Pravda a mýty o LiFePO4 ENERprof

Predslov

Tento článok sme pre vás zhrnuli z niekoľkých zdrojov. Nejde o vedeckú prácu, a preto neodkazujeme na žiadne zdroje, jedná sa skôr o druh príspevku do vzdelávania s cieľom lepšie porozumieť tejto technológii batérií. Ak máte kritiku, návrh, opravu alebo doplnenie, neváhajte nás kontaktovať.

Všeobecné

V roku 1996 vedci z Texaskej univerzity (spolu s ďalšími prispievateľmi) objavili fosfát ako katódový materiál pre nabíjateľné lítiové batérie. LiFePo4 môže ponúknuť dobrý elektrochemický výkon s nízkym odporom. Hlavnými výhodami tejto „lítiovej technológie“ sú veľká prúdová zaťažiteľnosť (vybíjací a nabíjací prúd), dlhá životnosť (nabíjacie cykly), dobrá tepelná stabilita a lepšia bezpečnosť v porovnaní s konvenčnými technológiami Li-Ion. Tepelný únik nastáva až okolo 270 ° C.

Medzi hlavné nevýhody v porovnaní s Li-Ion patrí nízke menovité napätie (3,2 V), menšia hustota energie, vyššie samovybíjanie a citlivosť na chlad.

V praxi sa často používajú batérie LiFePo4 ako náhrada za olovené batérie, pretože sériové pripojenie 4 článkov s napätím 3,2 V vedie k napätiu 12,8 V, podobne ako pri olovených batériách k 12V.

LiFePO4 vs. olovené batérie

Batérie LiFePO4 majú oproti bežným oloveným batériám zjavné výhody, pokiaľ ide o stabilitu cyklu (životnosť), rozmery, hustotu energie a hmotnosť.

V porovnaní s konvenčnými olovenými batériami je možné LiFePO4 takmer úplne vybiť bez toho, aby došlo k veľkým poklesom napätia. Zatiaľ čo olovená batéria dokáže vyprodukovať približne polovicu svojej nominálnej kapacity, nominálna kapacita batérie LiFePO4 je takmer tiež skutočná kapacita, ktorú je možné vyčerpať.

Batéria LiFePO4 sa tiež vyznačuje porovnateľne dlhou životnosťou. Batérie Enerpower môžu dosiahnuť 2 000 úplných nabíjacích cyklov bez takmer akejkoľvek straty kapacity a napätia (100% DOD).

DOD znamená „hĺbka vybitia“ a prekladá sa ako hĺbka vybitia. Pretože batérie LiFePo4 nemajú pamäťový efekt, nemusia byť úplne „vybité“. Ak sa váš spotrebiteľ (zariadenie) vypne pred napätím na konci vybitia batérie, „získate“ životnosť. Napríklad, ak vybijete iba 12 V batériu (12,8 V) na približne 11,8 V (hĺbka vybitia asi 50%), môžete s batériou dosiahnuť až 10 000 nabíjacích cyklov.

Batéria je výrobok, ktorý je možné použiť a spotrebovať. V priebehu doby používania batéria stráca svoju kapacitu. Normálny priebeh je možné vidieť na náčrte vyššie.

V porovnaní s olovenými akumulátormi sú LiFePo4 veľmi citlivé na prebíjanie a vybité prúdy (vybíjacie prúdy) závisia od zabudovaného systému správy batérií (BMS).

LiFePo4 je tiež dosť citlivý na teplotu, čo sa často neuvádza. Aj keď sú často uvádzané ďalšie tvrdenia, chlad ovplyvňuje LiFePo4 viac ako bežné Li-Ion batérie. Batéria LiFePo4 má svoje optimálne prostredie pri izbovej teplote. Čím je okolie batérie chladnejšie, tým väčšie sú straty z hľadiska napätia a kapacity.

Aplikácie

Batérie LiFePo4 sa dajú použiť takmer všade, kde sa olovené batérie používajú doteraz. Či už malé a veľké solárne systémy, karavany, motory, systémy UPS (neprerušiteľný zdroj energie) alebo lekárske prístroje, batérie LiFePo4 môžu ľahko nahradiť bežné olovené batérie. S takýmito batériami je možné tiež dlhšie prevádzkovať malé prístroje, ako sú ozveny, meracie prístroje, hračky atď.

Výber správnych aplikácií závisí od schopnosti batérie LiFePo4 dodávať výstupné prúdy. Toto je riadené systémom BMS (Battery Management System).

Čím menej prúdov (rýchlosť C) je potrebných, tým je batéria robustnejšia a trvácnejšia. Preto je LiFePo4 so svojou takmer konštantnou úrovňou napätia ideálne vhodný ako náhrada za systémy UPS. C-faktor, tiež známy ako C-rýchlosť, je hovorová kvantifikácia nabíjacích a vybíjacích prúdov pre akumulátory. Pomocou tejto hodnoty je možné napríklad určiť maximálny povolený nabíjací a vybíjací prúd v závislosti od menovitej kapacity. Napríklad 10Ah batéria sa vybíja pri rýchlosti vybíjania 0,2 ° C s 10 x 0,2 = 2 ampéry. Pri rýchlosti vybíjania 0,5 C je to 5 ampérov a pri rýchlosti vybíjania 1C 10 ampérov.

