LiFePO4 igazság és mítoszok ENERprof
Előszó
Ezt a cikket több forrásból összefoglaltuk Önnek. Ez nem tudományos munka, ezért semmilyen forrásra nem hivatkozunk, ez inkább egyfajta hozzájárulás az oktatáshoz, azzal a céllal, hogy jobban megértse ezt az akkumulátor-technológiát. Ha bírálata van, javaslata van, javítási és/vagy kiegészítési javaslata van, forduljon hozzánk bizalommal.
Tábornok
1996-ban a Texasi Egyetem kutatói (más közreműködőkkel) felfedezték a foszfátot mint újratölthető lítium elemek katódanyagát. A LiFePo4 jó elektrokémiai teljesítményt kínál alacsony ellenállással. Ennek a "lítium-technológiának" a legfőbb előnyei a nagy áramerősség (kisülési és töltőáramok), hosszú élettartam (töltési ciklusok), jó hőstabilitás és jobb biztonság a hagyományos Li-Ion technológiákhoz képest. A termikus szökés csak kb. 270 ° C-on fordul elő.
A Li-Ionhoz képest a fő hátrány az alacsony névleges feszültség (3,2 V), az alacsonyabb energiasűrűség, a nagyobb önkisülés és a hidegérzékenység.
A gyakorlatban a LiFePo4 elemeket gyakran használják az ólomakkumulátorok cseréjeként, mivel 4 db 3,2 V-os elemcellás soros csatlakoztatás 12,8 V feszültséget eredményez, hasonlóan a 12 V-os ólomakkumulátorokhoz
LiFePO4 vs. ólom-savas elemek
A LiFePO4 akkumulátorok egyértelmű előnyökkel rendelkeznek a szokásos ólom-sav akkumulátorokkal szemben a ciklus stabilitása (élettartama), méretei, energiasűrűsége és súlya tekintetében.
A hagyományos ólomakkumulátorokhoz képest a LiFePO4 szinte teljesen lemerülhet anélkül, hogy nagyobb feszültségesést szenvedne. Míg az ólomakkumulátor a névleges kapacitásának körülbelül felét képes leadni, a LiFePO4 akkumulátor névleges kapacitása szinte egyben a valódi lehívható kapacitás is.
A LiFePO4 akkumulátort hasonló hosszú élettartam jellemzi. Az Enerpower akkumulátorok 2000 teljes töltési ciklust képesek teljesítőképesség és feszültségvesztés nélkül elvinni (DOD 100%).
A DOD jelentése „A kisülés mélysége”, és fordításban a kisülés mélysége. Mivel a LiFePo4 akkumulátoroknak nincs memóriaeffektusuk, nem kell teljesen "lemerülniük". Ha a fogyasztó (eszköz) az akkumulátor lemerülési feszültsége előtt kikapcsol, akkor életet nyer. Például, ha csak egy 12 V-os akkumulátort (12,8 V) tölt le kb. 11,8 V-ra (kb. 50% -os kisütési mélység), akár 10 000 töltési ciklust is elérhet az akkumulátorával.
Az akkumulátor olyan termék, amelyet felhasználni és fogyasztani lehet. A használati idő alatt az akkumulátor elveszíti kapacitását. Normális pálya látható a fenti vázlaton.
Az ólom-savas akkumulátorokhoz képest a LiFePo4 nagyon érzékeny a túltöltésre, és a lemerült áramok (kisülési áramok) a beépített BMS-től (Battery Management System) függenek.
A LiFePo4 a hőmérséklet szempontjából is meglehetősen érzékeny, nem úgy, mint gyakran javasolják. Még akkor is, ha gyakran hivatkoznak más állításokra, a hideg a LiFePo4-et jobban érinti, mint a hagyományos Li-Ion elemeket. A LiFePo4 akkumulátor optimális környezete szobahőmérsékleten van. Minél hidegebb az akkumulátor környezete, annál nagyobb a veszteség a feszültség és a kapacitás szempontjából.
Alkalmazások
A LiFePo4 akkumulátorok szinte mindenhol használhatók, ahol eddig ólomelemeket használtak. Legyen szó kis és nagy napelemes rendszerekről, lakókocsikról, motorokról, UPS-rendszerekről (szünetmentes tápegység) vagy orvostechnikai eszközökről, az LiFePo4 akkumulátorok könnyen helyettesíthetik a hagyományos ólomelemeket. A kis eszközök, például visszhangjelzők, mérőkészülékek, játékok stb. Hosszabb ideig működtethetők ilyen akkumulátorokkal is.
A megfelelő alkalmazások kiválasztása attól függ, hogy egy LiFePo4 akkumulátor képes-e leadni a kimeneti áramokat. Ezt a BMS (Battery Management System) vezérli.
Minél kevesebb áram szükséges (C-sebesség), annál robusztusabb és tartósabb az akkumulátor. Ezért a szinte állandó feszültségszintű LiFePo4 ideális megoldás az UPS rendszerek helyettesítésére. A C-faktor, más néven C-ráta, köznyelvi kvantifikáció az akkumulátorok töltési és kisütési áramaihoz. Ezzel az értékkel megadható például a maximálisan megengedett töltési és kisülési áram, a névleges kapacitástól függően. Például egy 10Ah akkumulátor 0,2C-os kisütési sebességgel lemerül, 10x0,2 = 2 amperrel. 0,5 C-os kisütési sebességnél ez 5 amper, 1C-os kisütési sebességnél 10 amper.
A LiFePO4 akkumulátorok drágák?
A LiFePo4 vételárát gyakran hátránynak tekintik az ólomakkumulátorokhoz képest. Ez csak részben igaz, mert sok olyan alkalmazásban, amelyben az ólom-sav akkumulátorok gyorsan lemerülnek, a LiFePO4 akkumulátor még olcsóbb. A hosszú élettartam, jóval meghaladja a 2000 töltési és kisütési ciklust, azt jelenti, hogy a Wh-nkénti ár idővel jóval alacsonyabb az ólomakkumulátorok Wh-nél.
Ennek bemutatásához összehasonlítunk 2 db 12 V-os és 12Ah-s elemet, amelyek hasonló feszültségszintű fogyasztókkal használhatók.
A LiFePO4 körülbelül 144 Wh tényleges felhasználható energiával rendelkezik, amely 2000 töltési ciklus alatt érhető el. Ennek az akkumulátornak élettartama alatt 288 kWh energia van.
A hagyományos ólomakkumulátor kb. 300 töltési ciklust képes elérni, és csak 60% -ig tud lemerülni. Kb. 90 Wh x 300 töltési ciklus mellett ez az akkumulátor csak 27 kWh teljesítményt képes biztosítani. A LiFePo4 élettartama alatt tízszer annyi energiával rendelkezik, és 10-szer annyiba kerülhet.
BMS - nélküle nem működik
A BMS (Battery Management System) a LiFePo4 akkumulátor legfontosabb összetevője, mert ez a vezérlés nemcsak a túltöltés és a mélykisülés ellen véd, hanem korlátozza a lehúzható (amperben kifejezett) áramokat is. Az egyik a túlzott kisülés elleni védelemről beszél.
Egy másik fontos funkció az akkumulátorcellák úgynevezett kiegyensúlyozása. Annak érdekében, hogy az akkumulátor hosszú élettartamú és azonos teljesítményű legyen, az összes beépített elemcellának a lehető leghomogénebbnek kell maradnia az idő múlásával. Az akkumulátor celláinak ezért mindig hasonló feszültségszinttel kell rendelkezniük.
Az utolsó funkció a hőmérséklet-figyelés. Az akkumulátor cellái a töltési és kisütési folyamatok során felmelegednek. A hőmérséklet-ellenőrzés biztosítja, hogy az elemcellák ne melegedjenek túlságosan és ne veszítsék el a teljesítményüket.
Minden LiFePO4 akkumulátor ugyanaz?
A LiFePo4 akkumulátorokat LiFePo4 elemcellákkal gyártják. A LiFePo4 akkumulátorcellák gyártói már egy tucatnyit (főleg Kínából származnak).
A különböző elemek közötti különbség több tényezőből áll, például:
- A beépített elemcellák minősége
- A kontroll minősége (BMS)
- A gyártás minősége
Az Enerpower-nél együtt dolgozunk a Heter Electronics Group-nal, a LiFePo4 akkumulátorcellák és akkumulátor rendszerek egyik vezető gyártójával világszerte. Minden beépített akkumulátorcellánk UL tanúsítvánnyal rendelkezik, csakúgy, mint egyes akkumulátor rendszerek.
Milyen típusú LiFePo4 akkumulátorcellák vannak?
Az elemcellák az akkumulátor "tárolóanyagai". Ha ezeket sorosan (soros) kapcsolja, a feszültség növekszik. Ha párhuzamosan csatlakoztatja az elemcellákat, a kapacitás növekszik.
12 V (12,8 V) LiFePo4 akkumulátorokban 4 elem cella van sorba kötve. 4 x 3,2 V (névleges feszültség) = 12,8 V
A gyakorlatban nagyjából 3 típusú elemcellát hoztak létre:
- Hengeres elemcellák - más néven kerek cellák. Az ilyen elemcellák különböző méretben kaphatók. A leggyakoribb formátumok: 18650 és 26650 (26 mm átmérő, 65 mm hosszú).
- Táska cellák - A tasak cellák olyanok, mint a Li-polimer akkumulátor cellák. Ezeknek az elemcelláknak az az előnye, hogy könnyen előállíthatók különböző méretekben. Legnagyobb hátrányuk általában a gyenge minőség
- Prizmás elemcellák - ez a típusú elemcellák két változatban találhatók:
a. műanyag házként, amelyben több kerek elem (hengeres elemelem) párhuzamosan van összekötve
b. mint egyedi blokkok:
Honnan tudom, hogy az akkumulátor jó minőségű-e?
Gyakran szembesülünk ezzel a kérdéssel, és a kérdésre adandó választ nem könnyű megválaszolni. A LiFePo4 akkumulátort gyakran zárt műanyag házban gyártják. A ház kinyitása károsodás nélkül alig lehetséges.
Más csavarokkal ellátott házrendszerek is kinyithatók, de mérőeszközök és/vagy a beépített elemcellák szakmai ismerete nélkül aligha tudnak majd valamit elárulni a laikusok előtt.
Ezért javasoljuk, hogy indokolja a vásárlási döntést közvetett bizonyítékok alapján. Az alábbiakban felsoroljuk ezeket az érveket: