Сучасний ринок рясніє різноманітним електронним обладнанням. Для їхнього функціонування розробляються все більш досконалі джерела живлення. Серед них особливе місце займають залізо літій фосфатні акумулятори. Вони безпечні, мають велику електроємність, практично не виділяють токсини, довговічні. Можливо, скоро ці батареї витіснять із пристроїв своїх «побратимів».
Здриження
Що таке літій залізо фосфатний акумулятор
LiFePo4 акумулятори – це високоякісні та надійні джерела живлення з високою продуктивністю. Вони активно витісняють не лише морально застарілі свинцево-кислотні, а й сучасні Li-ion батареї. Сьогодні дані АКБ зустрічаються не тільки у промисловому обладнанні, а й у побутових пристроях – від смартфонів до електровелосипедів.
LFP акумулятори були розроблені Массачусетським Технологічним Університетом у 2003 році. Їхня основа – вдосконалена технологія Li-ion із зміненим хімічним складом: для анода використовується літію феррофосфат замість кобальтату літію. Широкого поширення АКБ набули завдяки таким компаніям, як Motorola і Qualcomm.
Як здійснюється виробництво LiFePo4 акумуляторів
Основні компоненти для LiFePo4 батарей поставляються на завод у вигляді темно-сірого порошку з металевим блиском. Схема виробництва анодів і катодів однакова, але через неприпустимість змішування компонентів всі технологічні операції виконуються різних цехах. Усе виробництво ділиться кілька етапів.
Перший крок.Створення електродів. Для цього готовий хімічний склад покривається з обох боків металевою фольгою (як правило алюмінієвою для катода, а мідною для анода). Фольга попередньо обробляється суспензією, щоб вона могла виступати в ролі приймача струму та струмопровідного елемента. Готові елементи нарізаються на тонкі смужки і згортаються кілька разів, утворюючи квадратні осередки.
Другий крок.Безпосереднє збирання батареї. Катоди та аноди у формі осередків розташовують по обидва боки сепаратора з пористого матеріалу, щільно закріплюють на ньому. Отриманий блок поміщають у пластиковий контейнер, заливають електролітом та запечатують.
Останній етап.Контрольна зарядка/розряджання батареї. Заряджання робить з поступовим наростанням напруги електроструму, щоб не стався вибух або займання через виділення великої кількості тепла. Для розряджання акумулятор підключають до потужного споживача. Не виявивши відхилень, готові елементи вирушають до замовника.
Принцип роботи та влаштування літій залізо фосфатного АКБ
LFP батареї складаються з електродів, щільно притиснутих до пористого сепаратора з обох боків. Для живлення пристроїв і катод, і анод підключаються до струмознімачів. Усі компоненти поміщені у пластиковий корпус, залиті електролітом. На корпус міститься контролер, який регулює подачу струму під час заряджання.
Принцип роботи LiFePo4 акумуляторів ґрунтується на взаємодії літій ферофосфату та вуглецю. Сама реакція протікає за такою формулою:
LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
Переносником заряду АКБ виступає позитивно заряджений іон літію. Він має здатність впроваджуватися в кристалічну решітку інших матеріалів з утворенням хімічних зв'язків.
Технічні характеристики LiFePo4 акумуляторів
Незалежно від виробника всі LFP осередки мають однакові технічні характеристики:
- пікова напруга – 3,65 V;
- напруга у середній точці – 3,3 V;
- напруга у повністю розрядженому стані – 2,0 V;
- номінальна робоча напруга - 3,0-3,3 V;
- мінімальна напруга під навантаженням – 2,8 V;
- довговічність – від 2-х до 7 тис. циклів заряду/розряду;
- самозаряд при температурі 15-18°С – до 5% на рік.
Представлені технічні характеристики відносяться саме до LiFePo4 осередків. Залежно від того, скільки їх об'єднано однією батареєю, варіюватимуться і параметри акумуляторів.
Примірники вітчизняного виробництва мають такі характеристики:
- ємністю – до 2000 Ач;
- напругою – 12 v, 24v, 36v та 48v;
- з діапазоном робочих температур - від -30 до +60 С;
- із струмом заряду – від 4 до 30А.
Всі акумулятори не втрачають своїх якостей при зберіганні протягом 15 років, мають стабільну напругу і відрізняються низькою токсичністю.
Які бувають LiFePo4 батареї
На відміну від звичних для нас батарей, що маркуються символами АА або ААА, літій залізо-фосфатні елементи мають зовсім інше маркування форм-фактора – їх розміри шифруються 5-значним номером. Усі вони представлені у таблиці.
| Типорозмір | Габарити, DxL (мм) |
|---|---|
| 14430 | 14 x 43 |
| 14505 | 14 x 50 |
| 17335 | 17 x 33 |
| 18500 | 18 x 50 |
| 18650 | 18 x 65 |
| 26650 | 26 x 65 |
| 32600 | 32 x 60 |
| 32900 | 32 x 90 |
| 38120 | 38 x 120 |
| 40160 | 40 x 160 |
| 42120 | 42 x 120 |
Навіть не маючи перед собою таблицю з позначенням маркування, можна легко зорієнтуватись у габаритах батареї. Перші дві цифри коду позначають діаметр, інші – довжину джерела живлення (мм). Число 5 на кінці деяких типорозмірів відповідає половині міліметра.
Літій залізо фосфатний акумулятор: плюси та мінуси
LFP батареї засновані на технології Li-ion, що дозволило їм увібрати в себе всі плюси даних джерел живлення, і одночасно позбавитися властивих їм недоліків.
Серед головних переваг виділяють:
- Довговічність – до 7000 циклів.
- Високий струм заряду скорочує час поповнення енергії.
- Стабільна робоча напруга, яка не падає до вичерпання заряду.
- Висока пікова напруга – 3,65 Вольта.
- Висока номінальна ємність.
- Невелика вага – до кількох кілограмів.
- Низький рівень забруднення довкілля при утилізації.
- Морозостійкість - робота можлива при температурі від -30 до +60С.
Але в акумуляторів виділяють також мінуси. Перший – це висока вартість. Ціна елемента на 20 Аг може сягати 35 тис. рублів. Другий та останній недолік – складність власноручного складання банки батарей, на відміну від літій-іонних елементів. Інших явних мінусів у цих джерел живлення поки що не виявлено.
Зарядні пристрої та як заряджати LiFePo4
Зарядні пристрої LiFePo4 акумуляторів практично нічим не відрізняються від звичайних інверторів. Особливо можна записати велику силу струму на виході – до 30А, що використовується швидкої підзарядки елементів.
Купуючи готовий блок батарей, труднощів з їх зарядкою виникнути не повинно. У їх конструкції вбудовано електронне управління, яке захищає всі осередки від повного розряду та перенасичення електроенергією. Дорогі системи використовують балансирну плату, яка рівномірно розподіляє енергію між усіма осередками пристрою.
Важливо під час заряджання не перевищувати рекомендовану силу струму, якщо ви використовуєте сторонні ЗУ. Це зменшить термін служби батареї в кілька разів за одну підзарядку. Якщо акумулятор нагрівається або здувається, то сила струму перевищує допустимі значення.
Де застосовуються LiFePo4 акумулятори
LFP батареї мають велике значення для промисловості. Їх використовують із підтримки працездатності пристроїв на метеостанціях, лікарнях. Вони також впроваджуються як буфер на вітрові електростанції та застосовують для накопичення енергії від сонячних панелей.
Акумулятори на 12v починають використовуватися в сучасних автомобілях замість звичних свинцево-кислотних елементів. LiFePo4 конструкції встановлюються як головне джерело живлення на електровелосипедах та квадроциклах, моторних човнах.
Широко їх значення й у побуті. Вони вбудовуються в телефони, планшети, і навіть у шуруповерти. Однак такі пристрої значно відрізняються за ціною від менш технологічних побратимів. Тому зустріти їх на ринку поки що складно.
Правила зберігання, експлуатації та утилізації LiFePo4
Перш ніж відправити LFP акумулятор на тривале зберігання, необхідно зарядити його до 40-60% і підтримувати цей рівень заряду протягом усього терміну консервації. Тримати АКБ слід у сухому місці, де температура не відпускається нижче за кімнатні значення.
Під час експлуатації слід виконувати вимоги виробника. Не допускайте перегріву батареї. Якщо ви помітили, що акумулятор під час роботи або підзарядки нагрівається нерівномірно, слід звернутися в ремонтний центр - можливо одна з осередків вийшла з ладу, або є несправності блоку управління або балансирної плати. Так само слід вчинити і з появою здуття.
Для правильної утилізації батареї, що повністю вичерпала свій ресурс, слід звернутися в організації, що спеціалізуються на цьому. Так ви не тільки вчините як свідомий громадянин, але й зможете на цьому заробити. Однак якщо ви просто відправите АКБ на звалище, то нічого страшного не станеться.
Вам також може бути цікаво
Мініатюрні батареї у формі таблетки використовуються у багатьох пристроях. Вироби різних виробників можуть
Надійність запуску мотора будь-якого автомобіля багато в чому залежить від якості акумулятора, що застосовується. Він повинен
Для кожного автомобіля важливо правильно підбирати акумуляторну батарею. Це дозволить значно продовжити термін служби
Максимальна в галузі кількість циклів заряду-розряду, вдвічі менша ємність для досягнення тих же електричних характеристик порівняно зі свинцево-кислотними, швидкий заряд великими струмами та стабільна напруга розряду, можливість автоматичного контролю параметрів – ось переваги літій-залізофосфатних акумуляторів. Широка лінійка цих виробів, що випускаються компанією EEMB, застосовується в системах електроживлення базових станцій стільникового зв'язку та автоматичних метеостанцій, сонячних енергосистемах, системах аварійного енергопостачання, харчування промислових електроприводів та електротранспорту.
В останні роки питання щодо удосконалення мобільних джерел енергії як ніколи актуальне. Ще 10-15 років тому він не стояв так гостро. Але найкраще – ворог хорошого, і підвищення мобільності міського жителя, тобто. З переходом від стаціонарного комп'ютера до ноутбука, від простого мобільного телефону до смартфона, запити до мобільних джерел енергії різко зросли.
З мініатюризацією побутової електроніки її розробники повинні витримувати загальний напрямок, зменшуючи розміри джерел живлення та збільшуючи їх ємність. Однак виникає питання про зміну не тільки ємності батарей, а й швидкості їхньої перезарядки та довговічності. Адже якщо батарея відновлюватиме заряд майже миттєво, то вже не так критично важливо, скільки годин без підзарядки може працювати пристрій.
Ємність акумулятора, а також його здатність до багаторазової перезарядки також важлива для:
- автономних пристроїв, орієнтованих тривалу роботу без обслуговування – метеостанцій, гідропостів, ґрунтових станцій;
- систем альтернативної енергетики – сонячних та вітрогенераторів;
- електротранспорту - гібридних автомобілів, навантажувачів, електрокарів.
Практично в усіх випадках акумулятори експлуатуються в умовах, далеких від ідеальних: при низьких температурах, неоптимальних або неповних циклах заряду, високої ймовірності глибокого розряду.
Серед сучасних акумуляторів особливе місце посідають літієві. Літій має величезний ресурс зберігання енергії, тому використання літій-іонних акумуляторів у ролі накопичувачів енергії для сонячних електростанцій та інших джерелах ВДЕ є найбільш вигідним, порівняно з кислотно-свинцевими акумуляторами або іншими типами АКБ. Особливе місце серед акумуляторів на основі іонів літію займають літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4).
Вперше LiFePO4 в якості катода для літій-іонного акумулятора був застосований в 1996 професором Джоном Гуденафом з Техаського Університету. Даний матеріал зацікавив дослідника тим, що в порівнянні з традиційним LiCoO2 він має значно меншу вартість, є менш токсичним і більш термостійким. Але недолік його – менша ємність. І лише у 2003 році компанія A123 Systemпід керівництвом професора Цзян Йе-Міна зайнялася дослідженням літій-залізофосфатних акумуляторів (LiFePO4).
Основні властивості літій-залізофосфатних акумуляторів
Літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4) є підвидом літій-іонних батарей, в якому як катод використовується фосфат заліза. Їх без перебільшення можна назвати вершиною технології силових акумуляторів. Даний тип акумуляторів за деякими параметрами, зокрема за кількістю циклів зарядки-розрядки, перевершує всі інші.
На відміну від інших літій-іонних, акумулятори LiFePO4, як і нікелеві, мають дуже стабільну напругу розряду. Напруга на виході під час розряду залишається близько до 3,2 В, поки заряд акумулятора не буде повністю вичерпано. Це може спростити або навіть усунути необхідність регулювання напруги в ланцюгах.
У зв'язку з постійною напругою 3,2 на виході чотири акумулятори можуть бути з'єднані послідовно для отримання номінальної напруги на виході 12,8, що наближається до номінальної напруги свинцево-кислотних акумуляторів з шістьма осередками. Це, поряд із хорошими характеристиками безпеки літій-залізофосфатних акумуляторів, робить їх гарною потенційною заміною для свинцево-кислотних акумуляторних батарей у таких галузях як автомобілебудування та сонячна енергетика.
- При повторних циклах заряду/розряду повністю відсутній ефект пам'яті
- Літій-залізофосфатні акумулятори мають тривалий термін служби (понад 4600 циклів при глибині розряду 80%)
- Вони мають високу питому енергоємність: щільність енергії досягає 110 Вт год/кг)
- Їм властивий широкий температурний діапазон експлуатації (-20 ... 60 ° С)
- Ці акумулятори не потребують обслуговування
- Є можливість швидкого заряду акумуляторів: за 15 хвилин – до 50%
- Надійність та безпека літій-залізофосфатних акумуляторних батарей підтверджені міжнародними сертифікатами.
- Вони мають високу ефективність: 93% при запуску 30…90%
- Дозволяється висока швидкість розряду струмом до 10 С (десятиразовий номінальний струм)
- Ці акумулятори екологічні та не становлять небезпеки для людини та навколишнього середовища при утилізації.
- На відміну від свинцевих акумуляторів, літій-залізофосфатні вдвічі легше за тієї ж ємності
Недоліки порівняно зі свинцево-кислотними батареями:
- більш висока вартість;
- необхідність спеціальної схеми контролю заряду-розряду.
Літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4) трохи програють літій-полімерним енергоємністю (рисунок 1). Але однією з сильних сторін є стабільність матеріалу, що дозволяє створювати акумуляторні батареї, що витримують набагато більше циклів розряду/заряду (більше 2000), та швидке заряджання. Завдяки цим особливостям ці акумулятори оптимально використовувати в електричному транспорті.
