходу дела три ячейки достигают примерно одинакового уровня заряда, где-то на 3,5 V. А вот четвёртая ячейка по заряду выходит значительно выше — 4,25 V. Чем чревата такая разность? Тем, что четвёртая ячейка начнёт заряжаться сверх допустимого и даст сбой. При этом, общее напряжение при зарядке остаётся в пределах дозволенных значений.

Может случиться так, что установить BMS по каким либо причинам будет невозможно и возникает вопрос — а что делать в этом случае? Поставьте хотя бы балансировочные платы, которые помогут удерживать напряжение сбалансированным.

Но в то же время, «балансиры» ничем не помогут накопителю энергии, если все ячейки разрядятся до критического уровня либо начнут перезаряжаться. Кроме того, если расхождение в заряде ячеек будет значительным, балансировочная деталь не будет выравнивать напряжение.

Хотите по максимуму защитить LiFePO4 электронакопитель? Лучший способ сделать это, установить плату BMS, которая будет прекрасно справляться со своими прямыми обязанностями избавляя вас при этом от лишней головной боли.

Режим работы

Любую аккумуляторную батарею можно эксплуатировать в двух режимах: буферном и циклическом. Начнём с циклического режима. Вы пользуетесь мобильным устройством целый день, затем устанавливаете его на зарядку, а когда аккумулятор заряжен на сто процентов — продолжаете использовать девайс. А вот что касается буферного режима, то это когда электронакопитель постоянно подзаряжается. Буферный режим встречается в бесперебойных источниках питания. При нём напряжение аккумуляторной батареи редко снижается до критических показателей, по этой причине он проработает дольше, чем если будет функционировать в циклическом режиме.

Если хотите дополнительно продлить срок эксплуатации электронакопителя, понизьте напряжение заряда. Как правило, для LFP-батарей, это 3,40-3,45 V. Однако самый лучший вариант — свериться с теми значениями, которые рекомендует изготовитель АКБ.

Балансировка ячеек

Если вы предпочли собирать LFP-накопитель собственными силами, то перед сборкой нужно в обязательном порядке отбалансировать ячейки — 3,2-вольтовые. Ячейки не всегда являются заряженными в одинаковой степени, поэтому перед применением устройства, его рекомендуется предварительно отбалансировать. Для этого потребуется параллельно соединить каждую ячейку: «+» с «+» и «-» с «-» каждой ячейки. После состыковки зарядите ячейки до 3,65 V.

Если одна либо несколько ячеек продемонстрируют разность сопротивлений, в процессе балансировки будет происходить выравнивание напряжений между компонентами.

Поделитесь в социальных сетях:ВКонтактеFacebookX
Напишите комментарий