إذا كنت تستخدم أ LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم) بطارية, من الضروري معرفة كيفية شحن بطارية LiFePO4 بشكل صحيح لضمان بقاء البطارية في أفضل حالة لأطول فترة ممكنة. هذا لا يحسن الأداء فقط, ولكنه يحمي أيضًا استثمارك.
في هذا الدليل, سنغطي أساسيات شحن بطارية الليثيوم, بما في ذلك كيفية شحن وتفريغ بطارية Lifepo4 ونوع الشاحن الذي يجب أن تفكر في استخدامه.
هيكل ومبدأ بطارية LiFePO4
هيكل بطارية LiFePO4
بطارية LIFEPO4, وهي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد, يتكون بشكل رئيسي من القطب الموجب, القطب السلبي, المنحل بالكهرباء, غشاء, الخيوط الإيجابية والسلبية, محطة مركز, صمام الأمان, خاتم الختم, السكن وأجزاء أخرى.
من حيث المواد القطب, القطب الموجب لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد هو فوسفات حديد الليثيوم, والقطب السالب عادة ما يكون مادة كربونية.
من التخطيط الهيكلي, يتم توصيل هيكل الزبرجد الزيتوني للقطب الموجب LiFePO4 الموجود على اليسار بالقطب الموجب للبطارية بواسطة رقائق الألومنيوم, مما يسهل نقل تهمة. يفصل غشاء البوليمر الموجود في المنتصف الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة, السماح لأيونات الليثيوم (لي+) للمرور, منع الإلكترونات (ه-) من المرور, وضمان التفاعل الكهروكيميائي الطبيعي. على اليمين يوجد قطب كهربائي سلبي مصنوع من الكربون (الجرافيت), والتي يتم توصيلها بالقطب السالب للبطارية بواسطة رقاقة نحاسية توفر قناة لتوصيل الإلكترونات.
فضلاً عن ذلك, تحدد الخصائص الهيكلية لمواد الكاثود الخاصة ببطارية LFP الموصلية المنخفضة للمادة نفسها, وكذلك أداء الاستقرار والسلامة للمادة.
مبدأ بطارية LiFePO4
يعد شحن وتفريغ خلايا LFP تفاعلًا كهروكيميائيًا معقدًا ومرتبًا. أثناء الشحن, تهاجر أيونات الليثيوم من سطح بلورة فوسفات حديد الليثيوم الموجبة إلى المنحل بالكهرباء, تمر عبر الحجاب الحاجز تحت تأثير قوة المجال الكهربائي, الهجرة من خلال المنحل بالكهرباء وتضمين في شعرية الجرافيت.
في نفس الوقت, تتدفق الإلكترونات عبر الموصل إلى مجمع رقائق الألومنيوم الموجب, من خلال الأذن القطبية, قطب البطارية, الدائرة الخارجية, القطب السلبي, تدفق الأذن القطب السالب إلى مجمع رقائق النحاس السلبي, وأخيرًا إلى شحنة توازن القطب السالب من الجرافيت, ويتم تحويل فوسفات حديد الليثيوم إلى فوسفات الحديد بعد إزالة أيون الليثيوم.
في العملية المعاكسة, تهرب أيونات الليثيوم من بلورة الجرافيت, أدخل المنحل بالكهرباء, وتهاجر عبر الحجاب الحاجز إلى سطح بلورة فوسفات حديد الليثيوم وتنغرس في شبكتها.
في نفس الوقت, تتدفق الكهرباء عبر الموصل إلى مجمع رقائق النحاس السالب, بدوره من خلال الأذن, قطب البطارية السالب, الدائرة الخارجية, القطب الموجب, الأذن الإيجابية, التدفق إلى مجمع رقائق الألومنيوم الإيجابي, ثم إلى شحنة التوازن الإيجابية لفوسفات الحديد الليثيوم, أكمل التفريغ.
الطريقة الصحيحة لتفريغ بطاريات LiFePO4?
LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم, LFP) البطارية في عملية الاستخدام, عملية التفريغ الصحيحة مهمة جدا. فيما يلي الخطوات اللازمة لتفريغ LiFePO4 بشكل صحيح (LFP) بطارية:
1. تحديد معدل التفريغ الآمن: تتمتع بطاريات LiFePO4 بأقصى معدل تفريغ موصى به, عادة بين 1C و3C. لا تقم بتفريغ أكثر من هذا المعدل لمنع تلف البطارية. 1يعني C هنا أن البطارية يمكن أن تفرغ بمعدل يتم استنفاده بالكامل بداخلها 1 ساعة. 3C يعني أنه يمكن أن تنفد الطاقة منه خلال ثلث ساعة.
2. قم بتوصيل حمولة التفريغ: قم بتوصيل بطارية LiFePO4 بالجهاز أو قم بتحميلها ليتم تفريغها. عند الاتصال, تأكد من أن الاتصال قوي وموثوق, وقطبية البطارية صحيحة, إنه, يتم توصيل القطب الموجب بالقطب الموجب, ويتم توصيل القطب السالب بالقطب السالب.
3. مراقبة الجهد في الوقت الحقيقي: في عملية تفريغ البطارية, يجب استخدام الفولتميتر لمراقبة جهد البطارية بشكل مستمر. لأن جهد التفريغ لبطاريات LiFePO4 له حد أدنى, يجب ألا يقل جهد كل بطارية عن 2.5 فولت, وإلا فإنه سوف يسبب التفريغ المفرط, مما سيؤدي إلى تلف البطارية.
4. التحكم في معدل التفريغ: قم بتفريغ البطارية وفقًا لمعدل التفريغ الآمن الموصى به من 1 درجة مئوية إلى 3 درجة مئوية, لا تتجاوز المعدل. إذا أصبحت البطارية ساخنة أثناء التفريغ, يجب تقليل معدل التفريغ في الوقت المناسب لضمان سلامة البطارية.
5. وقف التفريغ في الوقت المناسب: عندما يصل جهد البطارية إلى الحد الأدنى الموصى به وهو 2.5 فولت لكل بطارية, يجب أن يتوقف التفريغ على الفور. بمجرد أن ينخفض جهد كل بطارية عن 2.5 فولت, فمن الممكن أن تتسبب في تلف دائم لبطارية LiFePO4.
6. قم بتخزين البطارية بشكل صحيح: بعد التفريغ, قم بتخزين بطارية LiFePO4 في مكان بارد وجاف. في نفس الوقت, فمن الضروري تجنب التخزين في حالة الشحن الكامل أو التفريغ الكامل للبطارية, وحالة التخزين المثالية هي أن يتم الحفاظ على حالة شحن البطارية عند حوالي 50%.
كيفية شحن بطارية ليثيوم فوسفات?
يوصى باستخدام بطارية ليثيوم فوسفات الحديد في وضع الشحن CCCV, إنه, الشحن الحالي المستمر أولا, وشحن الجهد المستمر في وقت لاحق. يوصى بضبط تيار الشحن المستمر على 0.3C وجهد الشحن الثابت على 3.65V.
الفرق بين بطاريات LFP (بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد) وشواحن بطاريات الليثيوم أيون
بطارية LFP وبطارية ليثيوم أيون عند الشحن, لهم في أول ثابت الحالي والجهد المستمر (CCCV), ولكن كلا من فرق نقطة الضغط المستمر: بطارية ليثيوم فوسفات الحديد: الجهد الاسمي 3.2 الخامس, تهمة قطع الجهد من 3.6 الخامس. بطارية ليثيوم عادية: الجهد الاسمي 3.6 الخامس, تهمة قطع الجهد من 4.2 الخامس. هكذا, لا يمكن استخدام نوعين من شاحن البطاريات بشكل عشوائي, وإلا فإنه قد يسبب ضررا للبطارية.
هل يمكن شحن بطارية LiFePO4 باستخدام الطاقة الشمسية
لا يمكن للوحة الشمسية شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد مباشرة, لأن جهد الألواح الشمسية غير مستقر, وتحتاج بطارية ليثيوم فوسفات الحديد إلى جهد ثابت للشحن. وذلك لتحقيق استخدام الطاقة الشمسية لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد, من الضروري أن تكون مجهزة بدائرة منظم الجهد ودائرة شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد المقابلة.
استخدم مولدًا لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
لا يستطيع المولد شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد مباشرة, لأن الكهرباء المنبعثة من المولد هي تيار متناوب أو تيار نبضي مباشر, ويجب شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بالتيار المباشر المنظم. لذلك, عند استخدام المولد لشحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد, فمن الضروري تصحيح وتنظيم الكهرباء المنبعثة من المولد أولاً, ومن ثم تحويله إلى تيار مباشر منظم يلبي متطلبات شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد قبل إجراء الشحن.
كيفية إطالة عمر بطارية LiFePO4?
تتكون بطارية الطاقة من مجموعة بطاريات, والذي يتم تحقيقه بواسطة سلسلة بطارية واحدة ومتوازية. تحتوي حزمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد على متطلبات عالية لتماسك خلية واحدة, وستنخفض كفاءة مجموعة البطارية إذا كان هناك اختلاف في البطارية.
فضلاً عن ذلك, يتأثر عمر دورة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بجودة البطارية, تحديد, تواتر الاستخدام, طرق الشحن والتفريغ. لذلك, عند استخدام بطاريات حديد الليثيوم, انتبه إلى الاستخدام والصيانة لتقليل الخسائر غير الضرورية, ومن ثم إطالة عمر دورة البطارية. فيما يلي طرق واقتراحات محددة:
1 .تجنب الشحن الزائد والتفريغ: تعتبر بطاريات الليثيوم أيون حساسة بشكل خاص للشحن الزائد والتفريغ, لذلك تجنب شحن أكثر من 100% أو التفريغ أقل من 20%. يوصى بالشحن عندما ينخفض مستوى البطارية إلى حوالي 30%. الحفاظ على شحن البطارية بين 40-80% يساعد على إبطاء فقدان عمر دورة البطارية.
2. التحكم في وقت الشحن: يجب ألا يكون وقت الشحن طويلاً جدًا, يوصى باستخدام الشاحن الأصلي أو شاحن العلامة التجارية القياسية للشحن. عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل, قطع التيار الكهربائي في الوقت المناسب.
3. حافظ على نظافة البطارية: غالبًا ما تقوم بتنظيف الغبار والأوساخ الموجودة على سطح البطارية لمنع دخول الغبار والحطام إلى البطارية والتأثير على عمر البطارية.
4. تجنب بيئة درجة الحرارة العالية والمنخفضة: بيئة درجة الحرارة العالية والمنخفضة لها تأثير معين على بطاريات الليثيوم أيون, درجة الحرارة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا ستؤدي إلى تقصير عمر البطارية, يجب تجنب تعريض البطارية لدرجة حرارة عالية أو منخفضة, حافظ على درجة حرارة البطارية بين 5-35 درجة مئوية.
5 لمنع الأضرار الجسيمة: غلاف بطارية الليثيوم الحديد رقيق بشكل عام, يجب تجنب التعرض للضغط أو التدحرج بواسطة أشياء ثقيلة, لمنع تشوه البطارية أو ماس كهربائي داخلي.
6. صيانة منتظمة: الصيانة الدورية والصيانة للبطارية, مثل التحقق من تثبيت موصل البطارية, تنظيف محطة البطارية, فحص كابل البطارية, إلخ., يمكن أن يحافظ على البطارية في حالة جيدة ويطيل عمر الخدمة.
7. استخدم شاحنًا خاصًا: تأكد من استخدام شاحن خاص لبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. التيار والجهد للشاحن غير متطابقين, فمن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى إتلاف البطارية والتأثير على عمر البطارية, لا تخلط بين بطاريات الليثيوم القديمة والجديدة أو نماذج مختلفة من أجهزة شحن بطاريات الليثيوم.
ما هو تيار الشحن من LIFEPO4?