На російському ринку особливе місце серед постачальників акумуляторів на основі іонів літію займає компанія EEMB. Вона випускає кілька груп літій-залізофосфатних акумуляторів (рисунок 2), що різняться між собою за електричними та конструктивними параметрами:
- модульні системи акумуляторів;
- акумулятори для телекомунікаційних пристроїв;
- джерела енергії для «розумного дому»;
- тягові акумулятори для електротранспорту
 |
 |
 |
 |
| а) модульні системи акумуляторів | б) акумулятори для телекомунікаційного обладнання | в) акумулятори для систем аварійного харчування та автономних систем електропостачання |
г) тягові акумулятори для електротранспорту |
Літій-залізофосфатні акумулятори при розряді мають дуже стабільну вихідну напругу, доки елемент не розрядиться повністю. Потім напруга різко зменшується.
На малюнку 3 наведені розрядні криві акумулятора, зняті на різних струмах розряду (0,2...2С) за нормальних температурних умов. Як видно з графіка, особливістю літій-залізофосфатного акумулятора є слабка залежність ємності від величини розряду струму. При розряді малим струмом (0,2С) та при розряді підвищеним струмом (2С) ємність акумулятора практично не змінюється і залишається рівною 10 А год (номінальна ємність зазначеного акумулятора).
Дуже важливо не допускати розряду осередку до рівня менше 2,0 В, інакше відбудуться незворотні процеси, які призведуть до різкої втрати номінальної ємності. І тому служить контролер розряду. Компанія EEMB виробляє акумулятори як з наявністю, так і відсутністю захисної схеми. Наявність схеми захисту від розряду та перевищення напруги заряду кодується в найменуванні абревіатурою PCM в кінці, наприклад, LP385590F-PCM.
Розглянемо залежність кількості циклів «заряд-розряд» від величини розрядного струму та глибини розряду. На малюнку 4 наведено експериментальні дані. З них видно, що при повному розряді втрата ємності акумулятора на 20% відбувається при кількості циклів не менше 2000 (струм розряду 1C). Якщо глибину розряду обмежити рівнем 80% у кожному циклі, то при проведенні приблизно 1500 подібних циклів зниження ємності акумулятора від початкової величини практично не спостерігалося (струм розряду 0,5С).
Останнє покоління літій-залізофосфатних АКБ виробництва компанії EEMB на відміну від існуючих свинцево-кислотних акумуляторів не потребує частої заміни та обслуговування. Як правило, літій-залізофосфатний АКБ – сучасний акумулятор, що витримує понад 2000 циклів заряду-розряду, абсолютно нечутливий до режимів хронічного недозаряду. Найчастіше він має вбудовану плату управління акумуляторною батареєю (Battery Management System). Заряд здійснюється постійною напругою та постійним струмом без стадій.
У таблиці 1 показані основні параметри одноелементних літій-залізофосфатних акумуляторів EEMB. Номінальна ємність цього типу акумуляторів знаходиться в межах 600...36000 мА год (вага - 15...900 грам відповідно). Одноелементні Li-FePO4-акумулятори найчастіше застосовуються у приладах з автономним живленням. Ці акумулятори допускають розряд високим струмом до 10С. Після 2000 циклів заряду-розряду струмом 1С залишкова ємність становить близько 80%.
Таблиця 1. Одноелементні LiFePO4-акумулятори EEMB
| Найменування | Напруга, В | Місткість, мА год | Вага, г |
| 3,2 | 600 | 15 | |
| 1250 | 31,25 | ||
| 2000 | 50 | ||
| 3500 | 87,5 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 5000 | 125 | ||
| 7000 | 175 | ||
| 9000 | 225 | ||
| 22000 | 500 | ||
| 36000 | 900 |
Використовуючи модульні системи з окремими осередками, що мають підвищену ємність, параметри яких наведені в таблиці 2, можна зібрати акумуляторний блок необхідної ємності та вихідної напруги.
Таблиця 2. Основні параметри модульних систем Li-FePO4
Також модульні системи оснащені системою управління живленням (BMS), яка допускає розряд високої потужності і має безліч контрольних і захисних функцій. Модулі з інтегрованою системою моніторингу забезпечують високий рівень безпеки всієї системи та навколишнього середовища. Рекомендовані сфери застосування:
- системи аварійного та безперебійного живлення;
- базові станції
Телекомунікаційні системи живлення вимагають від акумуляторів невеликих розмірів, малої ваги, великої кількості циклів перезаряджання, високої питомої ємності, широкого діапазону робочих температур та простоти обслуговування. Літій-залізофосфатні акумулятори цілком відповідають цим вимогам. У таблиці 3 наведено основні параметри акумуляторів EEMB для телекомунікаційних систем.
Таблиця 3. Акумулятори для телекомунікаційних систем живлення
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | вага, кг |
| 12 | 50 | 6 | |
| 12 | 100 | 22 | |
| 48 | 100 | 40 | |
| 48 | 200 | 78 |
Приклад номенклатурного запису: 4P5S – чотири паралельно включені зборки (кожна збірка складається з п'яти послідовно включених акумуляторів), P – Parallel, паралельне включення, S – Serial, послідовне включення.
В основному акумулятори даних серій застосовуються в:
- системах живлення постійного струму;
- пристрої забезпечення безперебійного живлення (UPS);
- високовольтних системах живлення постійного струму (240/336 В).
Характеристики акумуляторних батарей для джерел та систем безперебійного живлення для «розумного будинку» (UPS/ДБЖ) наведені в таблиці 4, а зовнішній вигляд зображений на малюнку 3в.
Таблиця 4. Акумулятори для ДБЖ «розумного дому»
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | вага, кг |
| 12 | 10 | 1,3 | |
| 12 | 20 | 2,5 | |
| 12 | 30 | 3,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 14,4 | 4,5 | 0,7 | |
| 14,4 | 7 | 0,9 | |
| U1 | 48 | 10 | 4 |
Літій-залізофосфатні акумулятори EEMB Super Energy серії SLM повністю замінюють звичайні свинцево-кислотні та гелієві акумулятори. Вони не вимагають обслуговування, на 80% легше і вп'ятеро довговічніше свинцево-кислотних акумуляторів та їх аналогів.
Тягові акумулятори для електромобілів - це батарея, що перезаряджається, для установки в автомобілях на електричній тязі. Ключовими особливостями акумуляторів для електромобілів є мала вага, компактний розмір та велика енергоємність, що дозволяє зменшити вагу самого електромобіля та дає можливість швидкого заряджання.
Компанія EEMB пропонує асортимент акумуляторів для електротранспорту різних категорій (таблиці 5, 6).
Основні параметри літій-залізофосфатних акумуляторів, що застосовуються в автомобілях для гольфу, та аналогічних акумуляторів серії GOLF CART наведені в таблиці 5. Ці акумулятори допускають паралельне та послідовне з'єднання осередків, завдяки чому можна легко змінювати номінальну ємність та напругу.
Таблиця 5. Параметри акумуляторів серії GOLF CART
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | вага, кг |
| 6,4 | 10 | 0,5 | |
| 9,6 | 20 | 1,5 | |
| 12,8 | 30 | 3 | |
| 12,8 | 40 | 4 | |
| 25,6 | 10 | 2 | |
| 25,6 | 60 | 12 |
Параметри акумуляторів Li-FePO4 для електровелосипедів (серія E-bike) наведено у таблиці 6.
Таблиця 6. Параметри акумуляторних батарей серії E-bike
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | вага, кг |
| 24 | 10 | 2,5 | |
| 24 | 20 | 4,5 | |
| 24 | 40 | 9 | |
| 36 | 10 | 3,5 | |
| 36 | 20 | 6,5 | |
| 36 | 30 | 10 | |
| 48 | 20 | 9 |
За вимогами клієнта на замовлення можуть бути виготовлені інші варіанти. Дані серії акумуляторів також випускаються у збірках, де одиночні елементи з'єднані послідовно або паралельно. Габаритні розміри одного елемента складання цієї серії становлять 9,1 х67, 5х222 мм.
У таблиці 7 наведено параметри літій-залізофосфатних акумуляторів для електричних скутерів та електроінструментів. Акумулятори серії E-scooter мають невеликі розміри, мають високий допустимий струм розряду, великий термін служби, високу щільність енергії, відсутність ефекту пам'яті, що забезпечує популярність цих акумуляторів у приладах, де необхідно автономно живити електродвигуни.
Таблиця 7. Параметри акумуляторів серії E-scooter
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | Вага, г |
| 9,6 | 1,4 | 150 | |
| 16 | 1,4 | 250 | |
| 19,2 | 7 | 1500 | |
| 22,4 | 8,4 | 2100 |
У таблиці 8 наведено параметри літій-залізофосфатних акумуляторів для електромоторолерів серії E-motorcycle. Номінальна напруга всіх акумуляторів цієї серії становить 48 В. Мінімальне значення номінальної ємності – 9 А год. при вазі 4 кг. Максимальне значення ємності – 90 А год за вагою 40 кг. Розміри одного елемента – 7,5 х67х220 мм.
Таблиця 8. Параметри акумуляторних батарей серії E-motorcycle
| Найменування | Напруга, В | Місткість, А ч | вага, кг |
| 48 | 9 | 4 | |
| 48 | 36 | 16 | |
| 48 | 54 | 24 | |
| 48 | 90 | 40 |
Порівняльні характеристики LiFePO4-акумуляторів
На об'єктах малої енергетики в режимах постійного циклування літій-залізофосфатні акумулятори за рахунок можливості глибокого розряду та великої кількості циклів заряду-розряду дають відчутні переваги в обслуговуванні об'єкта.
Акумуляторні модулі мають вбудований захист від перенапруги, низького заряду, підвищених струмів. Вони сумісні з усіма приладами, у тому числі інверторами та зарядними пристроями, що працюють зі свинцево-кислотними акумуляторами. Спочатку ціна на літій-залізофосфатні АКБ видається досить високою. Однак при розрахунку ємності АКБ для роботи в режимі циклування з'ясовується, що у разі застосування LiFePO4-акумуляторів достатньо АКБ приблизно в 2-2,5 рази меншої ємності, ніж для свинцево-кислотних акумуляторів (включаючи свинцево-гелієві). Це можливо за рахунок того, що літій-залізофосфатні акумулятори допускають заряджання вищими струмами, ніж свинцево-кислотні (1С проти типових для свинцево-кислотних 0,1…0,2С). Внаслідок цього масив сонячних панелей, наприклад, при тому ж вихідному струмі масиву і необхідний час заряду, можна навантажувати на менш ємний, ніж свинцево-кислотний, літій-залізофосфатний акумулятор. Найменша ємність на розряд компенсуватиметься швидшими циклами заряду, тим більше що ресурс за циклами «заряд-розряд» у середньому на порядок більший. Сюди додається набагато повільніше падіння ємності при циклах перезарядки.
Розглянемо приклад.Якщо ми раніше використовували свинцево-кислотний АКБ AGM/GEL 150 А год в режимі циклування, то для його заміни без втрати експлуатаційних характеристик буде достатньо АКБ типу LiFePO4 ємністю 60 А год. При правильному розрахунку 1 до 2,5 вартість АКБ LiFePO4 всього на 25 …35% більше, ніж свинцево-кислотних АКБ. При цьому літій-залізофосфатні АКБ у середньому матимуть кращі експлуатаційні характеристики порівняно зі свинцево-кислотними.
У режимі накопичення та наступного розряду при однакових розрядних струмах літій-залізофосфатні акумулятори можуть надати перевагу в ємності в 2,5 рази, що легко показати на прикладі.
Як правило, ємність акумулятора вибирається виходячи з можливого часу відсутності основної енергії та споживаної потужності навантаження.
Наприклад, якщо нам потрібно запитати навантаження 2 кВт протягом 1 години, то, відповідно, потрібен запас енергії, як мінімум, у 2 кВт год. - Розряд). Для акумулятора або набору акумуляторів з вихідною напругою 48 В необхідна розрахункова ємність складе приблизно 42 А ч. Струм при розряді приблизно дорівнює 1С (42 А). Однак слід врахувати, що в прикладі слід вважати розряд не постійним струмом, а постійною потужністю, при цьому при розряді АКБ струм розряду буде збільшуватися. У режимі розряду постійною потужністю (2 кВт) свинцево-кислотний АКБ (48 В/40 А год) здатний пропрацювати трохи більше 30 хвилин (при глибокому розряді – до 40,8 У).
Щоб навантаження впевнено відпрацювало одну годину на свинцевому акумуляторі, буде потрібно його ємність приблизно вдвічі більше спочатку розрахованої - близько 85 А ч. З іншого боку, розряд залізо-фосфатного акумулятора струмом 1С або вище не призводить до істотного зниження його ємності - вона залишається на рівні номінальної (рисунок 3). З цього видно, що можна досягти відмінності в ємності двох типів АКБ в два рази. Також необхідно взяти до уваги, що при роботі свинцево-кислотного АКБ в режимі циклування його ємність знизиться на 20% вже при 150...200 циклах заряду-розряду, тому щоб це компенсувати, слід спочатку вибрати акумулятор з ємністю на 20% вище. Виходить, що умови раніше поставленого завдання будуть виконані протягом перших 6 місяців при ємності свинцево-кислотного АКБ в 102 А ч. З іншого боку, слабка залежність ємності залізофосфатного АКБ дозволить обійтися практично розрахунковою ємністю 42 А ч. Як бачимо, різниця в потрібній між двома типами АКБ становить близько 25 разів.
Літій-залізофосфатні акумулятори легко приймають потужний зарядний струм. Тому, навантаживши на них втричі потужніший (щодо свинцево-кислотних АКБ) масив сонячних батарей, можна зарядити їх за короткий час, що дорівнює 2...4 годин. А беручи до уваги нечутливість до глибокого розряду та хронічного недозаряду, ці батареї незамінні в зимовий період, особливо з урахуванням того факту, що літій-залізофосфатні АКБ мають вищий ККД 95% (на відміну від 80% у свинцево-кислотних АКБ), а отже, в похмуру та дощову погоду ці АКБ заряджаються швидше (таблиця 9).
Таблиця 9. Порівняння літій-залізофосфатних та свинцево-кислотних акумуляторів
| Параметр | Літій-залізофосфатна система електропостачання |
Звичайна система зі свинцевими АКБ глибокого розряду |
Переваги LiFePO4 |
| Робоча кількість ефективних циклів | > 6000 за розряду 80% | ~500 | Кількість циклів значно вища |
| Система балансування осередків | Присутня при заряді та розряді | Відсутнє | Автоматичний контроль за станом кожного осередку |
| Захист від перезаряду/глибокого заряду на рівні осередків | 100% багаторівневий контроль | ||
| Захист АКБ при збоях у системі | 100% (відключення струму заряду та розряду) | ||
| Точний розрахунок запасу енергії в АКБ на підставі даних від датчиків напруги, струму, температури та опору осередків | Постійний розрахунок у реальному часі | ||
| Можливість швидкого заряджання | Так (близько 15 хвилин) | Ні | |
| Необхідність підтримки АКБ у зарядженому стані |
Ні | Так, інакше - сульфатація пластин | Немає необхідності підтримувати заряд, економія на обслуговуванні |
| Розрахунковий термін служби при щоденному повному циклуванні 70% для LiFePO4 та 50% для свинцевих АКБ (за ідеальних умов), років | 15 | ~4 | Мінімум у 4 рази вище |
| Діапазон робочих температур, °С | -20…60 | Рекомендована температура: 20 ° С | Можливе встановлення системи живлення в неопалюваних приміщеннях |
| Вплив підвищеної температури (30°С та вище) | Допустима робота аж до верхньої межі робочого діапазону температур | Швидка деградація | Акумуляторні осередки витримують значно вищі температури |
| Календарний термін служби (режим або режим зберігання) | Не обмежений | Обмежений, оскільки пластини деградують у будь-якому випадку | Значний виграш |
| Можливість додавати ємність у існуючий блок акумуляції | Так | Не рекомендується, оскільки призведе до розбалансування | Можливість поступової модернізації та масштабування без зайвих витрат |
| Можливість заміни одного/декілька зіпсованих осередків в акумуляторному складанні | Так, оскільки є система балансування | ||
Висновок
У режимах циклування використання літій-залізофосфатних акумуляторів вигідніше, оскільки для досягнення енергетичних та експлуатаційних параметрів достатньо приблизно вдвічі меншої ємності, ніж у свинцево-кислотних. Не меншу цінність є нечутливість до недозаряду, підвищений ККД і прискорений заряд великими струмами.
