Как правильно заряжать lifepo4 аккумулятор

Lifepo4 аккумуляторы эксплуатация и особенности

С эксплуатацией li-ion аккумуляторов проблем нет так-как они снабжены платой защиты (BMS), которая защищает аккумуляторы от перезарядов и глубоких разрядов, а так-же балансирует ячейки между собой. Но покупая просто ячейки — не снабжённые платами защиты, многие даже не подозревают что для аккумулятора ещё что-то нужно. А ведь любые литий-ионные аккумуляторы (li-ion, lifepo4, lipo и др.) запрещено перезаряжать и разряжать ниже положенного.

Если разрядить батарейку ниже положенного, то она просто стремительно начнёт терять ёмкость и в итоге совсем перестанет заряжаться, и окончательно умрёт, причем очень быстро. А если перезарядить, то аккумулятор начнёт вздуваться из-за выделения газов внутри ячейки, и тоже начнёт терять ёмкость, и быстро умирает.

Свинцово-кислотные аккумуляторы в этом смысле более выносливые так-как от перезаряда выкипает электролит, но если перезаряд недолгий, то это особо не вредит аккумулятору, потом можно просто долить дистиллированной воды и аккумулятор будет работать дальше. А если разрядить аккумулятор менее 10 V, то аккумулятор тоже будет работать после такого, но потеряет немного ёмкости.

Литий-ионные аккумуляторы просто умирают от перезарядов и глубоких разрядов ниже положенного, по-этому очень важно не допускать критических состояний таких аккумуляторов. Для li-ion критические параметры это разряд минимум до 2.70V, и заряд до 4.20V, а для lofepo4 разряд до 2.00V, а заряд до 3,75 (3.39)V, хотя некоторые производители разрешают заряжать до 3.90V (всё зависит от конкретной «химии» в аккумуляторах.

Вообще литий-ионные аккумуляторы не любят долго находится в полностью разряженном состоянии, то-есть для lofepo4 это 2.00V, и в полностью зажженном состоянии — 3.60V. Если аккумуляторы используются в мобильных устройствах и электротранспорте, то они заряжаются полностью на 100%, так-как почти сразу после зарядки они используются, и аккумуляторы разряжаются, и как только разрядятся их снова заряжают. Но если долго держать такие аккумуляторы на зарядке, то аккумуляторы быстро теряют ёмкость и часто разбухают. Наверно некоторые сталкивались с тем что аккумулятор телефона разбухал и окончательно выходил из строя, вот это как раз из-за длительной зарядки от сети, или что бывает редко из-за выхода из строя платы защиты (BMS).

Так вот от перезаряда вздулись и мои lifepo4 аккумуляторы, они ещё живые, но походу ёмкости там уже нет.

Если литий-ионные аккумуляторы используются не в циклическом режиме работы, а в буферном (ИПБ, солнечные системы и др.), то рекомендуется понизить напряжение заряда, чтобы на ячейку приходилось не 3.60-3.90V, а 3.40-3.45V. Или использовать умные заурядные устройства или контроллеры, которые заряжают (для систем 12 V) до 14.6V, а через 10-20 минут опускают напряжение до 13.6-13.8V, что соответствует 3,40-3,45V на ячейку.

Чтобы не испортить аккумуляторы обязательно нужно установить плату защиты BMS, или хотя-бы поставить балансировочные платы. Дело в том что во время эксплуатации напряжение ячеек может разбегаться, и со временем наступит тот момент когда общее напряжение будет вроде-бы в норме 14.6V, а напряжение ячеек разное. К примеру 1яч(3.35V), 2яч(3.57V), 3яч(3.44V) 4( 4.24V). В итоге четвёртая ячейка перезаряжается и значит просто умрет, хотя общее напряжение мы не превышали.