تيار الشحن الموصى به لـ LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم) ستختلف البطاريات وفقًا لحجم البطارية المحدد وسيناريو التطبيق, ولكن فيما يلي بعض الإرشادات العامة الحالية للشحن:
1. تيار الشحن القياسي: عادةً ما يتراوح تيار الشحن القياسي أو الموصى به لبطاريات LiFePO4 من 0.2 درجة مئوية إلى 1 درجة مئوية. على سبيل المثال, النطاق الحالي للشحن القياسي لبطارية 100Ah LiFePO4 هو 20A (0.2ج) إلى 100A (1ج).
2. شحن سريع التيار: مقارنة بالتركيب الكيميائي لبطاريات الليثيوم أيون الأخرى, يمكن لبطاريات LiFePO4 أن تتحمل تيار شحن أعلى. يتراوح تيار الشحن السريع عمومًا بين 1C و3C. لا يزال مع بطارية 100Ah LiFePO4, لتحقيق سرعة شحن أسرع, يمكن شحنه عند 100 أمبير (1ج) إلى 300A (3ج) حاضِر.
3. توازن الشحن الحالي: يجب أن تكون بطاريات LiFePO4 متوازنة أثناء عملية الشحن لضمان إمكانية شحن جميع البطاريات بالتساوي. في الظروف الطبيعية, تيار شحن التوازن حوالي 0.1C إلى 0.2C. لبطارية 100Ah LiFePO4, يتراوح تيار شحن التوازن من 10A (0.1ج) إلى 20 أ (0.2ج).
وضع الشحن لحزمة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
هناك مجموعة متنوعة من طرق الشحن لحزم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد, ولكل منها خصائصها الخاصة وسيناريوهات التطبيق, على النحو التالي:
شحن الجهد المستمر: عند الشحن, الجهد الناتج من مصدر الطاقة ثابت, ويتم ضبط التيار تلقائيًا وفقًا لحالة شحن البطارية. يمكن شحن قيمة الضغط الثابت المناسبة بالكامل وتقليل فقدان الماء في الهواء. لكن, النظر فقط في الجهد, من الصعب أن تعكس حالة الشحن الشاملة, والتيار الأولي كبير والبطاريات الضعيفة أقل استخدامًا.
الشحن الحالي المستمر: اضبط جهد الخرج للحفاظ على التيار ثابتًا, سرعة منخفضة, تحكم بسيط. لكن, تنخفض السعة الحالية المقبولة لحزمة بطارية الليثيوم تدريجياً عند الشحن, ومعدل الاستخدام الحالي منخفض في المرحلة اللاحقة. لكن, إنه سهل التشغيل, سهل التنفيذ, وجيدة لحساب القدرة.
شحن التيار المستمر والجهد المستمر: الجمع بين طريقتي التيار المستمر والجهد المستمر. أول تيار ثابت لتجنب الجهد المستمر، التيار الأولي كبير, ثم الجهد المستمر لمنع الشحن الحالي المستمر. يجب التحكم في شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد, لا يمكن الإفراط في الشحن, بطارية LFP بشكل عام أولًا تيارًا ثابتًا ثم جهدًا محدودًا.
شحن المروحية: وضع المروحية, مصدر التيار المستمر الحالي دون تغيير, تبديل توصيل الأنبوب, خارج الدورة. يستغرق توليد أيونات البطارية المشحونة خارجيًا وقتًا, الشحن المستمر أو انخفاض القدرة المحتملة. بعد الشحن, تتم إضافة وقت إيقاف التشغيل للسماح بانتشار الأيونات, والتي يمكن أن تحسن معدل استخدام البطارية وتأثير الشحن.
خاتمة
يضمن شحن بطارية LiFePO4 بشكل صحيح حصولك على أقصى استفادة منها. عن طريق اختيار الشاحن المناسب, باتباع الإجراءات المناسبة, وتجنب الأخطاء الشائعة, يمكنك الاعتماد على الكهرباء الموثوقة لسنوات قادمة.
في GYCX Solar, نحن ملتزمون بتزويدك بحلول الطاقة المتطورة من خلال مجموعتنا الواسعة من بطاريات الليثيوم وأجهزة الشحن.