Літій-залізофосфатні акумулятори рекомендується використовувати в сонячних енергосистемах, що працюють в умовах короткого світлового дня, що є особливо актуальним для середньої смуги Росії, північних регіонів, а також гірських районів. Тривалий термін служби (велика кількість циклів «заряд-розряд») літій-залізофосфатних акумуляторів дозволяє суттєво скоротити витрати на їх обслуговування та заміну, що є актуальним, наприклад, для автоматичних станцій спостереження за погодними умовами та систем аварійного живлення базових станцій стільникового зв'язку. Збільшення періоду між плановою зміною акумуляторів призводить до економії на оплаті праці бригади обслуговування, і навіть на дорожніх витратах (особливо у тому випадку, якщо устаткування встановлено у важкодоступних місцях). Зниження накладних витрат на обслуговування з лишком компенсуватиме відносно високу вартість літій-залізофосфатного акумулятора.
Акумулятори даного типу можуть бути успішно застосовані в телекомунікаційній техніці (базове телекомунікаційне обладнання та мобільні пристрої), джерелах безперебійного живлення, системах аварійного енергопостачання, системах живлення електроприводів та електротранспорту.
Виробник акумуляторів – компанія EEBM – здійснює ретельний контроль якості продукції та має можливість виконання акумуляторних складання на замовлення за вимогами клієнта.
Література
- http://www.eemb.com.
- http://www.eemb.com/products/rechargeable_battery/lifepo4_battery/lifepo4_battery.html.
Що таке LiFePO4 АКБ
LiFePO4 це мінерал, сімейства олівін, що зустрічається в природному середовищі. Датою народження LiFePO4 акумуляторів вважається 1996, коли в Техаському Університеті вперше було запропоновано використання LiFeP04 в електроді акумулятора. Мінерал не токсичний, відносно дешевий і зустрічається у природному середовищі.
LiFEPO4 відноситься до підвиду літієвих акумуляторів і використовують ту ж технологію отримання енергії, що і літієві батареї, тим не менш, вони не є 100% літієвими (літій-іонними) батареями.
У зв'язку з тим, що технологія з'явилася відносно недавно, єдиного стандарту оцінки якості LiFEPO4 батарей не існує, так само як і прямих звичних нам аналогій з показниками свинцево-кислотних акумуляторів.
Через відсутність єдиного стандарту на LFTP батареї на ринку існує маса різновидів елементів LFP і батареї, що їх використовують з різними характеристиками та хімією всередині, всі вони називаються LFP або літієвими батареями, але працюють по-різному. Не намагаючись осягнути неосяжне ми зробимо акцент на тому, що гарантовано можуть наші батареї.
Літій-залізо-фосфатні батареї Aliant мають такі практичні переваги:
- габарити - батареї в 3 рази менше свинцевих аналогів, тому всього 3 батареї закривають весь модельний ряд мотоциклів
- батарея само-розряджається менш ніж 0.05% щодня, тобто. може спокійно простояти на полиці рік без підзаряду і не втративши своїх характеристик запустити мотор і потім зарядитися до близького до 100% стану
- може перебувати в розрядженому стані без серйозних наслідків для подальшої продуктивності, поріг розряду 9.5В, поки напруга на терміналах батареї не опустилася нижче 9.5В - батарея може бути заряджена та повернена в початковий стан
- рівномірний заряд всіх 4 елементів усередині за допомогою BMS (Batery Management System – Система Управління Батарей) контролера, вбудованого в батарею. Всередині батареї 4 елементи, послідовно з'єднані, кожна по 3.3V, номінальна напруга 13.3В, тим не менш, заряджається батарея через 2 терміналу. Цей спосіб заряду підходить для свинцевих батарей, але не підходить для LFP - внутрішні елементи залишаються завжди недозарядженими, що збільшує ймовірність їх виходу з ладу, для того щоб LFP елементи в послідовному з'єднанні заряджалися рівномірно в батарею вбудована електронна схема, що розподіляє заряд, що приходить на 2 термінала по 4 елементам усередині батареї рівномірно
величезна кількість циклів перезаряду, більша ніж у літій-іонних батарей і свинцевих батарей,
батарея витримує 3000 циклів заряду зі стану 70% розрядженості та 2000 циклів зі стану 80% розрядженості, що забезпечує термін служби батареї до 7 років, ми надаємо безумовну 2-річну гарантію на батареї ALIANT. У середньому батарея розрахована на 12 000 пусків стартера.
високий струм обертання стартера, при -18С батарея забезпечує стартер потужністю, що відповідає середньої нової свинцевої батареї, але при +23C потужність, яким може постачатися стартер вдвічі вище свинцевої батареї. Висока потужність, що віддається, негайно відчувається при запуску мотора, стартер обертається швидко, як на свіжій свинцевій батареї.
вага - ALIANT батареї в 5 разів легше за свинцеві
швидкий заряд - у середньому батареї заряджаються на 50% протягом перших 2 хвилин, 100% заряд протягом 30 хвилин, це що через 30 хвилин поїздки - батарея заряджена на 100%, тобто. фактично ваша батарея завжди заряджена на 100%
стабільна напруга розряду - під час розряду батарея до останнього тримає напругу, близьку до 13.2В, потім після розряду відбувається різке падіння напруги - батарея, в якій залишилося 40% заряду, буде швидко крутити стартер
стабільна напруга розряду - під час розряду батарея до останнього тримає напругу, близьку до 13.2В, потім після розряду відбувається різке падіння напруги
робота при наднизьких температурах. Ми зробили особливий акцент на роботу батарей при наднизьких температурах, деякі досвідчені мотоциклісти, яким довелося використовувати LFP батареї інших виробників помітили, що з температурою продуктивність LFP батарей різко падає. Так при +3 градусах, бадьорого обертання стартера вже немає, а за мінусу, батарея "засинає" і прокинеться тільки після прогріву, в міру віддачі енергії. Завдяки спеціальній хімії – наші батареї позбавлені цього недоліку. Хоча потужність батарей при -18С падає майже в 2 рази - її все одно достатньо щоб бадьоро крутити стартер. Батарея розрахована працювати при температурах до -30С, при температурах від -3 і від батареї мають надлишок потужності. У діапазонах температур від -18 до -30С батарея крутитиме стартер, але відчуватиметься як напіврозряджена свинцева батарея.
