Как заряжать литий железо фосфатный аккумулятор
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.
Как заряжать LiFePO4 аккумуляторы
LiFePO4 — это тип литиевых аккумуляторов в которых катодом (положительным электродом) служит феррофосфат лития, а анодом (отрицательным электродом) — графит. По сравнению со свинцово-кислотными литий железо-фосфатные батареи обладают в несколько раз большей удельной емкостью и сроком службы. Благодаря чрезвычайно прочной кристаллической структуре фосфата железа, не разрушающегося при многократном приеме и возврате ионов лития эти аккумуляторы одни из самых долгоживущих в настоящее время.
Зарядка LiFePO4 аккумуляторов
LiFePO4 аккумуляторы заряжают постоянным током, постоянным напряжением либо комбинацией этих двух методов. При двухступенчатой зарядке напряжение сначала повышают постоянным током до 14,4-14,6 Вольт, а затем при постоянном напряжении происходит насыщение аккумулятора. Один этап зарядки позволяет аккумулятору набрать примерно 90- 95% емкости, два — 100%.
Характеристики типичной литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи:
Посмотреть общие характеристики аккумулятора
| Характеристика | Значение |
| Защитное напряжение при перезаряде, В/яч | 3,8± 0,025 |
| Пороговое напряжение для сброса защиты при переразряде, В/яч | 3,6± 0,025 |
| Порядок отключения защиты | Напряжение ниже порогового |
| Защитное напряжение при переразряде, В/яч | 2,0± 0,08 |
| Пороговое напряжение для сброса защиты при переразряде, В/яч | 2,3± 0,1 |
| Порядок отключения защиты | Зарядка выше порогового напряжения |
| Защита от перегрузки по току, А | 350 |
| Задержка срабатывания защиты, с | 0,5-1,5 |
| Порядок отключения защиты | Сброс нагрузки до допустимого значения |
| Защита от перегрева, С | 65± 5 |
| Сброс защиты при перегреве, С | 50± 10 |
Когда заряжать LiFePO4 аккумулятор
Если LiFePO4 аккумулятор разряжен не полностью, заряжать его после каждого использования не обязательно. Сульфатации, из-за которой уменьшается емкость частично заряженного свинцово-кислотного аккумулятора, у литий-железо-фосфатных батарей не бывает. Однако если система управления отсоединяет аккумулятор от нагрузки из-за низкого напряжения, лучше зарядить его немедленно.
Температура зарядки
LiFePO4 аккумуляторы заряжают при температуре от 0 до 40 С. Некоторые, но не все, безопасно заряжать при температурах ниже 0 С. При отрицательной температуре зарядный ток уменьшают до 0,05-0,1С (5-10% от емкости аккумулятора)
От перегрева аккумулятор защищает система управления. Но температуру может контролировать и зарядное устройство у которого есть температурный датчик. Такое зарядное снижает напряжение, если аккумулятор нагревается свыше 20 С и отключается если его температура достигает 55 С. Зарядное устройство дублирует функции BMS и создает дополнительный уровень защиты, который первым сработает в случае возникновения аварийной ситуации
Последовательное и параллельное соединение
Напряжение последовательно или параллельно соединяемых аккумуляторов должно быть одинаковым. Разница не должна превышать 50 мВ (Точные значения дает производитель аккумуляторной батареи). Одинаковое напряжение снижает вероятность появления дисбаланса во время эксплуатации. Если напряжения отличаются более чем на 50 мВ (0,05 В), то перед соединением аккумуляторы необходимо зарядить по отдельности одним и тем же зарядным устройством, а затем вновь проверить состояние спустя несколько часов.
Контроль за состоянием аккумулятора
Вольтметр не дает точного представления о состоянии LiFePO4 аккумулятора. Для определения его заряженности лучше использовать счетчик амперчасов или батарейный монитор. Подробнее о контроле аккумуляторов
Зарядка от генератора двигателя
Эти устройства позволяют быстро и безопасно заряжать LiFePO4 аккумуляторы от генератора автомобильного или лодочного двигателя:
Система управления аккумулятором
Литий-железо-фосфатные ячейки безопасно работают в диапазоне от 2 до 4,2 Вольт. По сравнению с другими типами литиевых элементов они более устойчивы к перенапряжению. Тем не менее, приложенное в течении продолжительного времени повышенное напряжение приводит к образованию металлического лития на аноде и навсегда ухудшает рабочие характеристики аккумулятора. Материал катода окисляется и становится менее стабильным, а выделяющийся диоксид углерода повышает давление в ячейках.
Зарядное устройство приостанавливает работу по сигналу BMS литий-железо-фосфатного аккумулятора, снимает напряжение с аккумулятора и создает дополнительный уровень защиты. Если в аварийной ситуации BMS выдает 0 Вольт, используется разъем BMS 1. Если высокий уровень сигнала (положительное напряжение), BMS 2. В обоих случаях устройство вновь запускается, после того как устранена причина отключения и аккумулятор вернулся в рабочее состояние
Система управления ограничивает максимальное напряжение каждого элемента и аккумуляторной батареи в целом. Защита срабатывает, если напряжение ячейки превышает 3,8 Вольт, а напряжение всего аккумулятора 15,2-15,6 Вольт.
Разряд аккумулятора ниже определенного уровня также недопустим. При напряжении ячейки меньше 2,0 В материал электродов начинает разрушаться, поэтому минимально рекомендуемое напряжение для большинства аккумуляторов 10,5-11,0 Вольт.
Система управления предохраняет литиевый аккумулятор от перезарядки, чрезмерного разряда и короткого замыкания. Но полагаться на одну только BMS нельзя. Первым уровнем защиты должно стать зарядное устройство и подключаемое к аккумуляторной батарее оборудование
Напряжения зарядки и емкость
Если напряжение зарядного устройства ниже определенного уровня, реакции в аккумуляторе не протекают. Если выше, ионы покидают катод и внедряются в кристаллическую структуру материала анода. Процесс происходит благодаря силе, «вбивающей» ионы внутрь кристалла. Чем больше сила, тем больше ионов проникнет в кристалл, но тем большую нагрузку он испытывает. Таким образом заряженность аккумулятора зависит от напряжения зарядки
LiFePO4 ячейки 26650 заряжались током 1,6 А до определенного напряжения, после чего напряжение ограничивалось и ток снижался до 30мА. Заряженные ячейки разряжались током 2,5 А (около 1С) до 2,6 Вольт. Видно, что заряженность аккумулятора возрастает с увеличением напряжения. При напряжении 3 Вольта она совсем небольшая, но существенно возрастает при 3,3 Вольтах. При напряжениях 3,4 и 4,2 В аккумуляторы набирали практически одинаковую емкость. Разница составила около 3%.
При низком пороговом напряжении литий-железо-фосфатный аккумулятор заряжается не полностью. Это уменьшает время его непрерывной работы, но не влияет на срок службы как у свинцово-кислотного. Зато пониженное напряжение снижает стресс аккумулятора во время зарядки.
Литий железо-фосфатные элементы можно безопасно заряжать до 4,2 Вольт. Напряжение выше этого разрушает органический электролит. Но несмотря на стойкость к перезаряду после того как аккумулятор наберет полную емкость, его необходимо отключать от источника зарядки. Время нахождения заряженного аккумулятора при пороговом напряжении должно быть минимальным
Чем заряжать LiFePO4
Зарядные устройства для LiFePO4 и для свинцово-кислотных аккумуляторов работают по одинаковому принципу. Различия в более высоком напряжении на один элемент, отсутствии стадии кондиционирования, а у некоторых моделей и поддерживающей зарядки.
Зарядные кислотных АКБ
Для свинцово-кислотных аккумуляторов общепринятой в настоящее время является зарядка, состоящая из трех – пяти стадий. Переход от одной стадии к другой происходит автоматически по мере заряда аккумулятора.
Так изменяются ток и напряжения во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. Дозарядка выполняется каждые 7 дней. Если из-за нагрузки напряжение падает до 12,5 Вольт, цикл зарядки возобновляется. Обе функции не подходят для LiFePO4 аккумуляторов
На первом этапе зарядное устройство устанавливает максимально возможный ток. Напряжение аккумулятора начинает постепенно расти, и чтобы сохранить ток постоянным, зарядное повышает выходное напряжение. Так продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет определенного порогового значения. Как только это произойдет зарядка постоянным током прекращается и устройство переходит ко второй стадии, которая называется абсорбцией или поглощением
Дальнейшая зарядка идет уже при фиксированном напряжении и постоянно снижающемся токе. Когда ток, потребляемый аккумулятором, опустится примерно до 10% от номинала устройства, вторая стадия завершается. Устройство переходит к этапу кондиционирования, а затем к заключительной стадии — поддерживающей зарядке. Задача последнего этапа — не допускать саморазряда аккумулятора, сульфатации и потери емкости.
Максимальная продолжительность стадии абсорбции зависит от типа свинцово-кислотного аккумулятора. У жидко-кислотных она составляет до 480 минут, а у гелевых доходит до 600 минут. Если в течении этого времени этап поглощения не завершился, срабатывает таймер и устройство переходит к поддерживающей зарядке автоматически. Так происходит, если зарядное недостаточно мощное для данной аккумуляторной батареи, в системе существует нагрузка, не позволяющая устройству снизить ток или аккумулятор поврежден и его пластины замкнуты. Для каждого конкретного аккумулятора длительность абсорбции вычисляется в зависимости от первого этапа зарядки. Когда аккумулятор сильно разряжен первый этап (зарядка постоянным током) идет долго, поэтому длинной будет и стадия абсорбции
Описанные этапы образуют «алгоритм зарядки», который имеет свои уникальные параметры для каждого типа аккумуляторов. Напряжение окончания первого этапа, напряжение абсорбции, продолжительность этапа абсорбции и поддерживающее напряжение для гелевых, AGM и жидко-кислотных аккумуляторов различные. Напряжение абсорбции изменяется от 14,0 до 15,1 Вольт, а поддерживающее напряжение от 13,2 до 13,8 Вольт.
Особенности зарядных для LiFePO4
Зарядные устройства для LiFePO4 аккумуляторов используют алгоритм постоянный ток / постоянное напряжение (CC / CV). Он обеспечивает быструю зарядку без риска перезаряда и напоминает процесс заряда свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако есть и отличия
Напряжение железо-фосфатного аккумулятора круто растет в самом конце цикла зарядки. В этот же момент ток, потребляемый аккумулятором резко падает и зарядное устройство должно снизить или отключить напряжение
Зарядные для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей имеют режим десульфатации электролита. Литиевые аккумуляторы выравнивания не требуют. Выравнивающее напряжения свыше 15 В + приведет к срабатыванию защиты или повредит железо-фосфатные элементы
Другая, часто встречающаяся функция — это дозарядка. Напряжение заряженного свинцово-кислотного аккумулятора около 12,7 В. Поддерживающее напряжение зарядного устройства – от 13,3 до 13,8 Вольт. Поэтому подключенное к аккумулятору зарядное устройство не только предотвращает его саморазряд, но и питает оборудование, имеющееся в электрической системе. Когда нагрузка в цепи возрастает, аккумулятор начинает разряжаться. Если через некоторое время его напряжение снизится и достигнет «уровня дозарядки», зарядное переключится в режим максимального тока и начнет новый цикл.
«Уровень дозарядки» для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 12,5–12,7 В. Но при таком напряжении литий-железо-фосфатный аккумулятор разряжен примерно на 85-95%. Поэтому для аккумуляторов этого типа «уровень дозарядки» должен быть выше — 13,1-13,2 Вольт.
Эти устройства подходят для зарядки LiFePo4 аккумуляторов от сети 220 В
Как заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи
| Если вы недавно приобрели или изучаете литий-железо-фосфатные батареи (в этом блоге они называются литиевыми или LiFePO4), вы знаете, что они обеспечивают большее количество циклов, равномерное распределение мощности и весят меньше, чем сопоставимые герметичный свинцово-кислотный аккумулятор (SLA). Знаете ли вы, что они также могут заряжаться в четыре раза быстрее, чем SLA? Но как именно заряжать литиевую батарею? |
Все, что вам нужно знать о зарядке литий-железо-фосфатных батарей (LiFePO4)
Изменения могут быть пугающими даже при переходе со свинцово-кислотной батареи на литий-железо-фосфатную. Правильная зарядка аккумулятора имеет решающее значение и напрямую влияет на производительность и срок службы аккумулятора. Узнайте, как зарядить аккумулятор BSLBATT LiFePO4, чтобы получить максимальную прибыль.
Независимо от размера вашей системы, литиевая батарея является наиболее экономичной и эффективной батареей. LifePO4 имеет множество преимуществ, включая самую низкую стоимость срока службы и беспрецедентную производительность.
Литий-фосфат железа (LiFePO4) батареи являются более безопасными, чем литий-ионные элементы, и доступны в диапазоне огромных размеров ячеек от 5 до 100 Ач с гораздо более длительным сроком службы, чем обычные батареи:
Цилиндрический LiFePO4 Ячейки являются одними из самых популярных продуктов среди всех серий, у них много замечательных функций:
ценный LifePO4 Особенности
LifePO4 может выполнять цикл до 80-процентной глубины разряда более 5000 раз, что соответствует более чем 13 годам работы. Никакой другой химический состав не может сравниться с продолжительностью жизни литиевой батареи.
Что касается производительности, то литий очень эффективен. Литиевые батареи заряжаются на 30 процентов быстрее, чем свинцово-кислотные.
Во время разрядки LifePO4 поддерживает надлежащее напряжение. Литиевые батареи под нагрузкой могут обеспечивать постоянное напряжение, превышающее номинальное напряжение батареи, которое зависит от конструкции и химического состава литиевого элемента. Большинство литиевых батарей имеют номинальное напряжение 3.6 В на элемент. Чем выше напряжение, тем меньше сила тока, что идеально для электрических компонентов и схем. Более низкая сила тока способствует более холодной работе, продлевая срок службы ваших гаджетов.
LiFePO4 Основные параметры зарядки / разрядки аккумулятора
Кроме того, Литий-железо-фосфатные батареи являются одними из самых долгоживущих батарей из когда-либо разработанных. Данные испытаний в лаборатории показывают до 2000 циклов заряда / разряда. Это связано с чрезвычайно прочной кристаллической структурой фосфата железа, которая не разрушается при многократной упаковке и распаковке ионов лития во время зарядки и разрядки.
Использование LifePO4 Технологии
Многие автономные солнечные приложения используются для телеметрии и удаленного мониторинга различных систем для получения данных. В этих областях LifePO4 становится все более популярным аккумуляторным решением.
Встроенная защита от низкого напряжения и перезаряда в сочетании с длительным сроком службы батареи делают литий самым надежным вариантом.
Технология LifePO4 открывает путь к хранению энергии будущего. Сэкономьте свои деньги и время, выбрав литий для автономных хранилищ.
LiFePO4 аккумулятор имеет гибридные символы: он так же безопасен, как и Свинцово-кислотный аккумулятор и такой же мощный, как литий-ионный аккумулятор. Преимущества литий-ионных (и полимерных) аккумуляторов большого формата, содержащих фосфат лития-железа (LiFePO).4) перечислены ниже:
Условия зарядки
Как и в случае с мобильным телефоном, вы можете заряжать литий-железо-фосфатные батареи в любое время. Если вы дадите им полностью истощиться, вы не сможете использовать их, пока они не зарядятся. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-железо-фосфатные аккумуляторы не повреждаются, если оставить их в частично заряженном состоянии, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, чтобы зарядить их сразу после использования. У них также нет эффекта памяти, поэтому вам не нужно полностью их сливать перед зарядкой.
Поскольку на LiFePO может подаваться перенапряжение4 Аккумулятор без разложения электролита, его можно заряжать только за один шаг CC, чтобы достичь 95% SoC, или заряжать CC + CV, чтобы получить 100% SoC. Это похоже на безопасный способ принудительной зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. Минимальное общее время зарядки составит около двух часов.
Параллельная зарядка аккумуляторов передовой опыт
При параллельном подключении литиевых батарей лучше заряжать каждую батарею по отдельности, прежде чем выполнять параллельное (ые) соединение (я). Если у вас есть вольтметр, проверьте напряжение через пару часов после завершения зарядки и убедитесь, что они находятся в пределах 50 мВ (0.05 В) друг от друга, прежде чем подключать их параллельно. Это минимизирует вероятность дисбаланса между батареями и максимизирует производительность системы. Если со временем вы заметите, что емкость вашей аккумуляторной батареи уменьшилась, отключите параллельные соединения и зарядите каждую батарею по отдельности, а затем снова подключите.
Основные различия между литий-железо-фосфатными и свинцово-кислотными аккумуляторами, когда дело доходит до зарядки
Литиевые батареи могут заряжаться при гораздо более высоком токе, и они заряжаются более эффективно, чем свинцово-кислотные, что означает, что их можно заряжать быстрее. Литиевые батареи не нужно заряжать, если они частично разряжены. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые при частичном заряде сульфатируются, что резко снижает производительность и срок службы.
Литиевые батареи BSLBATT поставляются с внутренней системой управления батареями (BMS), которая защищает батарею от перезарядки, тогда как свинцово-кислотные батареи могут быть перезаряжены, что увеличивает скорость коррозии сети и сокращает срок службы батареи.
Подробнее о зарядке Литиевые батареи BSLBATT, ознакомьтесь с нашими инструкциями по зарядке и свяжитесь с нами, если у вас возникнут вопросы.