كيفية تفريغ وشحن بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد(LiFePO4)?

كيفية شحن بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم?

كيفية تفريغ بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم?

اقرأ هذا المقال لمساعدتك على فهم هذه المعرفة المهنية.

مبدأ البناء والعمل في الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) بطارية

هيكل بطارية LIFEPO4

فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) تتكون البطاريات من المكونات التالية:

القطب الإيجابي, القطب السلبي, المنحل بالكهرباء, فاصل, أسلاك كهربائية إيجابية وسلبية, محطة مركز, صمام الأمان, خاتم الختم, والسكن, إلخ.

في بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم, عادة ما تكون مادة القطب الإيجابي هي فوسفات الحديد الليثيوم, في حين أن مادة القطب السلبي هي في الغالب مادة كربونية.

يوجد على الجانب الأيسر من البطارية LifePo4 بهيكل أوليفين, الذي يعمل كمواد كهربائية موجبة ويتم توصيله بالقطب الموجب للبطارية من خلال رقائق الألومنيوم.

الجزء الأوسط من البطارية هو فاصل بوليمر, الذي يفصل الأقطاب الإيجابية والسلبية, السماح ليثيوم أيونات li+ بالمرور ولكن منع مرور الإلكترونات e-.

على الجانب الأيمن من البطارية هو القطب السلبي, تتألف بشكل أساسي من مادة الكربون (مثل الجرافيت), ومتصل بالقطب السلبي للبطارية من خلال رقائق النحاس.

تحدد الخصائص الهيكلية للمادة الكهربائية الإيجابية لبطاريات LFP الموصلية المنخفضة, ولكن في الوقت نفسه ، قم بتوحيد المادة ذات الاستقرار الجيد والأداء السلامة.

مبدأ بطارية LIFEPO4

أثناء عملية الشحن لبطاريات LFP, أيونات الليثيوم تنفصل عن سطح بلورة القطب الإيجابي لفوسفات الحديد الليثيوم.

تبعًا, مدفوعة بالقوة الميدانية الكهربائية, يمر عبر المنحل بالكهرباء والفاصل, وأخيراً يتم تضمينه في شعرية القطب السلبي الجرافيت.

في نفس الوقت, تتدفق الإلكترونات من جامع تيار رقائق النحاس السلبي إلى جامع تيار رقائق الألومنيوم الإيجابية من خلال دائرة خارجية, يمر عبر أذن القطب وقطب البطارية.

تستخدم لتجديد الشحنة المفقودة للقطب السلبي واستعادة مادة الفوسفات الإيجابية لليثيوم الحديد إلى حالة فوسفات الحديد.

أثناء تصريف بطاريات LFP, يتم إطلاق أيونات الليثيوم من القطب السلبي الجرافيت, تمر عبر المنحل بالكهرباء والفاصل, وترحيل إلى سطح البلورة الإلكترود الإيجابية الفوسفاتية الحديدية الليثيوم.

يتدفق التيار من خلال دائرة خارجية من جامع تيار رقائق الألومنيوم في القطب الإيجابي إلى جامع تيار رقائق النحاس في القطب السلبي, من أجل تحقيق التوازن بين الشحن المتراكم في القطب الإيجابي.

كيفية شحن بطارية LifePo4?

يوصى باستخدامه تيار ثابت الجهد الثابت (CCCV) وضع الشحن لفوسفات الحديد الليثيوم (LFP) حزم البطارية.

أولاً, أداء شحن تيار ثابت, ثم انتقل إلى شحن الجهد الثابت.

يوصى بشحن تيار مستمر بنسبة 0.3 درجة مئوية, بينما يوصى بتعيين شحن الجهد المستمر على 3.65 فولت.

ما هي الاختلافات في طرق الشحن بين بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات ليثيوم أيون التقليدية?

يستخدم كلا النوعين من البطاريات التيار الثابت والجهد الثابت (CCCV) طريقة الشحن, لكن نقاط القطع الخاصة بهم لشحن الجهد المستمر مختلف.

الجهد الاسمي لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم 3.2 فولت, بينما يتم تعيين جهد قطع الشحن على 3.6 فولت.

في المقابل, الجهد الاسمي لبطارية ليثيوم أيون العادية هو 3.6 فولت, والجهد القطع الشحن هو 4.2 فولت.

شحن طريقة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم

الشحن بالطاقة الشمسية

شحن الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات من خلال الطاقة الشمسية هي وسيلة صديقة للبيئة ومستدامة لاستخدام الطاقة.

يمكن لشحن بطاريات LIFEPO4 مع الطاقة الشمسية أيضًا إدارة الطاقة التي يتم جمعها بواسطة الألواح الشمسية.

تحكم في عملية الشحن لضمان نقل الطاقة الأمثل إلى بطارية فوسفات الحديد الليثيوم.

هذا التطبيق مناسب للغاية للمناطق بدون اتصالات الشبكة, المناطق النائية, وأولئك الذين يبحثون عن حلول الطاقة الصديقة للبيئة.

شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مع مولد

ليس من المستحسن استخدام مولد مباشرة عند شحن بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم.

لأن الكهرباء الناتجة عن المولدات عادة ما تتناوب التيار أو النبض المباشر, تتطلب بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تيارًا مباشرًا مستقرًا للشحن.

يمكن تحويله واستخدامه من خلال أجهزة مثل المحولات.

الشحن مع إمدادات طاقة التيار المتردد

باستخدام طاقة التيار المتردد لشحن الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات طريقة مريحة وموثوقة.

لتحسين فعالية استخدام بطارية شحن LifePo4 مع إمدادات الطاقة, يوصى باستخدام المحولات مع الوظائف الهجينة.

يدمج هذا النوع من العاكس وظيفة التحكم في الشحن الشمسي ومجهز بوحدة شحن التيار المتردد, التي يمكن أن تشحن البطارية من خلال مولد أو شبكة.

هذه الطريقة مناسبة لأنظمة الطاقة الاحتياطية المتصلة بالشبكة وأنظمة الطاقة الاحتياطية الطارئة, توفير خيارات شحن متنوعة.

LIFEPO4 خوارزمية شحن

فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) يتم شحن البطاريات باستخدام الجهد الثابت الحالي للتيار (CCCV) شحن التكنولوجيا.

تنقسم عملية الشحن إلى مرحلتين رئيسيتين: مرحلة الشحن الحالية الحالية (المعروف أيضا باسم مرحلة الشحن الحالية عالية) ومرحلة شحن الجهد المستمر (المعروف أيضًا باسم مرحلة شحن الامتصاص).

هذا مشابه لعملية الشحن لبطاريات حمض الرصاص, مع الفرق الرئيسي هو معلمات إعداد الجهد الخاصة بهم.

خلال مرحلة الشحن الحالية المستمرة, شاحن الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) تفرض بطاريات على التيار مسبقًا وتزيد تدريجيًا من الجهد إلى جهد الشحن المسبق.

يمكن للمستخدمين تعيين قيم الشحن الحالية والجهد.

بعد إدخال مرحلة شحن الجهد الثابت, سوف يحافظ الشاحن على جهد مستهدف ثابت.

سينخفض ​​تيار الشحن تدريجياً مع اقتراب البطارية من الشحن الكامل.

الهدف من هذه المرحلة هو تحقيق والحفاظ على مستوى الجهد المسبق.

على عكس بطاريات الرصاص الحمضية, التي لديها ثلاث مراحل شحن وتحتاج إلى شحنها بالكامل كل يوم لمنع الكبريت.

لا تتطلب بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الشحن المتدفق أو صيانة الشحن بسبب انخفاض معدل التفريغ الذاتي.

في الاستخدام العملي, غالبًا ما يسأل الناس: هل فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات تحتاج إلى شحن تعويم?

الجواب لا.

غالبًا ما يرجع هذا السؤال إلى حقيقة أن العديد من وحدات التحكم في الشحن توفر خيارات إعدادات متعددة لأنواع مختلفة من خصائص كيمياء البطارية.

على سبيل المثال, تتطلب بطاريات حمض الرصاص شحن تعويم.

لذلك, من الشائع أيضًا أن تتضمن وحدات التحكم معلمات شحن الطفو القابلة للتعديل.

إذا لم يتم إيقاف تشغيل وظيفة "الشحن العائم" لشاحن بطارية LifePo4, يجب ضبط جهد الشحن العائم.

يساعد هذا التعديل في منع الشحن من الشحن العالي وتجنب تقليل عمر البطارية.

كيفية تصريف بطاريات LifePo4?

فيما يلي الخطوات الصحيحة لتفريغ فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4, مختصرة كما LFP) البطاريات:

تحديد حد سلامة التفريغ:

بطاريات LIFEPO4 لها الحد الأعلى الموصى به لمعدل التفريغ, عموما ضمن نطاق 1C إلى 3C.

لا تتجاوز معدل التفريغ هذا لتجنب إتلاف البطارية.

1C يعني أن البطارية يمكن تفريغها في غضون ساعة واحدة, بينما يعني 3C أن البطارية يمكن تفريغها في الداخل 20 دقائق.

قم بتوصيل التحميل:

قم بتوصيل بطارية LFP بالجهاز أو التحميل الذي تنوي الخروج منه.

ضمان اتصال مستقر ومطابقة قطبية صحيحة (القطب الإيجابي متصل بالقطب الإيجابي, القطب السلبي متصل بالقطب السالب).

مراقبة مستوى الجهد:

أثناء عملية التفريغ, استخدم مقياس الفولتميتر لمراقبة تغييرات الجهد في البطارية باستمرار.

يجب ألا يكون جهد تصريف بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أقل من 2.5 فولت لكل خلية لمنع أضرار التفريغ للبطارية.

التفريغ بمعدل مناسب:

التفريغ وفقًا لمعدل التفريغ الموصى به (1ج إلى 3C) ولا تتجاوز هذا النطاق.

إذا ارتفعت البطارية أثناء عملية التفريغ, يجب تقليل معدل التفريغ.

إنهاء التفريغ في الوقت المناسب:

عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى الحد الأدنى الموصى به من الجهد 2.5 فولت لكل خلية, يجب إيقاف التفريغ على الفور.

إذا كان جهد البطارية أقل من 2.5 فولت لكل خلية, قد يتسبب ذلك في تلف لا رجعة فيه لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.

تخزين البطاريات بشكل صحيح:

بعد التفريغ, يجب تخزين بطارية فوسفات الحديد الليثيوم في بيئة باردة وجافة.

تجنب تخزين البطارية لفترة طويلة في حالة مشحونة بالكامل أو فارغة تمامًا. سعة التخزين الأمثل هي حول 50%.

كيفية تمديد عمر فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات?

لحزم بطارية الفوسفات الحديد الليثيوم, بسبب أدائها الفريد, هناك متطلبات عالية لاتساق الخلايا الفردية.

إذا كانت أي بطارية في المجموعة تختلف عن البطاريات الأخرى, قد يؤثر بشكل خطير على أداء حزمة البطارية بأكملها.

تتأثر عمر بطاريات فوسفات الحديد بالليثيوم بعوامل مختلفة مثل الجودة, تحديد, تواتر الاستخدام, وشحن وتفريغ طرق البطارية نفسها.

لذلك, عند استخدام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم, يجب إيلاء الانتباه إلى طرق التشغيل الصحيحة والصيانة.

تقليل الخسائر غير الضرورية وتمديد عمر البطارية.

منع الشحن المفرط والفكين من البطاريات

بطاريات ليثيوم أيون حساسة للغاية للشحن الزائد وتفريغها, لذلك من المستحسن تجنب شحن البطارية إلى 100% أو تفريغها أدناه 20%.

يوصى البدء في الشحن عندما ينخفض ​​مستوى البطارية إلى حوله 30%, وحاول الحفاظ على مستوى البطارية في نطاق 40-80%.

هذا يساعد على تمديد عمر البطارية في دورة البطارية.

تتحكم بشكل معقول في وقت الشحن

لا ينصح بالتقنية لفترة طويلة. يوصى باستخدام شاحن البطارية الأصلي LifePo4 أو شاحن ذو علامة تجارية يلبي المواصفات.

بمجرد شحن البطارية بالكامل, يجب فصل الطاقة على الفور.

الحفاظ على نظافة البطارية

قم بتنظيف سطح البطارية بانتظام لإزالة الغبار والأوساخ.

منع الشوائب من دخول الجزء الداخلي من البطارية والتأثير على عمرها.

تجنب تأثير درجات الحرارة القصوى على البطاريات

درجات الحرارة المتطرفة ضارة لبطاريات الليثيوم أيون, لأن كونك مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا قد يقلل من عمر البطارية.

حاول الحفاظ على درجة حرارة البطارية ضمن النطاق المثالي لـ 5 ل 35 درجة مئوية.

تجنب الضغط على البطارية بأشياء ثقيلة

بسبب قشرة رقيقة من بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم, من الضروري منع البطاريات من الضغط أو سحقها بواسطة الأشياء الثقيلة.

تجنب التسبب في تشوه البطارية أو الدوائر القصيرة الداخلية.

صيانة منتظمة للبطاريات

الحفاظ على البطارية بانتظام, بما في ذلك التحقق من حالة التثبيت لاتصالات البطارية, تنظيف أطراف البطارية, وفحص خطوط الاتصال.

تساعد تدابير الصيانة هذه على الحفاظ على أداء البطارية وتمديد عمرها.

استخدم شاحنًا مناسبًا

استخدم شاحنًا مصمم خصيصًا لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.

قد يكون عدم التوافق بين التيار والجهد للشاحن والبطارية تلف البطارية ويقلل من عمره.

لذلك, من الضروري استخدام شاحن بطارية LifePo شرعي ومخصص.

لا تقم بخلط علامات تجارية مختلفة أو نماذج من شاحن LifePo4.

ما هو تيار الشحن من LIFEPO4?

تيار الشحن القياسي:

يتكون تيار الشحن المعياري أو الموصى به لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بشكل عام بين 0.2 درجة مئوية و 1 ج.

على سبيل المثال, لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم 100ah, قد يكون النطاق الحالي للشحن القياسي 20A (0.2ج) إلى 100A (1ج).

شحن سريع التيار:

مقارنة مع بطاريات الليثيوم أيون الأخرى, يمكن لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تحمل التيارات الشحن الأعلى.

يتكون تيار الشحن السريع لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بشكل عام بين 1C و 3C.

لذلك, يمكن شحن بطارية فوسفات الحديد 100AH ​​نفسها بسرعة 100a التي تتراوح من 100 أ (1ج) إلى 300A (3ج).

شحن متوازن:

أثناء عملية الشحن من فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات, مطلوب شحن متوازن لضمان شحن موحد لكل بطارية في حزمة البطارية.

يتراوح التيار للشحن المتوازن بشكل عام بين 0.1C و 0.2C.

لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم 100ah, يجب تعيين تيار الشحن المتوازن بين 10 أ (0.1ج) و 20 أ (0.2ج).

الشحن المتدلي:

بعد أن يتم شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم بالكامل, يمكن استخدام تيار الشحن المتدفق من 0.01C إلى 0.05C للحفاظ على حالة البطارية المشحونة بالكامل.

لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم 100ah, يجب السيطرة على تيار الشحن المتدفق بين 1A (0.01ج) و 5 أ (0.05ج).

طريقة شحن الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) حزمة البطارية

طريقة شحن الجهد المستمر

أثناء شحن الجهد المستمر, يحافظ شاحن بطارية LifePo على جهد إخراج ثابت.

مع تغير حالة شحن حزمة بطارية الفوسفات الحديد الليثيوم, سيتم ضبط تيار الشحن تلقائيًا.

إذا كان المجموعة الثابتة مناسبة, يمكن أن تضمن طريقة الشحن هذه أن البطارية مشحونة بالكامل مع تقليل إنتاج الغاز وفقدان المياه إلى أقصى حد ممكن.

لكن, نظرًا لحقيقة أن طريقة الشحن هذه تعتمد فقط على التغييرات في جهد البطارية, لا يمكن أن يعكس بشكل كامل حالة الشحن للبطارية.

إذا كان تيار الشحن الأولي مرتفعًا جدًا, قد يتسبب في تلف البطارية.

لذلك, نادراً ما تستخدم طريقة شحن الجهد المستمر في التطبيقات العملية.

طريقة شحن تيار ثابتة

أثناء عملية الشحن, يتم الحفاظ على تيار الشحن الثابت عن طريق ضبط جهد الخرج.

تحت طريقة الشحن هذه, سرعة الشحن معتدلة نسبيًا وطريقة التحكم بسيطة نسبيًا.

لكن, بسبب الانخفاض التدريجي في التيار الذي يمكن أن تقبله حزم بطارية الليثيوم أثناء عملية الشحن, قدرة البطارية على قبول انخفاض تيار الشحن في المراحل اللاحقة من الشحن, مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كفاءة الشحن.

ميزة هذه الطريقة هي أنه من السهل العمل, سهل التنفيذ, ومريحة لحساب مبلغ الشحن.

طريقة شحن الجهد الثابتة الحالية الحالية:

تجمع تقنية الشحن هذه بين وضعين أساسيين للشحن.

تستخدم المرحلة الأولى شحن تيار ثابت لمنع التيار المفرط خلال مرحلة الشحن الأولية, كما قد يحدث خلال المرحلة الأولية من شحن الجهد الثابت.

المرحلة الثانية هي التحول إلى شحن الجهد المستمر لمنع المشكلات الزائدة التي قد تنشأ من الشحن الحالي المستمر.

حزم بطارية الفوسفات الحديد الليثيوم, مثل أنواع أخرى من البطاريات القابلة لإعادة الشحن, تتطلب تحكمًا صارمًا أثناء الشحن لتجنب الشحن الزائد.

لأن هذا قد يضر البطارية.

عادة ما تعتمد بطاريات LFP استراتيجية شحن للتيار الثابت تليها الجهد المستمر.

تقطيع الشحن/تعديل عرض النبض (PWM) طريقة الشحن:

في تقنية الشحن هذه, يتم التحكم في التيار من خلال تعديل عرض النبض.

لا يزال التيار المقدم من مصدر التيار الثابت ثابتًا, تشكيل دورة دورية عن طريق التحكم في وقت التشغيل وإيقافها من ترانزستور التبديل.

ميزة هذه الطريقة هي ذلك, النظر في الوقت اللازم لتوليد أيون وتفاعل داخل البطارية, قد يحد الشحن المستمر من الحد الأقصى للبطارية.

بعد فترة من الشحن, مرحلة لإيقاف الشحن, السماح للأيونات التي تم إنشاؤها داخل البطارية للحصول على الوقت لانتشار, وهو ما يعادل إعطاء البطارية فترة من "الراحة" و "الامتصاص".

يمكن أن يحسن هذا النهج بشكل كبير كفاءة الشحن لحزم بطارية الفوسفات في الليثيوم.

أسئلة مكررة

ما هي أفضل ممارسة لشحن الفوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات?

أفضل طريقة لشحن بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم هي استخدام شاحن بطارية LFP مصمم خصيصًا.

يمكن أن يوفر هذا الشاحن خوارزمية شحن مناسبة, ضمان شحن بطارية فعال وآمن.

هل يمكنك استخدام الطاقة الشمسية لشحن فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات?

لا يمكن لوحات الطاقة الشمسية شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مباشرة.

والسبب هو أن تقلبات الجهد الناتجة عن الألواح الشمسية كبيرة وغير مناسبة للشحن المباشر.

من أجل شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم, من الضروري استخدام دائرة منظم الجهد ودائرة إدارة شحن بطارية فوسفات الفوسفات الليثيوم المكيف.

هل يتعين عليك استخدام شاحن مصمم خصيصًا لفسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) البطاريات?

نعم, إنها.

يعد اختيار شاحن مصمم خصيصًا لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أمرًا بالغ الأهمية.

تختلف خوارزمية الشحن المطلوبة لشحن LIFEPO4 عن أنواع البطاريات الأخرى.

يمكن أن يضمن استخدام شاحن بطارية LIFEPO4 مع إعدادات الجهد والشحن المناسبة عملية شحن آمنة وفعالة.

اتصل بـ gycxsolar لمزيد من الخدمات.