Sú batérie LiFePO4 drahé?

Kúpna cena LiFePo4 sa často považuje za nevýhodu v porovnaní s olovenými batériami. Je to iba čiastočne pravda, pretože v mnohých aplikáciách, v ktorých sa rýchlo vybijú olovené batérie, je batéria LiFePO4 ešte lacnejšia. Dlhá životnosť viac ako 2 000 cyklov nabíjania a vybíjania znamená, že cena za Wh je výrazne nižšia ako cena za Wh u olovených batérií.

Aby sme to demonštrovali, porovnáme 2 batérie 12V s 12Ah pre použitie so spotrebiteľom s podobnou úrovňou napätia.

LiFePO4 má asi 144 Wh skutočne využiteľného množstva energie, ktoré je prístupné počas 2 000 nabíjacích cyklov. Táto batéria má počas celej svojej životnosti 288 kWh energie.

Konvenčný olovený akumulátor dokáže dosiahnuť približne 300 nabíjacích cyklov a je možné ho skutočne vybiť iba na 60%. S približne 90 Wh x 300 nabíjacími cyklami bude táto batéria schopná poskytnúť iba 27 kWh. LiFePo4 má počas svojej životnosti 10-krát viac energie a „môže“ stáť 10-krát viac.

BMS - bez toho to nejde

BMS (Battery Management System) je najdôležitejšou súčasťou batérie LiFePo4, pretože táto kontrola chráni nielen pred prebitím a hlbokým vybitím, ale obmedzuje aj prúd, ktorý je možné odoberať (vyjadrený v ampéroch). Jeden hovorí o ochrane pred nadmerným výbojom.

Ďalšou dôležitou funkciou je takzvané vyváženie článkov batérie. Aby sa zabezpečila dlhá životnosť a rovnaký výkon batérie, musia všetky vstavané články zostať v priebehu času čo najhomogénnejšie. Preto musia mať články batérie v akumulátore vždy podobnú úroveň napätia.

Poslednou funkciou je sledovanie teploty. Články batérie sa počas nabíjania a vybíjania zahrievajú. Monitorovanie teploty zaisťuje, že sa články batérie príliš nezahrejú a nestratia svoj výkon.

Každá batéria LiFePO4 je rovnaká?

Batérie LiFePo4 sa vyrábajú s batériovými článkami LiFePo4. Výrobcov batériových článkov LiFePo4 je v súčasnosti desiatok (pochádzajú hlavne z Číny).

Rozdiel medzi rôznymi batériami pozostáva z niekoľkých faktorov, ako napríklad:

Kvalita vstavaných článkov batérie
Kvalita kontroly (BMS)
Kvalita výroby

V spoločnosti Enerpower spolupracujeme s Heter Electronics Group, jedným z popredných svetových výrobcov batériových článkov a batériových systémov LiFePo4. Všetky naše vstavané články batérií sú certifikované UL, rovnako ako niektoré systémy batérií.

Aké typy článkov batérie LiFePo4 existujú?

Články batérie sú „úložným materiálom“ batérie. Ak ich zapojíte do série (sériovo), napätie sa zvýši. Ak pripojíte články batérie paralelne, kapacita sa zvýši.

V batériách LiFePo4 s napätím 12 V (12,8 V) sú do série zapojené 4 články batérií. 4 x 3,2 V (menovité napätie) = 12,8V

V praxi sa osvedčili zhruba 3 typy batériových článkov:

Cylindrické články batérie - známe tiež ako okrúhle články. Takéto články batérií sú k dispozícii v rôznych veľkostiach. Najbežnejšie formáty sú 18650 a 26650 (priemer 26 mm, dĺžka 65 mm).
Vreckové články - Vreckové články vyzerajú ako Li-polymérové články batérie. Výhodou týchto článkov je, že sa dajú ľahko vyrobiť v rôznych rozmeroch. Ich najväčšou nevýhodou je zvyčajne zlá kvalita
Prizmatické články - tento typ článkov nájdete v dvoch variantoch:
a. ako plastové puzdro, v ktorom je paralelne spojených niekoľko okrúhlych článkov (cylindrické články batérie)

b. ako jednotlivé bloky:

Ako zistím, či je batéria dobrej kvality?

S touto otázkou sme často konfrontovaní a na odpoveď na ňu nie je ľahké odpovedať. Batéria LiFePo4 sa často vyrába v utesnenom plastovom puzdre. Otvorenie krytu bez jeho poškodenia je ťažko možné.

Môžu sa tiež otvoriť ďalšie systémy skriniek so skrutkami, ktoré však bez meracích prístrojov a/alebo odborných znalostí o vstavaných článkoch batérií ťažko odhalia laikovi.

Preto vám odporúčame, aby ste rozhodnutie o kúpe odôvodnili na základe nepriamych dôkazov. Týmto uvádzame tieto argumenty: