Немного истории
LiFePO4 был создан в 1996 году профессором Джоном Гуденафом в качестве катода для литий-ионного аккумулятора. Такой катод обходился дешевле в производстве, менее токсичен и более термоустойчив. Более подробно описано в Вкипедии.
Нам важно понимать из этого, что аккумулятор такого типа не горит и не взрывается. Менее токсичен в сравнении с обычным литий-ионным аккумулятором и тем более со свинцово-кислотным.
Коротко о литий-ионных аккумуляторах
Существует множество разных типов литий-ионных аккумуляторов. Вот несколько из них:
- LiMn2O4 коротко IMR
- LiNiCoAlO2 коротко NCA
- LiNiCoO2 коротко NCO
- Li4Ti5O12 коротко LTO
- LiNiMnCoO2 коротко INR
- LiNiMnCoO2 коротко NMC (другое соотношение химических элементов)
Аккумуляторы химии NMC позволяют получать разные характеристики путем изменения соотношения хим. элементов. Являются самыми современными на данный момент.
Например, компания Samsung SDI создала аккумулятор NCM 111, что означало содержание никеля в катоде 33%, кобальта 33% и марганца 33%. Иногда их еще называют NCM 333. Такой катод позволил уместить в размер 173х125х45мм при весе 2,01кг емкость 94Ач, номинальное напряжение 3,68В.
Особенности эксплуатации LiFePO4
Во-первых покупая аккумулятор нужно позаботится о наличии спецификации на него. В ней должны быть указаны все эксплуатационные параметры. Основными для нас должны быть зарядно-разрядные токи и напряжения, превышение которых сильно сокращает срок службы аккумулятора.
Возьмем в пример спецификацию на LiFePO4 LFP72 отечественного завода Лиотех:
Ёмкость аккумулятора: 72Ач
Заряд CC/CV:
- Предельное напряжение: 3.7В (обычно выше 3,65В не стоит заряжать)
- Стандартный ток: 0,2С ("С" это емкость аккумулятора, т.е 0,2С=14,4А)
- Максимальный непрерывный ток: 1С (72А)
- Конечный ток: 0,05С (3,6А)
Метод заряда CC/CV подразумевает, что первая стадия заряда проходит при стабильном токе, в этом случае 72А максимум до достижения напряжения 3,7В. Вторая стадия проходит при стабильном напряжении 3,7В до падения потребляемого тока аккумулятором до 3,6А (0,05С).
Разряд:
- Стандартный ток: 0,2С (14,4А)
- Максимальный непрерывный ток: 3С (216А)
- Конечное напряжение: 2,7В
- Импульсный ток разряда 1с, пауза 45с: 576А
При такой эксплуатации производитель заявляет 3000 циклов.
Зная эти параметры мы можем создать благоприятные условия для работы аккумулятора и продлить срок службы в разы.
Например для LiFePO4 рекомендуют использовать 80% емкости. Это значит что не заряжая аккумулятор до 3,7В и не разряжать до 2,7В можно увеличить и без того большой срок службы.
Если взглянуть на график разряда, можно заметить, что напряжение очень стабильно держится в пределах с 3,3В до 3В. В этом пределе аккумулятор и отдает заветные 80% емкости.
Соответственно аккумулятор нужно заряжать до 3,3В и не допускать разряда ниже 3В, что и продлит срок службы.
Важным параметром является внутреннее сопротивление. У LFP72 заявлено ≤ 0,50мОм.
Имея внутреннее сопротивление 0,5мОм при максимальном заявленном токе 216А, по закону Ома падение напряжения составит:
216А * 0,0005Ом = 0,108В
и аккумулятор на себе будет рассеивать мощность:
216А * 0,108В = 23,328Вт
Эта мощность будет уходить в нагрев аккумулятора и соответственно будет утеряна. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем большие токи может отдавать аккумулятор, без лишнего нагрева и потерь мощности.
Также не мало важным параметром является температурный режим работы аккумулятора.
Заряд: 0°C~50°C
Разряд: -40°C~50°C
Хранение: 0~30 °C
Нарушая эти условия срок службы тоже сокращается и может привести к выходу из строя аккумулятора.
У разных производителей будет разная спецификация, поэтому важно знать параметры именно своего аккумулятора, иначе рискуете быстро загубить свой аккумулятор и разочароваться в новых технологиях.
Например существуют аккумуляторы не большой емкости 20-25Ач, но при этом могут отдавать непрерывно токи до 10С (200-250А). Такие аккумуляторы используют в электромобилях.
Для себя, на данный момент сделал выбор в пользу LiFePO4 аккумуляторов. Буду использовать мини солнечную электростанцию в постройке своего дома. В последствии хочу получить опыт использования альтернативных источников энергии, о чем буду писать отчеты на канале.
Подписывайтесь, комментируйте, советуйте! Будет интересно!