робота в будь-якому положенні, батареї немає рідин, вона може використовуватися в будь-якому положенні, так само як і гелеві батареї
широкий температурний діапазон – від -30С до +60С
Принципові фізичні відмінності батарей LiFePO4 від свинцевих аналогів
Як і сказано раніше, в LiFePO4 батареях та свинцевих батареях різна хімія, і щоб розуміти вашу батарею потрібно знати в чому криються відмінності.
основна відмінність стосується ємності. Зрозуміти відмінності в батареях можна на прикладі: якщо підключити стартер до LiFEP04 батареї і свинцевої батареї і почати його крутити то за той же час LiFEPO4 батарея прокрутить стартер чи не в 1.5 більше, практично не знижуючи швидкості обертання ніж свинцево-кислотна батарея, якщо ви раніше користувалися свинцевою батареєю то у вас буде до останнього створюватися враження що в батареї залишилося дуже багато заряду, проте батарея, насправді, може бути вже майже розряджена, падіння швидкості обертання не відбуватиметься плавно, як у випадку свинцевої батареї, а станеться стрибком після падіння напруги нижче 12в. Якщо брати свинцеву батарею в 7А/год і LiFEPO4 батарею схожої ємності, то кількість обертань стартера (по суті - навантаженні) до повного виснаження за перші 10 хвилин у LiFEP04 буде набагато більше, але протягом наступних 5 хвилин батарея вичерпається, тоді як свинцева батарея зможе крутити стартер до 20 хвилин. Таким чином, у всіх практичних випадках життя при температурах від -18С LiFEPO4 батарея виграє у свинцевих батарей, крім випадку, коли генератор вийшов з ладу. У цьому випадку без генератора на свинцевій батареї можна протягнути довше ніж на LiFePO4.
перенапруга. При перевищенні напруги заряду вище за допустимий LiFEPO4 і свинцево-кислотні батареї поводяться по-різному. Свинцево-кислотна батарея починає кипіти. У LIFEPO4 батареях відбуваються незворотні хімічні реакції. На ринку не існує мотоцикла, який би давав напругу, здатну вивести LIFEPO4 батарею з ладу, проте в дуже рідкісних випадках, коли реле регулятора виходить з ладу таким чином, що напруга на клемах акумулятора знаходиться в діапазоні від 15 до 60В - LIFEP04 батарея буде пошкоджено.
температури. LIFEP04 батареї не люблять низьких температур, в наших батареях ми використовуємо спеціальні елементи, здатні працювати при температурах до -30С, проте після -18С продуктивність LIFEPO4 батареї падає таким чином, що свинцева батарея видає більше потужності ніж наша. Якби не спеціальна хімія в елементах, то вже за +4 градусів LIFEPO4 батарея втрачала б продуктивність.
Запитайте у службу підтримки: Ця адреса електронної пошти приховується від різних спамерських пошукових роботів. У вас має бути включений JavaScript для перегляду.
Протестував напругу акумуляторів «з коробки»:
Тестування працездатності:
Перевірю роботу акумуляторів у ліхтариках на XML-T6.
Акумулятор стандартних розмірів, відмінно вміщується у ліхтарику:
У ліхтариках на XML-T6, особливість конструкції (відсутність виступу на плюсі) роботі не завадило:
завдяки наявності пружини:
Акумулятор банально не дістає до позитивного контакту:
Без доопрацювання не обійшлося, спочатку хотів розібрати батарейний відсік, відкрутивши гвинтики, але гвинтики не розкручувалися, довелося ламати та клеїти:
То що таке LiFePo4?
Стаття на Вікіпедії представляє LiFePo4 такою собі вундервафлею з відмінними характеристиками: швидкість заряду 15 хв на 7А, морозостійкість до -30С, величезні струми віддачі до 60А, довготривалі, міцні. Більш детально можна LiFe можна ознайомитись з перекладної статті на rcdesign, в якій порівнюють літій полімер та літій фосфати.
Перейдемо до тестування LiFePo4:
IMAX B6 з підтримкою режиму LiFe:
Тест першого акумулятора
Акумулятор "з коробки" дозаряджений, виконуємо розряд струмом 0.5А (що приблизно відповідає 0.5С), в результаті вийшло близько 1055mAh.
Найбільше значення з 3х, правда, інші я розряджав/заряджав струмами до 1А (струмом 1А і режимом FastCharge 1A).
Графік розряду, отриманий за допомогою LogView v2.7.5, налаштування взято з пресета зі статті хабра про IMAX B6:
Тест першого акумулятора
Заряд IMAX B6 методом FastCharge 1A:
Опис тесту дивіться у підписі.
ВИСНОВКИ
Для себе зробив такі висновки
Плюси:
* Морозостійкий,
* Швидка зарядка 1С.
Мінуси:
* Невелика ємність (1000mAh), і відповідно час роботи.
Особливість:
* Вимагає спеціальну зарядку (у мене є IMAX B6, тому за мінус не вважаю).
* UPD - напруги LiFePo4 значно нижче ніж у LiIon (3.2 проти 3.6). Деякі ліхтарі світять значно менш яскраво.
* UPD 2 (2013.03.09) - Потрібно використовувати з ліхтарями типу директдрайв з низьким відсіканням за мінімальною напругою (2.7В).
Ліхтарик зліва світить менш яскраво на LiFePo4, ніж на LiIon, ліхтарик праворуч – не втрачає стільки яскравості.
Update 2013.03.09Графіки розряду при негативних температурах:
Морозостійкий акумулятор LiFePo4 18650 1000mAh (для ліхтариків з директдрайвом)
Багато хто вже купив собі «потужні» ліхтарі на акумуляторах 18650. Звичайний у таких випадках LiIon акумулятор не працює при негативних температурах, а якщо і працює то вкрай не довго, при цьому
Ласкаво просимо на сторінку проекту “Акумулятор 21 століття. VistaBattery”
Записи про продані акумулятори та клієнтів VistaBattery (те, що є на драйві)
Коротка добірка характеристик, що відрізняє ці акб від інших.
Основні переваги:
-Гарний ККД (віддає 80% ємності при різниці напруги в 1В)
-Високі струми віддачі при просіданні напруги менше 1В, у свинцю прокрутка стартера при 9В вважається нормою, відразу нижче 12В ви не побачите
-Слабкий саморозряд (втрата заряду 5% за 3 роки)
-Швидка зарядка (наповнення акумулятора з 0 до 80% приблизно за 15-20 хвилин залежить від генератора та ємності самого акумулятора)
-Невелика вага (для прикладу 1,8 кг проти 15 кг при однакових струмах віддачі)
-2000 повних циклів заряд-розряд (розрядіть у нуль і знову до повного, і так 2000 разів без втрати ємності!)
-Морозостійкість. Робота у температурних режимах до -25С
Але є і мінуси:
-Вартість (елементи Америка і купуються за бугром)
-Неможливість роботи спільно зі свинцево-кислотними (як писав вище, через різницю напруг 12.3 свинець - 13.5 ферофорсат)
-Неможливість роботи під водою (вирішується заливкою в компаунд) вирішено переходом на пластикові герметичні корпуси
Характеристики:
Дрифт, ралі, кільце, щоденна експлуатація:
4.4 Ач – 190*170*60мм, 1.2кг, 260А номінал, пік 475А
8 Ач – 190*170*60мм, 1.5кг, 260А номінал, пік 510А
20 Ач - 280*230*100мм, 3кг, 300А номінал, пік 500А
Трофі, автозвук, експедиції:
40 Ач - 280*230*100мм, 5кг, 600А номінал, пік 1000А
80 Ач - 280*230*160мм, 10кг, 1000 А номінал, пік 5000А
Так само можливі будь-які варіації з ємністю, корпусами, висновками для найкомфортнішої інсталяції у вже наявний проект.
Експлуатація у трофі:
Як показала практика - на легкому позашляховику на зразок Джимніка - чудово почувається 20А/год. Для екстриму і більш важких категорій, я б таки рекомендував 40А/год там точно не доведеться себе зупиняти і лебідитися скільки влізе. Запас за характеристиками дуже добрий. 20Ач = 55Ah оптиму
80Ач = понад 300Ач свинцю
Вартість
4.4 Ач – 15.000р
20 Ач – 25.000р
40 Ач – 40.000р
80 Ач – 60.000р
160 Ач – 110.000р
За гарантією та терміном служби:
-Моя гарантія рік без жодних питань
-5 років технічна підтримка (тест елементів, контроль стану, технічне обслуговування)
-Термін служби від 10 років. Оскільки їхнє масове виробництво почалося лише у 2006 році, жоден ще від старості не помер.
Постачається готовий виріб. Виготовлення узгоджується із замовником (характер використання, вимоги у вигляді посилених шин, проводів, клем, введення фітингів підпору повітря та інших вимог). Всі акб поставляються в удароміцних, герметичних, перевірених корпусах класу IP67
Один клієнт – одне рішення. Не масове виробництво, а індивідуальний підхід.
#VistaBattery
Vladekin › Блог › Акумулятори LiFePo4
Блог користувача Vladekin на DRIVE2. Ласкаво просимо на дублюючу сторінку проекту "Акумулятор 21 століття". VistaBattery", Отже, основний цикл тестів завершено. Акумулятори зроблені за цією технологією обкотилися в різних умовах і ситуаціях. Коротка добірка тестів: -Тест найменшої батареї від Егор2 -Лабораторний тест акку…
До нас почали часто приносити на складання та діагностику батареї, нібито LiFePO4куплені дуже дешево. Багато хто просили після таких випадків, щоб ми написали статтю з цього приводу, щоб знати про такі підводні камені. Буває прикро, коли купили АКБ, яка не дозволяє експлуатувати мотор-колеса серії Magic Pie (1500 Вт)на повну потужність.
У цій статті порівняємо АКБ LiFePo4-48В-10Ач від Golden Motorз низькоякісними АКБ(іноді під цією назвою просто приховують звичайний Li-ion).
Параметр
LiFePo4-48В-10Ач
якісні
LiFePo4-48В-10Ач
низькоякісні
(або підробка)
Розміри
36.0 Х 15 Х 8.4 см
36.0 Х 14 Х 7.4 см
З двох сторін менше на 1 см і начебто з погляду покупця плюс займає менше місця.
З погляду фізики: обсяг менше 17%, за тієї ж ТТХ, тобто. виготовлені з іншого матеріалу.
На 1 кг легше і з точки зору покупця плюс, т.к. менше важить.
Безперервний струм розряду, А
20А – це 1000 Вт, 25А-1200 Вт – занижені характеристики
Потужність розряду (постійна)
750, 1000, 1200 Вт
Занижені показники потужності
Максимальний струм розряду, А
Низькі пікові струми
Максимальна потужність розряду
750, 1500, 1700Вт
Низька пікова потужність
Напруга заряду
Різне напруження на зарядному пристрої.
54 Вольт – це Li-ion/Li-Po- Будьте обережні!
Струм заряду
Повільна зарядка, щоб не вбити комірки з високим внутрішнім опором.
Циклів заряду розряду
Осередки мають меншу тривалість життя
Розглянемо продавців таких АКБ. Як вже наведено в таблиці вище, Ви самі можете зробити висновок - це точно ті характеристики, які Вам потрібні?
Стосовно розташування таких продавців: часто вони не мають постійного місця дислокації:
1) “Забрати своє замовлення можна лише за попереднім погодженням на адресу. ”. Ви впевнені, що вони там працюють, а чи не під'їдуть до місця для зустрічі з Вами?
2) "Адреса: Росія, м.Москва". З таким формулюванням можна зустрітися в будь-якому місці, хоч на Червоній Площі. Зазвичай зустрічаєтеся поряд з метро, в машині. Сидячи в машині, тримаючи АКБ (без будь-яких розпізнавальних наклейок) у руках, думаєте, що не хочеться їх шукати, потім кудись їхати і все-таки, сподіваючись на авось, погоджуєтеся купити. Ви впевнені, що їх точно знайдете, якщо не так? А якщо ще без чека – чим доведете покупку?
Як виявити недобросовісних продавців:
- Пошукати відгуки в Яндексі: “Назва_сайту відгуки” та “Назва_юр.особи відгуки”.
- Пошукати відгуки в Гугле: “Назва_сайту відгуки” та “Назва_юр.особи відгуки”.
- Пошукати відгуки на галузевих форумах (електротранспорт, вело-магазини).
- Перевірити домен – коли його зареєстровано.
Найчастіше такі продавці не пишуть про гарантію (власне вони спочатку нічого вам і не обіцяють). Або гарантія 2 тижні - навіть якщо підсунуть Li-ion, за цей термін вони ще не встигнуть деградувати, навіть якщо експлуатуватимете понад дозволені струми. Можуть писати та гарантія – 1 рік (якщо їх знайдете). Деякі продавці навіть самі не знають, що продають! Запитуйте гарантійний талон!
Крім того, почитайте якісь бувають комірки LiFePO4, з яких збирають батарею. Найчастіше зустрічаються призматичні елементи на 10Ач, 12Ач. Не існує LiFePO4-13Ач!Якщо пишуть таку ємність, це точно не LiFePO4, і вам намагаються підсунути дешевий Li-ion. Якщо АКБ має прямокутну, химерну форму, то подумайте, як виробники могли щільно втиснути у ній прямокутні елементи?
До нас уже з такими приходили – нижче фото для порівняння (покупець був упевнений, що в нього LiFePO4, але на АКБ немає ніяких наклейок, що стосується хімії ХІТ, тільки номінальна напруга та ємність):
А дехто дізнається про те, що підсунули Li-ionпісля таких випадків (самозагорання під час їзди – видно циліндричні елементи, що горять):
Крім того, бувають скупники в Китаї бу батарей, вони їх сортують, хороші за гарною ціною, середні дешевші, а мертві осередки - на металобрухт. Інші скупники їх скуповують і збирають батареї в гаражі, і спокійнісінько продають на Аліексперсі (це аналог нашого Яндекс-Маркету, звичайний агрегатор), якість їх там ніхто не перевіряє, головне заплатити річну плату за розміщення. Іноді приїжджаєш (як ти думаєш на великий завод), а там просто кол-центр, просиш поїхати на завод, вони кажуть 7-10 днів треба перепустку робити (знають що ти не стільки не чекатимеш заради цього).
Виявити бу осередки можна тільки якщо заміряти внутрішній опір. Чим більше використовувалося, тим вищий внутрішній опір. Але хто ж вам його заміряє та покаже?
Резюме: Попереджений значить озброєний. Радість дешевої покупки швидко змінюється гіркотою від розчарування. Вдалих покупок!
Підводне каміння при купівлі LiFePO4 акумуляторів
У статті розглянуто підводні камені, помилки, нюанси при купівлі LiFePO4 (літій-залізо-фосфатних) акумуляторів. Таблиця показників. Який не помилитись при покупці?
Сучасне обладнання з кожним днем стає все більш складним і потужним. Високі стандарти техніки пред'являють підвищені вимоги до акумуляторних батарей, які тепер повинні поєднувати в собі високу продуктивність, енергоефективність і мати збільшений запас електроенергії.
