LiFePO4 je typ lithiové baterie, ve které je katoda (kladná elektroda) ferofosfát lithný a anoda (záporná elektroda) je grafit. Oproti olověným lithiovým bateriím mají železofosfátové baterie několikanásobně vyšší specifickou kapacitu a životnost. Díky extrémně pevné krystalické struktuře fosforečnanu železitého, který se neničí opakovaným příjmem a návratem iontů lithia, jsou tyto baterie jednou z baterií s nejdelší životností, které jsou dnes k dispozici.
Nabíjení LiFePO4 baterií
LiFePO4 baterie se nabíjejí konstantním proudem, konstantním napětím nebo kombinací těchto dvou metod. Při dvoustupňovém nabíjení se napětí nejprve zvýší konstantním proudem na 14,4-14,6 V a poté se baterie nasytí konstantním napětím. Jeden nabíjecí stupeň umožňuje baterii dosáhnout přibližně 90-95% kapacity, dva – 100%.
Charakteristiky typické lithium-železofosfátové baterie:
Zobrazit obecné specifikace baterie
” data-lang=”Russian” data-override=”” data-translation=”< "processing": "Počkejte.", "search": "Search:", "lengthMenu": "Zobrazit položky _MENU_", "info ": "Záznamy _START_ až _END_ z _TOTAL_ záznamů", "infoEmpty": "Záznamy 0 až 0 z 0 záznamů", "infoFiltered": "(filtrováno z _MAX_ záznamů)", "infoPostFix": "", "loadingRecords ": "Načítání záznamů.", "zeroRecords": "Žádné záznamy.", "emptyTable": "V tabulce nejsou žádná data", "paginate": < "first": "První", "předchozí": "Předchozí" , "next": "Další", "last": "Poslední" >, “aria”: < "sortAscending": ": aktivací seřadíte sloupec vzestupně", "sortDescending": ": aktivací seřadíte sloupec v sestupném pořadí" >>” data-merged=”[]” data-responsive-mode=”0″ data-from-history=”0″ >
| Charakterizace | Hodnota |
| Ochranné napětí při přebíjení, V/čl | 3,8 ± 0,025 |
| Prahové napětí pro resetování ochrany při nadměrném vybití, V/článek | 3,6 ± 0,025 |
| Postup pro deaktivaci ochrany | Napětí pod prahovou hodnotou |
| Ochranné napětí při nadměrném vybití, V/čl | 2,0 ± 0,08 |
| Prahové napětí pro resetování ochrany při nadměrném vybití, V/článek | 2,3 ± 0,1 |
| Postup pro deaktivaci ochrany | Nabíjení nad prahové napětí |
| Nadproudová ochrana, A | 350 |
| Zpoždění odezvy ochrany, s | 0,5-1,5 |
| Postup pro deaktivaci ochrany | Resetování zátěže na přípustnou hodnotu |
| Ochrana proti přehřátí, C | 65 ± 5 |
| Resetujte ochranu při přehřátí, C | 50 ± 10 |
Kdy nabíjet LiFePO4 baterii
Pokud není LiFePO4 baterie zcela vybitá, není nutné ji po každém použití nabíjet. Sulfatace, která snižuje kapacitu částečně nabitého olověného akumulátoru, se u lithium-železofosfátových akumulátorů nevyskytuje. Pokud však řídicí systém odpojí baterii od zátěže kvůli nízkému napětí, je lepší ji ihned nabít.
Teplota nabíjení
Nabíječka může sledovat teplotu jedné nebo více baterií.
