Можно ли использовать литий-железо-фосфатные АКБ в машине?

Можно ли использовать в автомобилях пусковой аккумулятор на LiFePO4-элементах? Говорят, нельзя их подключать напрямую к генератору, а ещё они не заряжаются в мороз — это правда?

Можно ли свинцово-кислотную АКБ в машине заменить на литий-железо-фосфатную LiFePO4?

Если вы слышали о новом типе аккумуляторов на основе литий-железо-фосфатных элементов (LiFePO4 или LFP), то знаете, что они обещают больше ёмкость, долговечность и безопасность, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Можно ли их ставить в автомобиль?

❌ Скорее нет, либо не как основной, а дополнительный АКБ.

👇 Узнайте почему.

Наглядная инфографика: почему LiFePO4 лучше, чем свинцово-кислотная батарея?

I. Совместимость LiFePO4 с генератором

Первый вопрос, который может возникнуть у автовладельца, который хочет заменить свой старый аккумулятор на LiFePO4 — можно ли подключать такой аккумулятор напрямую к генератору, который заряжает его во время работы двигателя?

Да, литий-железные АКБ по напряжению очень хорошо подходят для замены свинцовых, но есть нюансы. LiFePO4 аккумуляторы конечно могут работать напрямую от маломощных генераторов, вот только при плюсовой температуре.

| Так что ответ будет не такой простой и зависит от нескольких факторов.

1) ✅ Совместимое напряжение.

LiFePO4-аккумуляторы имеют совместимое напряжение со свинцово-кислотными, получая в моноблоках 12В:

• около 12,8 Вольт в полностью заряженном состоянии
• около 10 Вольт в разряженном.

Это означает, что они могут работать с большинством электрических устройств в автомобиле без проблем.

2) ✅ Низкое внутреннее сопротивление.

Это позволяет им быстро принимать и отдавать ток, что подходит для пуска двигателя и поддержания заряда.

3) ❌ Нужен контроль.

LiFePO4 аккумуляторы конечно могут работать напрямую от маломощных генераторов при плюсовой температуре. И, да, литий-железо-фосфатные АКБ по напряжению и внутреннему сопротивлению очень хорошо подходят для замены свинцовых, но есть нюансы со схемой заряда.

👇 Для использования с мощным автомобильным генератором необходимо выполнение ещё некоторых условий.

На нашем предприятии чаще всего литий-железо-фосфатные батареи заказывают не для автомобилей, а для медицинских устройств и приборов, промышленности и замены устаревших никелевых аккумуляторов.

II. Защита LiFePO4 в автомобиле

LiFePO4 аккумуляторы требуют более точного контроля заряда, чем свинцово-кислотные.

• Типовой автомобильный генератор выдаёт напряжение между 13,5 и 14,5 Вольт и ток свыше 75 Ампер;
• на современных автомобилях могут стоять более мощные генераторы, например, 14,6 Вольт 140 Ампер (2051 Вт при 3000 об/м);
• в циклическом режиме у них 14,4В, а в легковых автомобилях этот режим может быть штатным — то есть пока заведён двигатель они будут под таким напряжением с током, который только способен выдать генератор;
• это слишком много для LiFePO4 аккумуляторов, которые обычно заряжаются при напряжении около 14,4 Вольт и токе не более 1C (то есть равном ёмкости аккумулятора в Ампер-часах);
• для нормальной работы требуется схема ограничения зарядного тока;
• ограничивать нужно до безопасного предела для используемых элементов LiFePO4 согласно их datasheet-описанию в техническом паспорте (предоставляет каждый уважающий покупателя производитель).

⭐ Поэтому без платы защиты не обойтись. Но на такие токи (более сотни Ампер по требованиям) это очень серьёзная дорогостоящая плата.

А теперь представьте, если эта плата сработает при работающем моторе (разомкнёт цепь с АКБ). Эта проблема может потянуть за собой всё электрооборудование, потому что генератор останется без буфера. Были случаи, когда без АКБ выходил из строя генератор.

III. LiFePO4 в машине без защиты

Некоторые автовладельцы всё равно ставят литий-железо-фосфатные сборки без защиты вовсе — это очень опасно!

Вы могли слышать, как «вспыхивают» LiFePO4 у знаменитых блогеров на YouTube. Вот один известный пример, который обошёлся без пострадавших, но с серьёзными материальными потерями:

В данном случае так произошло даже не из-за отсутствия защиты, а из-за низкого качества и дешевизны китайских плат (продолжение этой истории есть на drive2).

⚡ Дорогая защита — ещё не гарантия

Более того, по нашему опыту даже дорогостоящие платы защиты иногда не работают, как ожидается.

Платы требуют тщательного тестирования перед установкой! У многих «сборщиков» аккумуляторных моноблоков попросту нет оборудования для этого.

Например, на нашем предприятии отдел ОТК по аккумуляторным батареям с анализаторами канадского производства в совокупности стоит как крыло самолёта. Многие ли сборщики могут себе такое позволить?

IV. Поведение LiFePO4 в русские морозы

Да, действительно литий-железо-фосфатные батареи не заряжаются в мороз.

• Температура заряда согласно техпаспорту от 0°C до +55°C;
• Эксплуатация на разряд допускается в морозы до -30°;
• Электролит не замерзает в элементах при хранении до -40°C.

Есть элементы LiFePO4, которые берут заряд в некрепкие морозы до -10°C. Но они дорого стоят, их сложно купить.

Ресурс у морозостойких элементов меньше, чем у обычных представителей литий-железо-фосфатной технологии (примерно 2000 циклов против 4000-6000 у основных).

⭐ При зимней эксплуатации LiFePO4 рекомендуется:

• Использовать корпуса с теплоизолятором (аккумуляторные элементы некоторое время нагревают сами себя в процессе разряда и тем самым готовятся к принятию заряда при достижении температуры 0°C и выше);
• Повышенная ёмкость для компенсации потерь в мороз (например, при замене свинцово-кислотной батареи 60 Ач нужен LiFePO4 не менее 80 Ач, чтобы обеспечить достаточный ток для пуска двигателя при -20°C);
• Нужно дополнительное ограничение зарядного тока до минимума (грубо говоря, для эксплуатации русской зимой обычно это менее 250 мА на секцию).

LiFePO4 — это идеальная технология для хранения энергии, например, в ИБП или как выносной аккумулятор для дачи, туристических поездок, автодомов в виде дополнительной АКБ.

***

LiFePO4 действительно не лучшая технология в качестве замены пусковой свинцово-кислотной АКБ.

• Элементы не заряжаются в мороз и требуют недешёвый корпус-холодильник;
• ток заряда с генератора нужно ограничивать дорогостоящей защитой;
• добавьте к тому, что салон и подкапотное пространство автомобиля летом нагревается выше 60°C, что также убийственно для литий-железо-фосфатных батарей.

Тип литий-железо-фосфатных аккумуляторов лучше подходит для ИБП, медицинских устройств, промышленных приборов и так далее.

Пример LiFePO4 в качестве внешнего источника питания.

Если вы стремитесь заменить «свинец» на «литий» в автомобиле, то рассмотрите лучше литий-титанатную технологию (Li4Ti5O12, LTO):

• LTO не боится морозов и стойкая к жаре;
• позволяет работать сборке до 30 лет без защиты и балансировочных плат вовсе;
• является самым износостойким и безопасным представителем «литий-иона»;
• обратная сторона медали — высокая цена.

🔻 Рекомендуем также узнать про усовершенствованный тип LiFePO4 — LiMnFePO4, который только появляется на рынке: