LiFePO4 истина и митове ENERprof

Предговор

Обобщихме тази статия за вас от няколко източника. Това не е научна работа и следователно не се позоваваме на никакви източници, това е по-скоро принос към образованието, с цел да ви даде по-добро разбиране на тази технология на батериите. Ако имате критики, предложения, предложения за корекции и/или допълнения, не се колебайте да се свържете с нас.

Общ

През 1996 г. изследователи от Тексаския университет (с други сътрудници) откриха фосфат като катоден материал за акумулаторни литиеви батерии. LiFePo4 може да предложи добри електрохимични характеристики с ниско съпротивление. Основните предимства на тази "литиева технология" са висока токоносимост (разрядни и зареждащи токове), дълъг експлоатационен живот (цикли на зареждане), добра термична стабилност и по-добра безопасност в сравнение с конвенционалните Li-Ion технологии. Термичното избягване настъпва едва при около 270 ° C.

Основните недостатъци в сравнение с Li-Ion включват ниско номинално напрежение (3.2V), по-ниска енергийна плътност, по-високо саморазряд и чувствителност към студ.

На практика LiFePo4 батериите често се използват като заместител на оловните батерии, тъй като последователното свързване на 4 акумулаторни клетки с по 3.2V води до напрежение 12.8V, подобно на 12V оловни батерии

LiFePO4 срещу Оловно-киселинни батерии

LiFePO4 батериите имат явни предимства пред обикновените оловни батерии по отношение на стабилност на цикъла (експлоатационен живот), размери, енергийна плътност и тегло.

В сравнение с конвенционалните оловно-киселинни батерии, LiFePO4 може да бъде почти напълно разреден, без да страда от големи падания на напрежението. Докато оловната батерия може да достави около половината от номиналния си капацитет, номиналният капацитет на LiFePO4 батерията е почти също реалният капацитет, който може да бъде изтеглен.

LiFePO4 батерията се характеризира и със сравнително дълъг експлоатационен живот. Батериите Enerpower могат да постигнат 2000 пълни цикъла на зареждане без почти никаква загуба на капацитет и напрежение (DOD 100%).

DOD означава „Дълбочина на разреждане“ и се превежда като дълбочина на разреждане. Тъй като LiFePo4 батериите нямат ефект на паметта, те не трябва да бъдат напълно „изпразнени“. Ако вашият потребител (устройство) се изключи преди напрежението в края на разреждането на батерията, вие „печелите“ живот. Например, ако разреждате само 12V батерия (12,8V) до приблизително 11,8V (приблизително 50% дълбочина на разреждане), можете дори да постигнете до 10 000 цикъла на зареждане с вашата батерия.

Батерията е продукт, който може да се използва и консумира. Батерията губи капацитет по време на използването си. Нормален курс може да се види на скицата по-горе.

В сравнение с оловните батерии, LiFePo4 са много чувствителни към презареждане и разредените токове (разрядни токове) зависят от вградената BMS (система за управление на батериите).

LiFePo4 също е доста чувствителен по отношение на температурата, а не както често се предполага. Дори и често да се правят други твърдения, студът засяга LiFePo4 повече от конвенционалните Li-Ion батерии. Батерията LiFePo4 има оптималната си среда при стайна температура. Колкото по-студена е околността на батерията, толкова по-голяма е загубата по отношение на напрежението и капацитета.

Приложения

LiFePo4 батериите могат да се използват почти навсякъде, където досега са се използвали оловни батерии. Независимо дали са малки и големи слънчеви системи, каравани, двигатели, UPS системи (непрекъсваемо захранване) или медицински устройства, LiFePo4 батериите могат лесно да заменят конвенционалните оловни батерии. Малки устройства като ехолоти, измервателни уреди, играчки и др. Също могат да работят по-дълго с такива батерии.

Изборът на правилните приложения зависи от способността на LiFePo4 батерията да доставя изходните токове. Това се контролира от BMS (система за управление на батерията).

Колкото по-малко токове (C-скорост) са необходими, толкова по-здрава и дълготрайна е батерията. Следователно LiFePo4 с неговото почти постоянно ниво на напрежение е идеално подходящ като заместител на UPS системи. C-коефициентът, известен също като C-rate, е разговорно количествено определяне за зареждане и разреждане на токове за акумулатори. С тази стойност например могат да се определят максимално допустимите токове на заряд и разряд в зависимост от номиналния капацитет. Например, 10Ah батерия се разрежда при скорост на разреждане 0.2C с 10 x 0.2 = 2 ампера. При скорост на разреждане 0.5C това е 5 ампера, а при скорост на разреждане 1C 10 ампера.