Дисбаланс ячеек происходит из-за разности сопротивлений ячеек, или из-за плохого соединения ячеек между собой. Если ячейки отличаются по внутреннему сопротивлению, то они по разному заряжаются и разряжаются. Для устранения дисбаланса применяют балансировочные платы (балансиры), которые подключаются к каждой ячейке, и при достижении 3.60-3.75V подключается балластный резистор, который разряжает ячейку если её напряжение превысило порог срабатывания. Таким образом балансиры держат уже зарядившиеся ячейки пока не зарядятся остальные. Но просто балансиры не уберегут ячейки от перезаряда если дисбаланс будет очень сильный, а так-же балансиры никак не помогут если аккумулятор разрядится слишком глубоко ( ниже положенного).

На литий-ионные аккумуляторы нужно устанавливать полноценные BMS (Battery monagement system), которые отслеживают напряжение каждой ячейки, и если напряжение превысит критические отметки заряда или разряда, то BMS полностью отключит аккумулятор. Так-же BMS отключает аккумулятор при превышении допустимого тока и при КЗ, и так-же при заряде выполняет балансировку ячеек. В общем это полноценная защита аккумулятора, которая не даст аккумулятору перезарядится, разрядится, тем самым обеспечит ему долгую жизнь.

Перед вводом в эксплуатацию нужно предварительно отбалансировать ячейки аккумулятора, так-как они могут быть разной степени заряженности и естественно с разным напряжением. Для этого нужно все ячейки соединить параллельно, то-есть плюс с плюсом всех ячеек и минус с минусом. И так соединённые параллельно ячейки нужно полностью зарядить до 3,60V. Ниже на фото пример параллельного соединения ячеек lifepo4 для балансировки.

Если посмотреть на график Lfepo4 (ниже рисунок), то можно увидеть что основная ёмкость ячейки лежит в пределах 3.0-3.35 V, это 90% ёмкости. После 3.0V, а разряд происходит очень быстро, а основное время разряда лежит в пределах напряжения 3.3-3.0V. Так-же и заряд после напряжения 3.35V происходит очень быстро так-как аккумулятор уже практически заряжен.

Исходя из этого понятно что lifepo4 вообще не нужно заряжать до 3.60V и более, так-как аккумулятор и так заряжен почти на 100% при напряжении 3.35V. При использовании 80% ёмкости количество циклов lifepo4 3000 и более, а при 100% использования ёмкости количество циклов всего 1500-2000. При циклировании на 20-25% количество циклов до 5000-7000. Точные данные можно узнать в описании конкретных аккумуляторов.

Lifepo4 хорошо работает со стандартными зарядными устройствами и контроллерами, предназначенными для заряда свинцово-кислотных аккумуляторов, так-как напряжение для систем на 12 V 13.8-14.7V. Особенно хорошо подходят для лифера контроллеры и зарядные ус., которые осуществляют «Умный» заряд АКБ., то-есть многостадийный заряд.

Алгоритм обычно такой:
заряд аккумулятора длится пока напряжение не поднимется до 14.2-14.7 V,
далее под этим напряжением аккумулятор держится 10-20 минут,
и далее напряжение понижается до 13.6-13.8V.

Так-как Lifepo4 должен быть защищен платой защиты (BMS), его нужно заряжать до 14.4-14.7V лишь для того чтобы работала балансировка ячеек. Обычно балансировка включается при 3.60-3.75V, по-этому чтобы она работала нужно кратковременно поднимать общее напряжение аккумулятора до 14.4 V и выше ( зависит от конкретных настроек BMS). Это как-раз и делают «Умные» контроллеры и зарядные ус. — поднимают напряжение до 14.2-14.7V кратковременно, а потом опускают до 13.6-13.8V. Только нужно подбирать BMS или просто балансиры, и зарядное устройство так чтобы балансировка включалась, то-есть BMS нужна с порогом балансировки 3.60V, а зарядное ус. с напряжением заряда 14.4 V. Думаю этот важный момент понятен, смысл в том чтобы и балансировка ячеек работала, и потом напряжение немного опускалось чтобы не «Кипятить» lifepo4.

Но все сложности эксплуатации Lifepo4 заключающиеся в установке платы BMS и соблюдении режимов заряда и разряда с лихвой перекрываются преимуществами перед свинцово-кислотными аккумуляторами. Во-первых это большое число циклов заряда/разряда, и длительный срок службы, 15-20 лет. Lifepo4 не нужно заряжать на 100%, он не теряет ёмкости от недозарядов. А так-же Lifepo4 аккумуляторы имеют очень низкое внутреннее сопротивление, которое напрямую влияет на КПД заряда/разряда. Такие аккумуляторы можно заряжать большими токами, и аккумулятор можно зарядить всего за 1 час током 1С, а вот свинцово-кислотные АКБ так зарядить не получится, их надо заряжать током 0.1С в течении 10 часов, можно чуть быстрее, но КПД от этого сильно уменьшится и закипит электролит.

Lifepo4 аккумуляторы очень стабильно держат напряжение даже под большими нагрузками, и в отличие от свинцово-кислотных АКБ напряжение Lifepo4 лишь немного просаживается под нагрузкой. Из-за этого КПД аккумулятора 95-98%, а свинцово-кислотных 60-80% (в зависимости от нагрузки). Вот к примеру если заряжать свинцово-кислотный АКБ, то его напряжение быстро поднимается до 13V и далее до 14V, в итоге в АКБ ёмкостью 240Ач мы за 8 часов зарядки вливаем примерно 13.5*240=3240ватт. А к примеру при разряде током 25А напряжение АКБ почти сразу упадет до 12,4-12.0V и мы сможем взять с АКБ при разряде до 10.0V 12.2*240=2928ватт. Получается мы просто потеряли 3240-2928=312ватт, а если разряжать АКБ к примеру инвертором и нагрузкой через него в 1кВт, то потери будут просто огромные, до 50% . А у Lifepo4 просадка напряжения минимальная даже при разряде токами в 1С и по этому КПД очень высокий.

Таким образом только на КПД мы получаем больше энергии на 20-30%, а это не мало, особенно когда ёмкость аккумуляторов киловатт десять, тогда на обычных АКБ будет теряется 2-3кВт за каждые 10кВт пришедшей в АКБ энергии, а при использовании Lifepo4 потери почти незаметны.

Если есть вопросы, то оставляйте комментарии ниже в форме «в контакте».

Источник

Как зарядить LiFePO4 аккумулятор

Функциональные устройства с минимальной просадкой под напряжением, внушительным КПД, способностью выдерживать жесткие условия эксплуатации – это все непревзойденные аккумуляторы LiFePO4. Они:

• отлично работают без частой балансировки;
• не боятся перепадов температуры и влажности;
• отдают большие токи;
• обладают длительным сроком службы;
• имеют минимальный саморазряд и при хранении теряют минимальное количество энергии.

Зарядка по всем правилам: хитрости и руководство к действию

Заряжать LiFePO4 аккумулятор можно заранее, не дожидаясь, пока батарея полностью потеряет свой ресурс. Главное, учитывать несколько особенностей процесса:

• Помните, что зарядка LiFePO4 аккумуляторов должна производиться только специализированными устройствами. Применение некорректного зарядного устройства приведет к порче аккумулятора.
• Процесс производится в два этапа – на первом «подпитывается» стабилизированным током для достижения нужного напряжения, а после – до минимального тока уже при стабильном напряжении CC/CV.
• Если планируете зарядить LiFePO4 аккумулятор, то делать это лучше при комнатной температуре. Если устройство было на морозе, то желательно выдержать его в помещении около пяти часов.
• Не оставляйте устройство в разряженном состоянии. Для потери емкости всей батареи достаточно, чтобы напряжение упало до критического хотя бы в одной ячейке. Оптимальным для хранения считается 3,2 Вольта на каждый элемент.
• Не забывайте, что нельзя накрывать батарею при зарядке.

Последовательность зарядки LiFePO4

Как зарядить LiFePO4? Для этого необходимо:

• присоединить зарядное устройство к гнезду батареи;
• включить в сеть с напряжением 220V;
• при появлении зеленой индикации (через 1-6 часов, в зависимости от состояния аккумулятора) для последующей балансировки – оставить систему включенной на пару-тройку часов;
• после этого необходимо отключить зарядное устройство сначала от сети, а затем – отсоединить питание от самого аккумулятора.

Наши эксперты не только подскажут, как заряжать LiFePO4 аккумуляторы правильно, но и поделятся многими другими тонкостями использования устройства, чтобы максимально продлить ресурс и предотвратить его преждевременную порчу.

Источник

Зарядка LiFePO4 батарей

Столкнувшись в интернете с различными негативными отзывами, особенно LiFePO4 батарей для передатчиков, я понял что люди не умеют их правильно заряжать, многие их заряжают как обычные Lipo (что делать нельзя) батареи.
Почитав форумы, выяснилось что не все люди смогли разобраться как выставить настройки на Imax B6.
Я хочу поделиться той информацией которую нашел, и испробовал как говориться на себе.
Давайте по порядку, немного истории из Вики.

Впервые LiFePO4 был открыт в 1996 году профессором Джоном Гуденафом из Техасского университета, как катод для литий-ионного аккумулятора. Примечателен данный материал был тем, что в сравнении с традиционным LiCoO2, обладает значительно меньшей стоимостью, является менее токсичным и более термоустойчив. Главным недостатком являлось то, что он обладал меньшей ёмкостью. До 2003 года данная технология практически не развивалась, пока за неё не взялась компания A123 Systems. История A123 Systems начиналась в лаборатории профессора Цзяна Йе-Мина из Массачусетского технологического института (MIT) в конце 2000 года. На тот момент Цзян работал над созданием аккумулятора, основанного на самовоспроизведении структуры коллоидного раствора при определенных условиях. Однако на данном фронте работ возникли серьёзные трудности и когда в 2003 году исследования зашли в тупик, команда Цзян занялась исследованием литий-железо-фосфатных аккумуляторов.

От себя добавлю, читал интересную информацию , о том, что, название компании A123 произошла от стендового аккумулятора LiFePO4 токоотдача которого составила 123 А. Серьезный показатель, данные батареи изначально разрабатывались под большие токи.

Характеристики

Гравиметрическая Энергетическая плотность: 90–110 Вт*ч/кг (320-390 Дж/г)

Объёмная энергетическая плотность = 220 Вт*ч/дм3 (790 кДж/дм3)

Число циклов заряд/разряд до потери 20% ёмкости: 2000-7000[1]

Срок хранения: до 15 лет[1]

Саморазряд при комнатной температуре: 3-5% в месяц

Напряжение максимальное в элементе: 3,65 В (полностью заряжен)

средней точки: 3.3 В

минимальное: 2 В (полностью разряжен)рабочее: 3.0-3.3В

минимальное рабочее напряжение (разряда): 2.8 В

Мощность на грамм: >3 W/g

Как видим максимальное напряжение на банку — 3,65 В, подчеркну еще раз, -максимальное, а если мы его начнем заряжать как Lipo и сразу заливать ему 3,7 В, не удивительно что они проживут не долго, и вздуваются.

Точную формулу расчета силы тока я так и не нашел.

Часто максимальное значение можно увидеть на самой батарее

Конечно если нужно зарядиться максимально быстро можно и увеличить ток в 2-3 раза, но срок службы мы сократим . Лично я заряжаю аккумуляторы током 0.5А-0.7А, максимум 1А и они не греются вообще, нареканий на вздутие тоже нет. Главное не допускать разряда на банку ниже 2В и как было сказано перезаряда.

Для тех кто не разобрался или не знает как включить LiFe на «умных» зарядных типа Imax B6 и его клонах, вот снял видео

Источник

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.

Источник