LiFePO4 adevăr și mituri ENERprof

Prefaţă

Am rezumat acest articol pentru dvs. din mai multe surse. Nu este o lucrare științifică și, prin urmare, nu ne referim la nicio sursă, este mai mult un fel de contribuție la educație, cu scopul de a vă oferi o mai bună înțelegere a acestei tehnologii a bateriei. Dacă aveți critici, sugestii, sugestii pentru corecții și/sau completări, nu ezitați să ne contactați.

General

În 1996, cercetătorii de la Universitatea din Texas (împreună cu alți colaboratori) au descoperit fosfatul ca material catodic pentru bateriile reîncărcabile cu litiu. LiFePo4 poate oferi performanțe electrochimice bune cu rezistență scăzută. Principalele avantaje ale acestei „tehnologii cu litiu” sunt o capacitate mare de încărcare a curentului (curenți de descărcare și încărcare), o durată lungă de viață (cicluri de încărcare), o stabilitate termică bună și o siguranță mai bună în comparație cu tehnologiile convenționale Li-Ion. Fugirea termică nu are loc până la aproximativ 270 ° C.

Principalele dezavantaje în comparație cu Li-Ion includ tensiunea nominală scăzută (3,2V), densitatea mai mică a energiei, autodescărcarea mai mare și sensibilitatea la frig.

În practică, bateriile LiFePo4 sunt adesea folosite ca înlocuitoare pentru bateriile cu plumb, deoarece conexiunea în serie a 4 celule de baterii cu câte 3,2 V are ca rezultat o tensiune de 12,8 V, similară cu bateriile cu plumb de 12 V

LiFePO4 vs. Baterii plumb-acid

Bateriile LiFePO4 au avantaje clare față de bateriile obișnuite cu plumb în ceea ce privește stabilitatea ciclului (durata de viață), dimensiunile, densitatea energiei și greutatea.

Comparativ cu bateriile convenționale cu plumb-acid, LiFePO4 poate fi descărcat aproape complet fără a suferi scăderi majore de tensiune. În timp ce o baterie cu plumb poate livra aproximativ jumătate din capacitatea sa nominală, capacitatea nominală a unei baterii LiFePO4 este aproape și capacitatea reală care poate fi extrasă.

Bateria LiFePO4 este, de asemenea, caracterizată printr-o durată de viață relativ lungă. Bateriile Enerpower pot realiza 2000 de cicluri complete de încărcare fără a pierde cu greu capacitatea și tensiunea (DOD 100%).

DOD înseamnă „Adâncimea descărcării” și se traduce ca o adâncime a descărcării. Deoarece bateriile LiFePo4 nu au efect de memorie, nu trebuie să fie complet „descărcate”. Dacă consumatorul (dispozitivul) se oprește înainte de tensiunea de descărcare a bateriei, veți „câștiga” viața. De exemplu, dacă descărcați doar o baterie de 12V (12,8V) până la aproximativ 11,8V (aproximativ 50% adâncime de descărcare), puteți realiza chiar și până la 10.000 de cicluri de încărcare cu bateria.

O baterie este un produs care poate fi folosit și consumat. În timpul utilizării, bateria își pierde capacitatea. Un curs normal poate fi văzut în schița de mai sus.

Comparativ cu bateriile cu plumb-acid, LiFePo4 sunt foarte sensibile la supraîncărcare, iar curenții descărcați (curenții de descărcare) depind de BMS încorporat (sistemul de gestionare a bateriei).

LiFePo4 este, de asemenea, destul de sensibil în ceea ce privește temperatura, nu așa cum se sugerează adesea. Chiar dacă se fac adesea alte afirmații, frigul afectează LiFePo4 mai mult decât bateriile Li-Ion convenționale. Bateria LiFePo4 are mediul său optim la temperatura camerei. Cu cât este mai rece mediul înconjurător al bateriei, cu atât sunt mai mari pierderile din punct de vedere al tensiunii și capacității.

Aplicații

Bateriile LiFePo4 pot fi utilizate aproape oriunde în care bateriile cu plumb au fost utilizate până acum. Fie că sunt sisteme solare mici și mari, rulote, motoare, sisteme UPS (sursă de alimentare neîntreruptibilă) sau dispozitive medicale, bateriile LiFePo4 pot înlocui cu ușurință bateriile convenționale cu plumb. Dispozitivele mici, cum ar fi sunetele de ecou, dispozitivele de măsurare, jucăriile etc.

Selectarea aplicațiilor corecte depinde de capacitatea unei baterii LiFePo4 de a furniza curenții de ieșire. Aceasta este controlată de BMS (Battery Management System).

Cu cât sunt necesari mai puțini curenți (rata C), cu atât bateria este mai robustă și mai durabilă. Prin urmare, LiFePo4 cu nivelul său de tensiune aproape constant este ideal pentru a înlocui sistemele UPS. Factorul C, cunoscut și sub numele de rata C, este o cuantificare colocvială pentru curenții de încărcare și descărcare pentru acumulatori. Cu această valoare, de exemplu, se pot specifica curenții maximi admisibili de încărcare și descărcare, în funcție de capacitatea nominală. De exemplu, o baterie cu 10Ah va fi descărcată la o rată de descărcare de 0,2C cu 10 x 0,2 = 2 amperi. La o rată de descărcare de 0,5C aceasta este de 5 amperi și la o rată de descărcare de 1C de 10 amperi.

Sunt bateriile LiFePO4 scumpe?

Adesea prețul de achiziție al LiFePo4 este văzut ca un dezavantaj în comparație cu bateriile cu plumb. Acest lucru este doar parțial adevărat, deoarece în multe aplicații în care bateriile plumb-acid se epuizează rapid, bateria LiFePO4 este chiar mai ieftină. Durata lungă de viață a peste 2000 de cicluri de încărcare și descărcare înseamnă că prețul pe Wh este mult sub prețul pe Wh pentru bateriile cu plumb în timp.

Pentru a demonstra acest lucru, vom compara 2 baterii de 12V cu 12Ah fiecare pentru utilizare cu un consumator cu un nivel de tensiune similar.

LiFePO4 are aproximativ 144 Wh cantitate reală de energie utilizabilă, care poate fi accesată în 2000 de cicluri de încărcare. Această baterie are 288 kWh de energie pe toată durata de viață.

Bateria convențională plumb-acid poate realiza aproximativ 300 de cicluri de încărcare și poate fi descărcată doar la 60%. Cu aproximativ 90 Wh x 300 cicluri de încărcare, această baterie va putea furniza doar 27 kWh. LiFePo4 are de 10 ori mai multă energie pe durata de viață și poate „costa” de 10 ori mai mult.

BMS - nu funcționează fără ea

BMS (Battery Management System) este cea mai importantă componentă a unei baterii LiFePo4, deoarece acest control nu numai că protejează împotriva supraîncărcării și descărcărilor profunde, dar limitează și curenții care pot fi atrași (exprimați în amperi). Se vorbește despre o protecție împotriva supra-descărcării.

O altă funcție importantă este așa-numita echilibrare a celulelor bateriei. Pentru a vă asigura că o baterie are o durată de viață lungă și are aceleași performanțe, toate celulele bateriei încorporate trebuie să rămână cât mai omogene în timp. Prin urmare, celulele bateriei din acumulator trebuie să aibă un nivel de tensiune similar în orice moment.

Ultima funcție este monitorizarea temperaturii. Celulele bateriei se încălzesc în timpul proceselor de încărcare și descărcare. Monitorizarea temperaturii asigură faptul că celulele bateriei nu se încălzesc prea mult și își pierd performanța.

Fiecare baterie LiFePO4 este aceeași?

Bateriile LiFePo4 sunt fabricate cu baterii LiFePo4. Producătorii de celule de baterii LiFePo4 sunt acum de zece zeci (provin în principal din China).

Diferența dintre diferite baterii constă în mai mulți factori, cum ar fi:

Calitatea celulelor bateriei încorporate
Calitatea controlului (BMS)
Calitatea producției

La Enerpower, lucrăm împreună cu Heter Electronics Group, unul dintre principalii producători de celule și sisteme de baterii LiFePo4 din întreaga lume. Toate celulele noastre de baterii încorporate sunt certificate UL, la fel ca și unele sisteme de baterii.

Ce tipuri de celule de baterie LiFePo4 există?

Celulele bateriei sunt „materialul de depozitare” al unei baterii. Dacă le conectați în serie (serial), tensiunea crește. Dacă conectați celulele bateriei în paralel, capacitatea crește.

În bateriile LiFePo4 de 12V (12,8V), 4 celule ale bateriei sunt conectate în serie. 4 x 3,2V (tensiune nominală) = 12,8V

În practică, s-au stabilit aproximativ 3 tipuri de celule ale bateriei:

Celule cilindrice ale bateriei - cunoscute și sub denumirea de celule rotunde. Astfel de celule ale bateriei sunt disponibile în diferite dimensiuni. Cele mai comune formate sunt 18650 și 26650 (26 mm diametru, 65 mm lungime).
Celule de pungă - Celulele de pungă arată ca celule de baterie Li-polimer. Avantajul acestor baterii este că pot fi ușor produse în diferite dimensiuni. Cel mai mare dezavantaj al lor este de obicei calitatea slabă
Celule de baterie prismatice - acest tip de celule de baterie pot fi găsite în două variante:
A. ca o carcasă din plastic în care mai multe celule rotunde (celule cilindrice ale bateriei) sunt conectate în paralel

b. ca blocuri individuale:

De unde știu dacă o baterie este de bună calitate?

Ne confruntăm frecvent cu această întrebare și răspunsul la această întrebare nu este ușor de răspuns. Bateria LiFePo4 este adesea fabricată într-o carcasă de plastic sigilată. Deschiderea carcasei fără a fi deteriorată este greu posibilă.

Alte sisteme de carcasă cu șuruburi pot fi, de asemenea, deschise, dar cu greu vor putea dezvălui ceva profanului fără dispozitive de măsurare și/sau cunoștințe de specialitate despre celulele bateriei încorporate.

Prin urmare, vă recomandăm să justificați decizia de cumpărare pe baza unor dovezi circumstanțiale. Prin prezenta enumerăm aceste argumente: