Аккумуляторы LiFePO4

LiFePO4

Отдельные элементы LiFePO4 имеют номинальное напряжение около 3,2 В. Чаще всего используется последовательно несколько ячеек (обычно 4), чтобы создать LiFePO4 литий-железо-фосфатный аккумулятор.

Особенности аккумуляторов LiFePO4:

• Использование четырех литиево-железо-фосфатных ячеек дает номинальное напряжение 12,8V, максимальное -14,2 V при полном заряде. Напряжение LiFePO4 максимально приближено к традиционным свинцово-кислотным или AGM аккумуляторам.

• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют большую плотность энергии, чем свинцовая кислота, на единицу веса.

• Литий-железо-фосфатные ячейки имеют меньшую плотность, чем Li-ion ион лития. Это делает их более стабильными, более безопасными в использовании и может заменить аккумулятор AGM практически один к одному.

• Чтобы достичь такой же емкости, как у литий-ионных ячеек, нам нужно соединить литий-железо-фосфатные ячейки параллельно для увеличения их емкости. Таким образом, LiFePO4 аккумуляторы с той же емкостью, что и литий-ионные, будут больше и немного тяжелее. Это компенсируется сроком их службы и характеристиками.

• Литий-железо-фосфатные элементы можно использовать в высокотемпературной среде, где никогда нельзя использовать литий-ионные аккумуляторы (до 75°C).

• Стандартное количество циклов LiFePO4 аккумулятора составляет 2000 циклов заряда-разряда и это примерно соответствует сроку службы 10 лет, так как полный ресурс составляет 8000 циклов.

• В магазине грин теч можно купить аккумуляторы LiFePO4 серии Long Life со сроком службы 2500 циклов до потери емкости в 20%. Полный ресурс составляет 12000 циклов.

• Саморазряд у LiFePO4 еще меньше, чем у Li-ion аккумуляторов. Аккумулятор литий ферум будет держать свой заряд в течение 350 дней до начала просаживания.

• Литий-железо-фосфатные элементы имеют в четыре раза (в 4 раза) выше емкость, чем у свинцово-кислотных батарей.

Совместимость напряжения

Причиной, по которой компания GreenTech рекомендует заменять свинцовые и гелевые АКБ именно LiFePO4. Полное напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов — 14,6В. Для достижения напряжения, близкого к этому, можно поставить последовательно 3 элемента Li-ion, но максимальное напряжение будет 12,6V. Литий-ионный блок 4S имеет слишком высокое напряжение (около 16,8V). Некоторое оборудование требуюет большего напряжения, чем может обеспечить минимальное обычной литий-ионной батареи 3s в конце кривой напряжения. Если мы все еще хотим использовать Li-ion, то для управления выходным напряжением нам потребуется dc-dc преобразователь — стабилизатор напряжения. Проще использовать LiFePO4 элементы, которые имеют полный заряд 14,2-14,4 V. Это прекрасно для большинства оборудования, но перед покупкой прочитайте требования к напряжению для именно Вашего оборудования.

Как заряжать LiFePO4

Зарядка литий железо фосфатных и литий-ионных элементов очень похожа. Заряд происходит постоянным током. В отличии от свинцово-кислотных батарей, LiFePO4 не нуждается в интеллектуальном зарядном устройстве, он не подвержен сульфатации пластин, поэтому не нужно ничего восстанавливать.

Зарядка от солнечных панелей происходит следующим образом:

• Солнечная панель — это источник напряжения и тока.

• Далее у нас есть контроллер заряда и разряда, преобразователь напряжения - инвертор. Он регулирует напряжение и ток, поступающие от солнечной панели, подает напряжение на аккумулятор.

• В большинстве литиевых аккумуляторов стоит BMS – плата защиты, которая контролирует заряд и разряд.

• Наконец, BMS отправляет напряжение на ячейки и они заряжаются. Если BMS с функцией балансировки, то она просаживает ячейки-выскочки, которые изарядились быстрее, чем другие. Это дает другим шанс наверстать упущенное. Таким образом, вся батарея равномерно зарядится и это даст максимальную емкость.

Литиевая батарея состоит из последовательно и параллельно собранных ячеек. Поскольку элементы не идеальны, их изначальная емкость немного отличается. В процессе эксплуатации ячейки разбегаются и батарея может быть заряжена не полностью. Хорошо, если стоит BMS с балансировкой. В процессе заряда он позволяет батарее заряжаться равномернее, но!

Периодически (примерно раз в полгода) рекомендуется проводить процесс балансировки аккумулятора. Эта процедура проста — достаточно оставить аккумулятор на длительное время (от дня до 2 недель, в зависимости от емкости) на зарядке и все ячейки выровняются по напряжению.

Никогда не подключайте нерегулируемый источник питания напрямую к вашей батарее (с BMS или без!).

Эксплуатация в мороз

Как и у большинства батарей (за исключением LTO — литий титанат), холод влияет на способность заряжаться Li-ion или LiFePO4 элементы. Поэтому нужно что-то предпринять, чтоб температура аккумулятора не біла ниже нуля. Самый простой вариант — заряжать батарею в помещении. Если это по каким-то причинам неудобно или невозможно, есть альтернатива. Одна из уловок, используемая для поддержания этих ячеек выше нуля, заключается в том, чтобы держать их и BMS внутри корпуса. Все BMS излучают тепло, поэтому, ограничивая (до некоторой степени) вентиляцию, тепло от радиатора BMS значительно нагревает пространство вокруг батареи. Второй способ - подключить термодатчик и установить специальный нагревательный кабель.