LiFePO4 baterie se nabíjejí při teplotách od 0 do 40 C. Některé, ale ne všechny, je bezpečné nabíjet při teplotách pod 0 C. Při záporných teplotách se nabíjecí proud sníží na 0,05-0,1 C (5-10 % baterie kapacita)
Řídicí systém chrání baterii před přehřátím. Teplotu lze ale řídit i nabíječkou, která má teplotní čidlo. Tato nabíječka snižuje napětí, pokud se baterie zahřeje nad 20 C a vypne se, pokud její teplota dosáhne 55 C. Nabíječka duplikuje funkce BMS a vytváří další úroveň ochrany, která bude reagovat jako první v případě pohotovost
Sériové a paralelní připojení
Napětí baterií zapojených sériově nebo paralelně musí být stejné. Rozdíl by neměl přesáhnout 50 mV (přesné hodnoty uvádí výrobce baterie). Stejné napětí snižuje pravděpodobnost nerovnováhy během provozu. Pokud se napětí liší o více než 50 mV (0,05 V), je třeba před připojením baterie nabít samostatně stejnou nabíječkou a poté po několika hodinách znovu zkontrolovat stav.
Sledování stavu baterie
Voltmetr nedává přesnou představu o stavu LiFePO4 baterie. K určení jeho nabití je lepší použít ampérhodinový měřič nebo monitor baterie. Další informace o monitorování baterie
Nabíjení z generátoru motoru
- Na mnoha autech a většině lodí je výstupní napětí alternátoru konstantní. To znamená, že po celou dobu provozu motoru bude akumulátor pod zvýšeným napětím. Životnost baterie se za těchto podmínek zkrátí.
- U vozů s motory EURO 5/6 závisí napětí generátoru na jízdním režimu a pohybuje se od 11,5 do 15,5 V. Při tomto napětí se LiFePO4 baterie nenabíjí a kolísání napětí způsobí neustálé vypínání ochrany
- Proud generátoru automobilu nebo lodi může být vyšší než přípustný proud pro baterii.
- Vybitá baterie způsobí dlouhodobé zatížení generátoru blízko maxima. Při provozu na plný výkon se generátor přehřívá a při nedostatečném chlazení může shořet.
- Pokud BMS přeruší spojení mezi baterií a alternátorem za chodu motoru, ráz napětí může poškodit diody a regulátor alternátoru Zařízení DC-DC instalované mezi startér a servisní lithiové baterie odstraňuje popsané problémy, chrání alternátor a nabíjí lithium-železo fosfátovou baterii ve správném režimu
DC-DC nabíječky umožňují rychle a bezpečně nabíjet LiFePO4 baterie z generátoru motoru auta nebo lodi:
Systém správy baterie
Lithium-železofosfátové články fungují bezpečně mezi 2 a 4,2 volty. Oproti jiným typům lithiových článků jsou odolnější vůči přepětí. Vysoké napětí aplikované po dlouhou dobu však vede k tvorbě kovového lithia na anodě a trvale snižuje výkon baterie. Katodový materiál oxiduje a stává se méně stabilním a uvolněný oxid uhličitý zvyšuje tlak v článcích.
Nabíječka pozastaví provoz lithium-železofosfátové baterie na signál BMS, odpojí napětí z baterie a poskytne další úroveň ochrany. Pokud je v případě nouze BMS výstup 0 Voltů, použijte BMS konektor 1. Pokud je úroveň signálu vysoká (kladné napětí), BMS 2. V obou případech se zařízení znovu spustí po odstranění příčiny vypnutí a vybití baterie. vrátil do funkčního stavu.
Řídicí systém omezuje maximální napětí každého článku a baterie jako celku. Ochrana se spustí, pokud napětí článku překročí 3,8 V a napětí celé baterie je 15,2-15,6 V.
Nepřijatelné je také vybíjení baterie pod určitou úroveň. Když je napětí článku nižší než 2,0 V, materiál elektrody se začne zhoršovat, takže minimální doporučené napětí pro většinu baterií je 10,5-11,0 V.
Řídicí systém chrání lithiovou baterii před přebitím, přebitím a zkratem. Ale nelze spoléhat pouze na BMS. První úrovní ochrany by měla být nabíječka a zařízení připojené k baterii
Nabíjecí napětí a kapacita
Pokud je napětí nabíječky pod určitou úrovní, baterie nebude reagovat. Pokud je vyšší, ionty opouštějí katodu a začleňují se do krystalové struktury materiálu anody. Proces nastává díky síle, která „pohání“ ionty do krystalu. Čím větší síla, tím více iontů pronikne krystalem, ale tím větší zatížení zažije. Nabití baterie tedy závisí na nabíjecím napětí
LiFePO4 články 26650 byly nabíjeny proudem 1,6 A na určité napětí, poté bylo napětí omezeno a proud klesl na 30 mA. Nabité články byly vybíjeny proudem 2,5 A (asi 1C) až 2,6 voltů. Je vidět, že nabití baterie se zvyšuje s rostoucím napětím. Při napětí 3 V je velmi malé, ale výrazně se zvyšuje při 3,3 V. Při napětí 3,4 a 4,2 V získaly baterie téměř stejnou kapacitu. Rozdíl byl asi 3 %.
Když je prahové napětí nízké, lithium-železofosfátová baterie není plně nabitá. To zkracuje dobu jeho nepřetržitého provozu, ale neovlivňuje životnost olova. Ale nižší napětí snižuje namáhání baterie během nabíjení.
Lithium-železofosfátové články lze bezpečně nabíjet až do 4,2 voltů. Napětí nad toto ničí organický elektrolyt. Ale i přes svou odolnost vůči přebíjení, jakmile baterie dosáhne své plné kapacity, musí být odpojena od nabíjecího zdroje. Doba, po kterou nabitá baterie zůstane na prahovém napětí, by měla být minimální
Jak nabíjet LiFePO4
100V baterie LiFePO12 nabitá na 4 % má napětí 13,3-13,4 V a její olověný protějšek ve stejném stavu má napětí 12,6-12,8 V. Napětí lithium-železofosfátové baterie vybité na 80 % je asi 13 voltů a olověné baterie je 11,8 voltu. Při změně nabití na 80 % se napětí LiFePO4 baterie změní pouze o 0,5 V
Nabíječky LiFePO4 a olověných akumulátorů fungují na stejném principu. Rozdíly jsou vyšší napětí na článek, absence kondicionačního stupně a u některých modelů udržovací nabíjení.
Nabíječky pro kyselé baterie
U olověných akumulátorů je v současnosti obecně akceptováno nabíjení sestávající ze tří až pěti stupňů. Přechod z jedné fáze do druhé probíhá automaticky při nabíjení baterie.
Takto se mění proud a napětí při nabíjení olověných akumulátorů. Dobíjení se provádí každých 7 dní. Pokud napětí vlivem zátěže klesne na 12,5 V, nabíjecí cyklus se obnoví. Obě funkce nejsou vhodné pro LiFePO4 baterie
V první fázi nabíječka nastaví maximální možný proud. Napětí baterie se začne postupně zvyšovat a pro udržení konstantního proudu nabíječka zvyšuje výstupní napětí. Toto pokračuje, dokud napětí nedosáhne určité prahové hodnoty. Jakmile k tomu dojde, DC nabíjení se zastaví a zařízení přejde do druhého stupně, který se nazývá absorpce nebo absorpce
K dalšímu nabíjení dochází při stálém napětí a neustále klesajícím proudu. Když proud odebíraný baterií klesne na přibližně 10 % jmenovité hodnoty zařízení, je druhý stupeň ukončen. Zařízení přejde do fáze kondicionování a poté do konečné fáze – udržovací nabíjení. Úkolem posledního stupně je zabránit samovybíjení baterie, sulfataci a ztrátě kapacity.
DC-DC nabíječky zohledňují všechny vlastnosti LiFePo4 baterií
Abyste se naučili správně nabíjet iontové baterie, musíte být schopni sledovat indikátory nabíjení. Protože lithium-iontové baterie pracují v malém rozsahu napětí, potřebují monitorování. Nejlepší hodnota pro tento parametr je od 3V do 4,2V.
Obvod regulátoru je instalován v paměti, ale každá baterie má samostatný rozdělovač a ochranný systém. Pokud dojde k jakémukoli porušení, ochranný systém okamžitě vypne vadnou plechovku.
Obvod je také navržen k provádění následujících operací:
- přepnutí do režimu CC/CV;
- řízení dodávky energie v bateriích;
- přívod proudu zabraňující samovybíjení;
- měření teploty, které pomáhá předcházet přehřátí baterie;
- vypnutí nabíjení.
Baterii je možné bez takového obvodu dobíjet pouze pomocí rezistoru, který je nutné zapojit do série se zařízením. Regulátor si můžete vyrobit i sami, stačí si předem spočítat nabíjecí proud, odpor a výkon.
Jak nabíjet 12V lithiovou baterii
Chcete-li zjistit, jak nabíjet baterii s napětím 12 voltů, musíte nejprve zjistit, co je toto zařízení, a také jaké vlastnosti a vlastnosti má. Všechny baterie vyrobené na bázi lithiových iontů jsou neprostupnou strukturou vyrobenou ve tvaru válce nebo hranolu. Každá baterie má napětí od 3,6V do 4,2V a jinou energetickou kapacitu.
Je tu však jedna zvláštnost: pokud zapojíte 3 baterie za sebou, získáte baterii s napětím od 10,8V do 12,6V. V tomto případě je energetická náročnost měřena nejslabší lithiovou plechovkou.
Pro obnovení energetické kapacity zařízení je potřeba použít nabíječku, která je vybavena ovladačem. Musíte mít také řídicí modul (PCM) pro všechny baterie a ochranný systém proti přebití a podbití. Kromě toho existuje také další systém ochrany baterie – RSV. Je lepší jej instalovat s balancery, aby se baterie nabíjely rovnoměrně.
Na nabíječce je potřeba nastavit napětí, při kterém bude baterie pracovat (12,6V). Na nabíječce musíte také nastavit počet baterií a proud, který se bude používat.
Metody pro obnovení energetické kapacity lithiových baterií:
- Použijte USB konektor z elektrických spotřebičů nebo počítače. V tomto případě můžete získat nabíjecí proud 0,5A, ale obnovení energetické kapacity bude trvat mnohem déle.
- Ze zapalovače v autě. K provedení tohoto postupu je třeba zakoupit speciální adaptér, který dokáže pracovat s 12V baterií.
Odborníci doporučují používat pro dobíjení lithiových baterií pouze originální nabíječky, protože použití externí nabíječky pochybné kvality může mít špatný vliv na fungování baterie.
Jak dlouho nabíjet lithiovou baterii
Doba nabíjení baterie, včetně prvního nabíjení, je určena postupem pro obnovení energetické kapacity.
Energetická náročnost se měří v a/h. To znamená, že pokud dáte nabití odpovídající hodnotě kapacity, pak se za 1 hodinu vygeneruje požadovaná hodnota napětí a stupeň nabití se bude rovnat 75%. Nabíjení v rychlém režimu trvá 1 hodinu.
Pro úplný cyklus dobíjení baterií z několika komponent zapojených do série se používají dva režimy – CC a CV. První režim pokračuje, dokud napětí nedosáhne provozního parametru. Druhý režim: při konstantním napětí je do baterie přiváděn proud, ale jak se nabíjení zvyšuje, blíží se 0. Úplná obnova energie trvá 3 hodiny, bez ohledu na energetickou kapacitu zařízení.
Lze lithiovou baterii nabíjet běžným nabíjením?
Lithium-iontové a olověné akumulátory vyžadují speciální přístup k nabíjení. Alkalické modely nejsou tak náročné na parametry jako ty iontové.
Pro dobití v 1. stupni vyžadují lithium-iontové baterie stabilní nabíjecí proud a ve 2. stupni stabilní napětí. Pokud nebudete sledovat 1. indikátor, může dojít k přebití. Pokud má však baterie vestavěný systém ochrany proti přebití (BMS), pak sledování není nutné.
U alkalických baterií je hlavním parametrem konstantní napětí.
V současné době začali vyrábět univerzální nabíječky, které dokážou nezávisle zvolit požadovaný režim nabíjení.
