Ликбез по литий-железо-фосфатным аккумуляторам

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4 или LFP) – самый безопасный тип литий-ионных аккумуляторов. Номинальное напряжение в элементе – 3,2В против 2В у свинцово-кислотного, таким образом сборка на 12,8В состоит из четырех элементов, а сборка на 25,6В – из восьми.
Надежность
Свинцово-кислотный аккумулятор подвержен риску досрочного выхода из строя из-за сульфатизации. Это происходит в том случае, если аккумулятор редко заряжается полностью, не заряжается полностью вообще, часто оставляется не полностью заряженным или полностью разряженным.
Аккумулятору LFP регулярный полный заряд не требуется, и это является важнейшим преимуществом против свинцово-кислотного. Другими плюсами являются широкий диапазон рабочих температур, большое количество циклов заряда-разряда, низкое внутреннее сопротивление и высок из КПД. Таким образом, LFP – это оптимальный выбор для серьезных областей применения.
КПД
В ряде сфер – особенно на лодке, использующей для генерации электричества энергию солнца или ветра – КПД эффективности использования электроэнергии имеет принципиальное значение. У свинцово-кислотных аккумуляторов данный показатель для полного цикла (полный заряд – полный разряд – полный заряд) составляет 80%. Аналогичный показатель у аккумуляторов LFP равен 92%. У свинцово-кислотных аккумуляторов эффективность зарядки особо низка, когда достигнут показатель в 80% от максимума, в результате чего КПД падает до 50% или даже ниже, если для заряда используются солнечные панели и аккумулятор несколько дней работает на 70-100% заряда. В свою очередь, аккумуляторы LFP выдают КПД в 90% даже тогда, когда заряд находится на уровне слегка ниже максимума.
Бесконечная гибкость
Аккумуляторы LFP заряжать легче, чем свинцово-кислотные. Вольтаж зарядки может варьироваться в диапазоне 14-16В (при учете, что на каждую ячейку приходится до 4,2В). При этом полного заряда до 100% не требуется.
Большой срок жизни
Мало кто знает, что аккумуляторы LFP, в отличие от свинцово-кислотных, не приходят в негодность после 2 тыс. циклов работы. После достижения этого показателя у них лишь снижается максимальный объем в соответствии со следующей схемой:
• 2-2,5 тыс. циклов – объем падает до 80% от изначального (до 14 лет, если принять за норму в один цикл каждые два дня);
• 3 тыс. циклов – объем падает до 70% от изначального;
• 4,5 тыс циклов – объем падает до 60% от изначального (до 28 лет при одном цикле каждые два дня);
• 6-10 тыс. циклов – объем падает до 60% от изначального (в данном случае тесты производителем не производились).
При этом в любой момент к аккумулятору можно добавить новые элементы и повысить емкость сборки (старые выбрасывать не нужно).
Еще два плюса литий-фосфатных аккумуляторов – габариты и масса. Последняя составляет лишь 25% от веса аналогичной свинцово-кислотной сборки. При этом для зарядки можно использовать большинство существующих зарядных систем без каким-либо серьезных изменений.
Особенности работы
1. Аккумулятор LFP не будет работать, если напряжение упадет ниже 2В на элемент.
2. Аккумулятор LFP не будет работать, если напряжение вырастет выше 4,2В на элемент.
3. В аккумуляторе LFP не происходит автоматической балансировки в конце зарядного цикла.
4. Элементы аккумулятора LFP не на 100% идентичны друг другу, поэтому одни элементы будет достигать полного заряда или полного разряда раньше, чем другие. Разница будет еще более значительна, если не проводить время от времени балансировку/эквализацию. В свинцово-кислотных аккумуляторах остается некое движение тока при полном заряде одного или более элементов (основной эффект этого – распад воды на кислород и водород). Этот ток как раз и помогает довести до полного заряда отстающие элементы и сравнять уровень заряда каждого из них.
В элементах аккумулятора LFP, однако, течение тока при полном заряде практически нулевое, что не позволяет отстающим элементам дозарядиться. Со временем разница в скорости зарядки элементов может стать настолько заметной, что при сохранении общего напряжения сборки в нормальных пределах некоторые элементы откажут. Именно поэтому балансировка аккумуляторов LFP настоятельно рекомендуется.
Наконец, стоит помнить и о том, что перезаряд или переразряд аккумулятора LFP также может привести к его выходу из строя.
Материал входит в серию «Бортовое питание» (Wired on water) и публикуется в рамках партнерства с Octopus Electrical Marine. Компания базируется в Phuket Boat Lagoon, за плечами ее специалистов – более 40 лет суммарного опыта в судовом деле и передовых лодочных технологиях. Связаться с Octopus Electrical Marine можно по телефону +66 (0) 76 600143 и через эл. почту sales@octopusasia.com. Сайт – www.octopusasia.com.