Впровадження нових типів електроустаткування у виробництво, прискорення технологічного процесу - все це підвищує вимоги до джерел електроенергії, і сучасні акумуляторні батареї вже не завжди можуть задовольняти. Для вирішення цієї проблеми виробники пішли шляхом удосконалення літій-іонної технології. Так з'явився на світ літій-залізо-фосфатний ідейний нащадок Li-ion батарей.
Історична довідка
LiFePO4, або LFP, - природний мінерал сімейства Олівін, вперше був виявлений в 1996 році вченим з Техаського університету Джоном Гуденафом, який шукав шляхи вдосконалення Li-ion джерел електроенергії. Примітним став той факт, що даний мінерал мав меншу токсичність і вищу термічну стійкість, ніж усі відомі на той момент електроди.
До того ж він зустрічався в природному середовищі і мав меншу вартість. Головним недоліком електродів на базі LiFePO4 стала невелика електроємність, через що літій-залізо-фосфатний акумулятор перестав розроблятися.
Дослідження в цьому напрямку були відновлені в 2003 році в команді вчених працювала над створенням принципово нових АКБ, які стали б заміною найпрогресивніших на той момент Li-ion батарей. Проектом зацікавилися такі великі компанії, як Motorola та Qualcomm, що наблизило появу батарей з LiFePO4 катодними елементами.
АКБ на основі LiFePO4
Цей тип використовує таку ж технологію отримання електроенергії, як і звичні нам літій-іонні елементи. Однак між ними є й низка істотних відмінностей. По-перше, це використання власного типу BMS – системи управління, яка захищає електричні акумулятори від перезаряду та сильної розрядки, підвищує термін служби та робить джерело енергії більш стабільним.
По-друге, LiFePO4, на відміну LiCoO2, менш токсичний. Цей факт дозволив уникнути низки проблем, пов'язаних із забрудненням довкілля. Зокрема, скоротити викиди кобальту в атмосферу при неправильній утилізації АКБ.
Нарешті, через відсутність єдиних стандартів LFP елементи мають різний хімічний склад, що зумовлює варіювання технічних характеристик моделей у широкому діапазоні. Крім того, обслуговування даних джерел живлення складніше і має відбуватися з дотриманням певних правил.
Технічні характеристики
Варто сказати, що літій-залізо-фосфатні акумулятори 48 Вольт, 36 Вольт і 60 Вольт виготовляють шляхом послідовного з'єднання між собою окремих осередків, бо максимальна напруга в одній LFP-секції не може перевищувати 3,65 В. Тому технічні показники кожної АК відрізнятися між собою - все залежить від складання та конкретного хімічного складу.
Для аналізу технічних характеристик наведемо номінальні значення одного окремо взятого осередку.
Найкращої реалізації можливостей кожного окремого осередку було досягнуто в АКБ Everexceed. Літій-залізо-фосфатні акумулятори Everexceed відрізняються тривалим терміном служби. Усього вони здатні витримати до 4 тис. циклів зарядки-розрядки із втратою ємності до 20%, а заповнення запасу енергії відбувається за 12 хвилин. З огляду на це можна зробити висновок, що батареї Everexceed є одними з найкращих представників LFP-елементів.
Переваги і недоліки
Основною перевагою, що у вигідному світлі виділяє літій-залізо-фосфатний акумулятор серед інших представників АКБ, є довговічність. Такий елемент здатний витримати понад 3 тис. циклів зарядки-розрядки при падінні рівня електроенергії до 30%, і понад 2 тис. – при падінні до 20%. Завдяки цьому середній термін служби батарей становить близько 7 років.
Стабільний струм заряду є другою важливою перевагою LFP-елементів. Напруга на виході залишається рівним 3,2 В, поки заряд не буде повністю вичерпаний. Це дозволяє спростити схему підключення, усуває необхідність використання регуляторів напруги.
Вищий піковий струм - третя їх перевага. Ця властивість АКБ дозволяє їм видавати максимальну потужність навіть за наднизьких температур. Ця властивість спонукала автомобілебудівників використовувати літій-залізо-фосфатний акумулятор як первинне джерело енергії при запуску бензинових і дизельних двигунів.
Поряд з усіма представленими перевагами, LiFePO4 батареї мають один істотний недолік - велика маса і розміри. Це обмежує їх використання у деяких видах техніки та електроустаткування.
Особливості експлуатації
Якщо ви купуєте готові літієво-фосфатні акумулятори, то складнощі з обслуговуванням та експлуатацією у вас не виникне. Все завдяки тому, що виробники вбудовують такі елементи плати BMS, які не допускають перезаряду і не дають розрядитися елементу до гранично низького рівня.
Але якщо ви купуєте окремі осередки (пальчикові батарейки, наприклад), то вам доведеться стежити за рівнем заряду самостійно. При падінні заряду нижче критичного рівня (нижче 2,00 В) почне стрімко падати і ємність, що унеможливить підзарядку елементів. Якщо ж ви, навпаки, допустите перезаряд (вище 3,75 В), осередок просто здується через гази, що виділилися.
Якщо ви використовуєте подібний акумулятор для електромобіля, то після 100% заряджання вам необхідно від'єднати В іншому випадку батарея розбухне через перенасичення електричним струмом.
Правила експлуатації
Якщо ви плануєте використовувати літієво-фосфорні батареї не в циклічному режимі, а в буферному, наприклад, як джерело живлення ДБЖ або спільно з сонячною батареєю, вам необхідно подбати про зниження рівня заряду до 3,40-3,45 В. цим завданням допомагають «розумні» зарядні пристрої, які в автоматичному режимі спочатку повністю заповнюють запас енергії, а потім знижують рівень напруги.
Під час експлуатації необхідно стежити за балансом осередків або використовувати спеціальні балансувальні плати (в акумулятор для електромобіля вони вже вбудовані). Дисбалансом осередків називають такий стан, коли загальна напруга пристрою залишається на номінальному рівні, а ось напруга осередків стає різною.
Подібне явище відбувається через різницю опорів окремих секцій, поганого контакту між ними. Якщо осередки мають різну напругу, то й нерівномірно відбувається їх зарядка-розрядка, що істотно знижує термін служби АКБ.
Введення батарей в експлуатацію
Перед використанням літій-фосфорних батарей, зібраних з окремих осередків, необхідно подбати про балансування системи, оскільки секції можуть мати різний рівень заряду. Для цього всі компоненти паралельно з'єднуються між собою та підключаються до випрямляча, зарядного пристрою. Сполучені таким чином комірки треба зарядити до 36 В.
Використовуючи акумулятор літій-залізо-фосфатний для електровелосипеда, ви, напевно, помічали, що в перші хвилини роботи АКБ видає максимальну потужність, а потім заряд стрімко падає до рівня 3,3-3,0 В. Не варто цього лякатися, адже це нормальна робота батареї . Справа в тому, що основна її ємність (близько 90%) лежить саме в цьому діапазоні.
Висновок
ККД на 20-30% вище, ніж в інших акумуляторів. При цьому вони служать на 2-3 роки довше, ніж інші джерела електроенергії, а також забезпечують стабільний струм протягом усього періоду експлуатації. Все це виділяє представлені елементи у вигідному світлі.
Однак більшість людей так і ігноруватимуть літій-залізо-фосфатні акумулятори. Плюси та мінуси АКБ тьмяніють перед їх ціною - вона в 5-6 разів більша, ніж у звичних для нас свинцево-кислотних елементів. Такий акумулятор для автомобіля в середньому коштує близько 26 тисяч рублів.
