Меню

График разряда lifepo4 аккумуляторов

График разряда lifepo4 аккумуляторов

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют отличные рабочие характеристики и ресурс более 2000 циклов. Но для их стабильной и долговечной работы важно соблюдать правила эксплуатации, в т. ч. необходимо правильно заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Для этого применяются специальные зарядные устройства, использующие алгоритм CC/CV – постоянный ток/постоянное напряжение.

На 1 этапе зарядка происходит при постоянном токе, и наблюдается рост напряжения. Когда его значение достигает установленного максимума – 3,6 или 3,65 В на ячейку, напряжение остается неизменным, а ток заряда – снижается до минимума. На этом этапе происходит окончательный набор емкости – оставшиеся 5–10% заряда. Такой принцип подзарядки обеспечивает полноценное восполнение запаса емкости без риска перезаряда элементов.

Когда, как и чем заряжать LiFePO4 аккумуляторы

1.Когда? Перед подзарядкой элементы питания LFP типа не приходится полностью разряжать. Они не имеют выраженного эффекта памяти, поэтому допускают частичное восполнение заряда и подзарядку при любом уровне разряда – хоть 50%, хоть 20%. Поэтому рекомендуется заряжать АКБ после каждого использования, если остаточный уровень заряда ниже 50%. Но это необязательно. Главное – не допускать глубокого разряда аккумов и их хранения в таком состоянии. При критически низком уровне остаточного заряда нужно сразу же поставить АКБ на подзарядку. Перед отправкой на хранение достаточно зарядить LiFePO4 ячейки наполовину. Это поможет уменьшить естественное снижение емкости АКБ в процессе ее хранения.

2.Как? При температуре выше 0 и до +40 °С, зарядными токами до 10С. Это допустимый максимум в вопросе, каким током заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Но если быстрая зарядка не требуется, лучше использовать меньшие зарядные токи – от 1С до 5С. Для защиты элементов питания от перезаряда и перегрева обязательно используется BMS система управления. В дополнение к ней функции защиты может выполнять датчик в зарядном устройстве. Чтобы избежать перегрева, нельзя накрывать аккумуляторную батарею или ЗУ в процессе зарядки.

3. Чем? Лучше всего – «умными» зарядными устройствами. Обязательно – подходящими для LiFePO4 аккумуляторов, с граничным напряжением 3,65 В на элемент. Перед тем как заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторы, такие приборы короткими импульсами напряжения определяют их текущее состояние и инициируют старт процесса подзарядки с нужной стадии.

Последовательность зарядки

Заряжать Li-ion аккумуляторы в целом и LiFePO4 в частности нужно при комнатной температуре. Подзарядка при минусовых температурах недопустима. После пребывания на морозе АКБ нужно выдержать в помещении минимум час, чтобы она прогрелась. Севшую батарею нельзя надолго оставлять незаряженной. Иначе в ней начнут происходить необратимые процессы, которые приведут к падению емкости и сокращению ресурса.

Пошагово процесс зарядки LFP батарей происходит так:

1.Вставьте разъем зарядного устройства в предназначенное для него гнездо аккумуляторной батареи.

2.Подключите зарядное устройство к сети 220 В.

3.Периодически наблюдайте за индикатором заряда – вначале будет гореть красная лампочка, а после окончания процесса подзарядки – зеленая.

4.Можете отключить АКБ или оставить ее заряжаться еще на 5–8 часов, чтобы произошла балансировка ячеек. Ее рекомендуется проводить с периодичностью в 2–4 зарядки, но не чаще раза в месяц.

5.Для отключения – выньте вилку зарядного устройства из розетки, а затем отсоедините его разъем от АКБ.

Выводы

Чтобы литий-железо-фосфатные батареи служили долго и исправно, нужно позаботиться об их корректной зарядке. Хотя элементы питания этого типа более устойчивы к жестким условиям эксплуатации, пренебрегать рекомендациями производителей не стоит. Заряжать такие АКБ нужно предназначенными для них зарядными устройствами при комнатной температуре, токами от 1С до 5С (в крайнем случае – до 10С), желательно – до полного уровня.

Неполные заряды для литиевых аккумуляторов не страшны, но по возможности лучше доводить процесс зарядки до конца, чтобы не способствовать падению емкости АКБ. Максимальное напряжение при заряде LiFePO4 аккумуляторов должно составлять 3,6–3,65 В на элемент. Это напряжение соответствует 100% уровню заряда.

Предыдущая статья блога VoltBikes посвящена вопросам утепления аккумуляторной батареи при ее эксплуатации в зимний период, для защиты от переохлаждения и падения емкости на морозе.

Источник



Характеристики аккумуляторных батарей LiFePO4

G-BPH24100_G-BPH1250_800x600.jpg

Надоело постоянно менять свинцово-кислотные АКБ на объектах альтернативной энергетики? Регулярная замена АКБ делает сроки окупаемости неприлично долгими? Новое поколение литий-железо-фосфатных АКБ от компании «Санвэйс» полностью решают эту проблему. Литий-железо-фосфатный АКБ (LiFePO4 pack) — современная аккумуляторная батарея, с более 4000 циклов заряда-разряда, абсолютно нечувствительная к режимам хронического недозаряда. Имеет встроенную плату управления аккумуляторной батареей (Battery Management System). Заряд осуществляется постоянным напряжением и постоянным током, без стадий. На объектах малой энергетики в режимах постоянного циклирования позволяют использовать втрое меньшую собственную емкость АКБ по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами за счет допустимого глубокого разряда до 80%. Модуль имеет встроенную защиту от перенапряжений, низкого заряда, повышенных токов. Модуль совместим со всеми приборами, в т.ч. инверторами и зарядными устройствами, работающими со свинцово-кислотными аккумуляторами. Первоначально, при неверном расчете, цена на литий-железо-фосфатные АКБ кажется невероятно высокой. Важно, что при расчете емкости АКБ в режиме циклирования, LiFePO4 требуется в 3 раза меньше емкости, чем для свинцово-кислотных АКБ AGM/GEL! Для примера, если ранее вы использовали свинцово-кислотный АКБ AGM/GEL 150 Ач в режиме циклирования, то для его замены Вам будет достаточно АКБ LiFePO4 50 Ач без потери эксплуатационных характеристик. При верном расчете 1 к 3, стоимость LiFePO4 АКБ всего на 25-35% больше, чем свинцово-кислотных АКБ, при этом LiFePO4 АКБ имеют непревзойденные характеристики в сравнении с свинцово-кислотными АКБ.
Характеристики:
Емкость 50, 100, 150, 200 Ампер-часов
Металлический корпус IP54
Рабочие напряжения 12, 24 В
Более 2000 циклов 80% DoD, Более 3500 циклов 70% DoD БЕЗ ПОТЕРИ СОБСТВЕННОЙ ЕМКОСТИ
Встроенные балансиры ячеек
Встроенная защита при перегрузке, перезаряде, переразряде
Температура эксплуатации от 0С (при отсутствии системы внешнего подогрева) до +60С.

Читайте также:  Литий ионный аккумулятор тесла

Преимущества LiFePO4 по сравнению с свинцово-кислотными АКБ:
Отдают полную ёмкость при любых токах разряда
Заряжаются в 5 раз большим током по сравнению со свинцово-кислотными АКБ
Время полного заряда 2 часа (с текущими настройками BMS)
Не требуют строгого алгоритма заряда
КПД 95%
Не чувствительны к режимам хронического недозаряда
В 4 раза легче, чем свинцово-кислотные
10-кратное количество циклов по сравнению со свинцово-кислотными
Необслуживаемые
Не чувствительны к повышенным температурам
Пожаро-взрывобезопасны
Высокая «снимаемая» мощность
Длительный срок эксплуатации
Встроенная система балансировки и защиты делает АКБ высоконадежными

LiFePO4.jpg

Вывод: в режимах циклирования выгодней литиевая батарея, так как для достижения энергетических и эксплуатационных параметров достаточно емкости в 3 раза меньшей , чем у свинцово-кислотной. Не меньшую ценность представляют: полная нечувствительность к хроническому недозаряду, повышенный КПД и ускоренный заряд большими токами.

Обратите внимание на график зависимости емкости АКБ и количества циклов. Снижение емкости происходит линейно, при разряде 80% DoD, через 4000 циклов, емкость упадет всего на 5%!

Графики_LiFePO4.jpg

ГДЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ LiFePO4 АКБ «Лиферы»

1. Системы с ежедневным циклированием. В таких системах можно устанавливать в 3 (. ) раза меньше по емкости LIfePO4, чем свинцово-кислотных АКБ, с сохранением потребительских свойств системы. При этом срок службы аккумуляторной батареи будет минимум в 3 раза больше. Это связано с тем, что в таких режимах свинцово-кислотные АКБ можно разряжать только на 30%, а «Лиферы» до 80%. То есть, например, вместо 300Ач свинцово-кислотной АКБ AGM/GEL можно устанавливать 100Ач «Лифер».

2. В системах с генератором и малым количеством солнечных батарей. Как правило в таких системах невозможно обеспечить все стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов. Поэтому хронических недозаряд не влияет на срок службы «Лифера», в то время как свинцово-кислотные АКБ быстро выходят из строя.

3. В солнечных энергосистемах работающих в условиях короткого светового дня. Особенно актуально для средней полосы России и северных регионов. «Лиферы» легко принимают мощный зарядный ток. Поэтому нагрузив на них втрое мощный (относительно свинцово-кислотных АКБ) солнечный массив, можно зарядить «Лиферы» за короткое время (2-4 часа). А с учетом нечувствительности к глубокому разряду и хроническому недозаряду эти батареи незаменимы в зимний период, особенно учитывая тот факт, что «Лиферы» имеют более высокое КПД 95% (80% свинцово-кислотные АКБ), а значит в пасмурную и дождливую погоду эти АКБ заряжаются быстрее.

4. В системах с ограничением по массе. Имея в 4 раза меньшую массу, «Лиферы» гораздо удобнее на передвижных установках, а так же объектах, доставка до которых осуществляется малыми вертолетами, лодками и т.д.

Источник

LiFePO4 аккумуляторы — особенности эксплуатации

LiFePO4 аккумуляторы - особенности эксплуатации

Статья обновлена: 2021-04-05

Аккумулятор 32650 LiFePO4 3,2В 5000мА*ч фото

Для питания электрического транспорта, электронного оборудования, электроприборов и автономно работающей техники используются аккумуляторы с разным химическим составом. Производители создают источники питания с усовершенствованными характеристиками, среди которых отлично зарекомендовали себя литий-железо-фосфатные элементы. Технология их производства получила развитие в 2003 году, и с тех пор LiFePO4 аккумуляторы остаются лучшими по многим параметрам.

Плюсы и минусы литий-железо-фосфатных аккумуляторов

В таких источниках питания в роли материала катода применяется литий-фосфат железа. Анод производится из углерода, как и у остальных литиевых элементов. По сравнению с аналогами LFP аккумуляторы имеют превосходную химическую и термическую стабильность. Они:

  • максимально безопасны в использовании – не возгораются и не взрываются, даже если разгерметизируются;
  • практически не выделяют токсинов, что облегчает их утилизацию;
  • более устойчивы к перезарядке, коротким замыканиям и другим аварийным ситуациям;
  • не склонны к лавинообразному разрушению в случае перегрева;
  • без критических последствий выдерживают пиковый разрядный ток до 25С;
  • выдерживают длительное воздействие высокого напряжения;
  • долговечны – срок службы LFP аккумуляторов составляет минимум 2000 рабочих циклов со снижением исходной емкости на 20%;
  • подходят для использования в оборудовании с высокими токовыми нагрузками;
  • имеют низкий саморазряд;
  • морозоустойчивы;
  • стабильно работают при температуре от -30 до +50 °С;
  • не имеют выраженного эффекта памяти;
  • при разряде имеют стабильное напряжение;
  • по плотности энергии на 14% уступают остальным Li-ion аккумуляторам;
  • допускают быструю зарядку высокими токами;
  • менее подвержены эффекту старения – естественное снижение емкости у LFP ячеек составляет всего 1,5% в год, в то время как у остальных Li-ion элементов старение наблюдается на 10% в год.
Читайте также:  Как посмотреть год выпуска автомобильного аккумулятора

К недостаткам LiFePO4 АКБ относят их низкое номинальное напряжение (в диапазоне 3–3,3 В), меньшую энергоемкость и чувствительность к прямому воздействию влаги. При взаимодействии с водой происходит потеря активного лития, и снижается плотность энергии.

Принцип работы LFP аккумуляторов

В аккумуляторах протекают реакции, основанные на взаимодействии литий-феррофосфата как материала катода и углерода в качестве материала анода: LiFePO4 + 6C → Li1-xFePO4 + LiC6. Заряд переносят ионы лития. При разряде элемента питания они внедряются в кристаллическую структуру анода и отдают накопленный заряд, в результате чего протекают процессы окисления. При заряде источника питания ионы лития перемещаются от анода к катоду и накапливают заряд – происходит процесс восстановления.

График разряда LiFePO4

Для LFP аккумуляторов характерны плоские кривые разряда и заряда. Характерная кривая разряда LiFePO4 элементов имеет значительный участок с очень медленным изменением напряжения. К тому же, она имеет гистерезис. Эти особенности усложняют точный замер уровня заряда ячеек (SOC). Решить проблемы с точностью измерений уровня заряда позволяет алгоритм, базирующийся на оценке напряжения с применением способа интегрирования токов. Похожую кривую разряда-заряда имеют накопители энергии с типом химии LiCoPO4, LiFeSO4F, LiMnPO4.

Технические характеристики

Аккумуляторы типа LiFePO4 имеют:

  • номинальное напряжение 3–3,3 В;
  • граничные значения напряжения – 2 В и 3,65 В (у некоторых моделей – 2 В и 3,9 В);
  • напряжение под нагрузкой, минимум – 2,8 В;
  • напряжение в средней точке 3,3 В;
  • емкость – от 2500 до 6000 мАч и выше, в зависимости от размеров ячейки;
  • ресурс – более 2000 циклов;
  • удельную мощность – 90–120 Вт·ч/кг;
  • типичный ток заряда – 1С, в течение 3 часов повышает заряд до напряжения 3,65 В;
  • саморазряд – до 5% в год.

При соединении ячеек в аккумуляторные батареи достигаются технические характеристики, необходимые для питания определенного прибора, оборудования или транспортного средства. В зависимости от количества и схемы соединения ячеек, параметры АКБ бывают разными: емкость батареи может достигать 2000 А*ч, напряжение обычно составляет 12, 24, 36, 48 или 72 В. Диапазон рабочих температур LiFePO4 батарей соответствует параметрам ячеек (от -30 до +50 °С), а ток заряда варьируется от 4 до 30 А.

Схема соединения литий-феррофосфатных аккумуляторов в сборке зависит от требуемых параметров емкости и напряжения. При последовательном соединении ячеек емкость не меняется, а напряжение – суммируется. При параллельном соединении «банок» напряжение не меняется, а емкость суммируется. Для стабильной работы АКБ используются BMS платы, защищающие источники питания от перезаряда, глубокого разряда и коротких замыканий.

Области применения

АКБ для поломоечной машины Cleanfix RA 800, 900 sauber фото

LFP аккумуляторы используются в разных сферах:

  • для питания электромоторов велосипедов, скутеров, мопедов, мотоциклов, электромобилей, квадроциклов и других транспортных средств на электротяге;
  • для оснащения электрических подъемников, пылесосов, штабелеров, погрузчиков, ричтраков, поломоечных машин, гольфкаров, газонокосилок и другой техники;
  • в качестве буферных накопителей энергии в системах альтернативной электроэнергии – при автономном электроснабжении с применением солнечных батарей и ветрогенераторов;
  • в составе домашних ИБП;
  • в качестве АКБ для катеров, лодок и других видов водного транспорта, оснащенных электромоторами;
  • для комплектации гибридных генераторов, метеостанций, игрового оборудования и других приборов.

Особенности зарядки

BMS плата защиты не допускает перезаряда АКБ, ее глубокого разряда и КЗ, а также выполняет балансировку элементов питания – выравнивает их напряжение. Но незащищенные аккумуляторы (без платы защиты) нельзя перезаряжать и разряжать ниже допустимого предела, иначе они деградируют и теряют работоспособность.

Если оставить разрядившиеся аккумуляторы без подзарядки, дальнейшее снижение напряжения в результате саморазряда негативно отразится на емкости и работоспособности источника питания. Зарядку нужно проводить при температуре корпуса, приближенной к комнатным значениям. Во избежание перегрева заряжаемую батарею и ЗУ нельзя чем-то накрывать.

Зарядное устройство для LiFePO4 аккумулятора 48V 5A, 16s, 58,4 Вольта пластиковый корпус фото

Процесс зарядки LFP аккумуляторов и батарей включает 2 этапа:

  1. Постоянным током до нужного напряжения.
  2. При постоянном напряжении до минимальной величины зарядного тока, по алгоритму CC/CV.

Для зарядки рекомендуется использовать «умные» зарядные устройства. Оптимальное напряжение заряда – 3,6–3,65 В на элемент. В результате обеспечивается напряжение до 3,4–3,45 В на каждый аккумулятор.

Читайте также:  Садится аккумулятор что надо делать

Правила хранения и утилизации

Перед длительным хранением LiFePO4 аккумуляторы нужно зарядить до уровня 40–60%, чтобы не допустить их значительного разряда и потери емкости. Хранить источники питания рекомендуется при температуре от +5 до +30 °С, в сухом месте, в стороне от источников тепла и прямых солнечных лучей.

Аккумуляторы, отработавшие свой ресурс, желательно сдать на переработку. В специальных пунктах переработки источники питания разбирают и в дальнейшем используют, например, для сборки блоков для хранения электроэнергии от солнечных батарей, ветряков и компактных гидроэлектростанций.

Источник

Как зарядить LiFePO4 аккумулятор

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют отличные рабочие характеристики и ресурс более 2000 циклов. Но для их стабильной и долговечной работы важно соблюдать правила эксплуатации, в т. ч. необходимо правильно заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Для этого применяются специальные зарядные устройства, использующие алгоритм CC/CV – постоянный ток/постоянное напряжение.

На 1 этапе зарядка происходит при постоянном токе, и наблюдается рост напряжения. Когда его значение достигает установленного максимума – 3,6 или 3,65 В на ячейку, напряжение остается неизменным, а ток заряда – снижается до минимума. На этом этапе происходит окончательный набор емкости – оставшиеся 5–10% заряда. Такой принцип подзарядки обеспечивает полноценное восполнение запаса емкости без риска перезаряда элементов.

Когда, как и чем заряжать LiFePO4 аккумуляторы

1.Когда? Перед подзарядкой элементы питания LFP типа не приходится полностью разряжать. Они не имеют выраженного эффекта памяти, поэтому допускают частичное восполнение заряда и подзарядку при любом уровне разряда – хоть 50%, хоть 20%. Поэтому рекомендуется заряжать АКБ после каждого использования, если остаточный уровень заряда ниже 50%. Но это необязательно. Главное – не допускать глубокого разряда аккумов и их хранения в таком состоянии. При критически низком уровне остаточного заряда нужно сразу же поставить АКБ на подзарядку. Перед отправкой на хранение достаточно зарядить LiFePO4 ячейки наполовину. Это поможет уменьшить естественное снижение емкости АКБ в процессе ее хранения.

2.Как? При температуре выше 0 и до +40 °С, зарядными токами до 10С. Это допустимый максимум в вопросе, каким током заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Но если быстрая зарядка не требуется, лучше использовать меньшие зарядные токи – от 1С до 5С. Для защиты элементов питания от перезаряда и перегрева обязательно используется BMS система управления. В дополнение к ней функции защиты может выполнять датчик в зарядном устройстве. Чтобы избежать перегрева, нельзя накрывать аккумуляторную батарею или ЗУ в процессе зарядки.

3. Чем? Лучше всего – «умными» зарядными устройствами. Обязательно – подходящими для LiFePO4 аккумуляторов, с граничным напряжением 3,65 В на элемент. Перед тем как заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторы, такие приборы короткими импульсами напряжения определяют их текущее состояние и инициируют старт процесса подзарядки с нужной стадии.

Последовательность зарядки

Заряжать Li-ion аккумуляторы в целом и LiFePO4 в частности нужно при комнатной температуре. Подзарядка при минусовых температурах недопустима. После пребывания на морозе АКБ нужно выдержать в помещении минимум час, чтобы она прогрелась. Севшую батарею нельзя надолго оставлять незаряженной. Иначе в ней начнут происходить необратимые процессы, которые приведут к падению емкости и сокращению ресурса.

Пошагово процесс зарядки LFP батарей происходит так:

1.Вставьте разъем зарядного устройства в предназначенное для него гнездо аккумуляторной батареи.

2.Подключите зарядное устройство к сети 220 В.

3.Периодически наблюдайте за индикатором заряда – вначале будет гореть красная лампочка, а после окончания процесса подзарядки – зеленая.

4.Можете отключить АКБ или оставить ее заряжаться еще на 5–8 часов, чтобы произошла балансировка ячеек. Ее рекомендуется проводить с периодичностью в 2–4 зарядки, но не чаще раза в месяц.

5.Для отключения – выньте вилку зарядного устройства из розетки, а затем отсоедините его разъем от АКБ.

Выводы

Чтобы литий-железо-фосфатные батареи служили долго и исправно, нужно позаботиться об их корректной зарядке. Хотя элементы питания этого типа более устойчивы к жестким условиям эксплуатации, пренебрегать рекомендациями производителей не стоит. Заряжать такие АКБ нужно предназначенными для них зарядными устройствами при комнатной температуре, токами от 1С до 5С (в крайнем случае – до 10С), желательно – до полного уровня.

Неполные заряды для литиевых аккумуляторов не страшны, но по возможности лучше доводить процесс зарядки до конца, чтобы не способствовать падению емкости АКБ. Максимальное напряжение при заряде LiFePO4 аккумуляторов должно составлять 3,6–3,65 В на элемент. Это напряжение соответствует 100% уровню заряда.

Предыдущая статья блога VoltBikes посвящена вопросам утепления аккумуляторной батареи при ее эксплуатации в зимний период, для защиты от переохлаждения и падения емкости на морозе.

Источник