Скъпи ли са LiFePO4 батериите?

Покупната цена на LiFePo4 често се разглежда като недостатък в сравнение с оловните батерии. Това е вярно само отчасти, тъй като в много приложения, при които оловно-киселинните батерии се изчерпват бързо, LiFePO4 батерията е още по-евтина. Дългият експлоатационен живот на над 2000 цикъла на зареждане и разреждане означава, че цената за Wh е доста под цената за Wh за оловни батерии с течение на времето.

За да демонстрираме това, ще сравним 2 батерии 12V с 12Ah всяка за употреба с потребител с подобно ниво на напрежение.

LiFePO4 има приблизително 144 Wh реално използваемо количество енергия, което може да бъде достъпно за 2000 цикъла на зареждане. Тази батерия има 288 kWh енергия през целия си живот.

Конвенционалната оловно-киселинна батерия може да постигне приблизително 300 цикъла на зареждане и всъщност може да бъде разредена само до 60%. С приблизително 90 Wh x 300 цикъла на зареждане, тази батерия ще може да осигури само 27 kWh. LiFePo4 има 10 пъти повече енергия през своя експлоатационен живот и "може" да струва 10 пъти повече.

BMS - не работи без него

BMS (системата за управление на батерията) е най-важният компонент в LiFePo4 батерията, тъй като този контрол не само предпазва от презареждане и дълбоко разреждане, но също така ограничава токовете, които могат да бъдат изтеглени (изразени в ампери). Единият говори за защита срещу прекомерно разреждане.

Друга важна функция е така нареченото балансиране на акумулаторните клетки. За да се гарантира, че батерията има дълъг експлоатационен живот и има еднакви характеристики, всички вградени клетки на батерията трябва да останат възможно най-хомогенни с течение на времето. Следователно клетките на батерията в батерията трябва да имат подобно ниво на напрежение през цялото време.

Последната функция е наблюдение на температурата. Батерийните клетки се загряват по време на процесите на зареждане и разреждане. Мониторингът на температурата гарантира, че клетките на акумулатора не се нагряват твърде много и не губят работата си.

Всяка LiFePO4 батерия е еднаква?

LiFePo4 батериите се произвеждат с LiFePo4 акумулаторни клетки. Производителите на LiFePo4 акумулаторни клетки вече са десетина дузини (те идват предимно от Китай).

Разликата между различните батерии се състои от няколко фактора като:

Качеството на вградените батерийни клетки
Качеството на контрола (BMS)
Качеството на производството

В Enerpower работим заедно с Heter Electronics Group, един от водещите производители на LiFePo4 акумулаторни клетки и батерийни системи в световен мащаб. Всички наши вградени батерийни клетки са сертифицирани по UL, както и някои батерийни системи.

Какви видове батерии LiFePo4 съществуват?

Батерийните клетки са „материалът за съхранение“ на батерията. Ако ги свържете последователно (последователно), напрежението се увеличава. Ако свържете паралелно клетките на батерията, капацитетът се увеличава.

В 12V (12.8V) LiFePo4 батерии, 4 акумулаторни клетки са свързани последователно. 4 x 3.2V (номинално напрежение) = 12.8V

На практика са установени приблизително 3 вида батерийни клетки:

Цилиндрични акумулаторни клетки - известни също като кръгли клетки. Такива клетки на батериите се предлагат в различни размери. Най-често срещаните формати са 18650 и 26650 (диаметър 26 mm, дължина 65 mm).
Мехурчета - клетките на торбичките приличат на клетки от Li-полимерни батерии. Предимството на тези акумулаторни клетки е, че те могат лесно да бъдат произведени в различни размери. Най-големият им недостатък обикновено е лошото качество
Призматични акумулаторни клетки - този тип акумулаторни клетки могат да бъдат намерени в два варианта:
а. като пластмасов корпус, в който паралелно са свързани няколко кръгли клетки (цилиндрични акумулаторни клетки)

б. като отделни блокове:

Как да разбера дали батерията е с добро качество?

Срещаме се често с този въпрос и отговорът на този въпрос не е лесен за отговор. LiFePo4 батерията често се произвежда в запечатан пластмасов корпус. Отварянето на корпуса, без да го повреди, едва ли е възможно.

Други системи за корпус с винтове също могат да бъдат отворени, но едва ли ще могат да разкрият нещо на неспециалиста без измервателни устройства и/или експертни познания за вградените батерийни клетки.

Ето защо препоръчваме да обосновете решението за покупка въз основа на косвени доказателства. С настоящото изброяваме следните аргументи: