Jak ładować akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe?
Jak rozładować akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe?
Przeczytaj ten artykuł, aby pomóc Ci zrozumieć tę profesjonalną wiedzę.
Budowa i zasada działania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) Bateria
Struktura baterii LiFePO4
Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) akumulatory składają się z następujących elementów:
Elektroda dodatnia, elektroda ujemna, elektrolit, separator, przewody elektrody dodatniej i ujemnej, Center Terminal, Zawór bezpieczeństwa, Pierścień pieczęciowy, i mieszkanie, itp.
W bateriach litowo-żelazowo-fosforanowych, materiałem elektrody dodatniej jest zwykle fosforan litowo-żelazowy, podczas gdy materiał elektrody ujemnej składa się głównie z materiału węglowego.
Po lewej stronie akumulatora znajduje się LiFePO4 o strukturze oliwinu, który służy jako materiał elektrody dodatniej i jest połączony z elektrodą dodatnią akumulatora za pomocą folii aluminiowej.
Środkową część akumulatora stanowi separator polimerowy, który oddziela elektrody dodatnią i ujemną, umożliwiając przejście jonów litu Li+, ale zapobiegając przejściu elektronów e-.
Po prawej stronie akumulatora znajduje się elektroda ujemna, składa się głównie z materiału węglowego (takie jak grafit), i podłączony do elektrody ujemnej akumulatora za pomocą folii miedzianej.
Właściwości strukturalne materiału elektrody dodatniej akumulatorów LFP determinują ich niższą przewodność, ale jednocześnie zapewniają materiałowi dobrą stabilność i bezpieczeństwo.
Zasada działania baterii LiFePO4
Podczas procesu ładowania akumulatorów LFP, jony litu oddzielają się od powierzchni kryształu elektrody dodatniej fosforanu litowo-żelazowego.
Następnie, napędzane siłą pola elektrycznego, przechodzi przez elektrolit i separator, i ostatecznie osadza się w grafitowej siatce elektrody ujemnej.
W tym samym czasie, elektrony przepływają z ujemnego kolektora prądu z folii miedzianej do dodatniego kolektora prądu z folii aluminiowej poprzez obwód zewnętrzny, przechodząc przez ucho elektrody i biegun akumulatora.
Służy do uzupełniania utraconego ładunku elektrody ujemnej i przywracania materiału elektrody dodatniej z fosforanu litowo-żelazowego do stanu fosforanu żelaza.
Podczas rozładowywania akumulatorów LFP, jony litu są uwalniane z grafitowej elektrody ujemnej, przejść przez elektrolit i separator, i migrują na powierzchnię kryształu elektrody dodatniej z fosforanem litowo-żelazowym.
Prąd przepływa przez obwód zewnętrzny od kolektora prądu z folii aluminiowej na elektrodzie dodatniej do kolektora prądu z folii miedzianej na elektrodzie ujemnej, w celu zrównoważenia zgromadzonego ładunku na elektrodzie dodatniej.
Jak naładować baterię lifepo4?
Zaleca się stosowanie prąd stały napięcie stałe (CCCV) tryb ładowania fosforanu litowo-żelazowego (LFP) pakiety akumulatorów.
Pierwszy, wykonać ładowanie prądem stałym, a następnie przełącz na ładowanie stałym napięciem.
Zalecane jest ładowanie prądem stałym przy współczynniku 0,3C, natomiast ładowanie stałym napięciem zaleca się ustawić na 3,65 V.
Jakie są różnice w metodach ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych i konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych??
Obydwa typy akumulatorów korzystają ze stałego prądu i stałego napięcia (CCCV) sposób ładowania, ale ich punkty odcięcia dla ładowania stałym napięciem są różne.
Napięcie nominalne akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych wynosi 3,2 V, podczas gdy napięcie odcięcia ładowania jest ustawione na 3,6 V.
W przeciwieństwie, napięcie nominalne zwykłego akumulatora litowo-jonowego wynosi 3,6 V, a napięcie odcięcia ładowania wynosi 4,2 V.
Metoda ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych
Ładowanie energią słoneczną
Ładowanie fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) akumulatorów wykorzystujących energię słoneczną jest przyjaznym dla środowiska i zrównoważonym sposobem wykorzystania energii.
Ładowanie akumulatorów Lifepo4 energią słoneczną pozwala również efektywnie zarządzać energią zgromadzoną przez panele słoneczne.
Kontroluj proces ładowania, aby zapewnić optymalny transfer energii do akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego.
Ta aplikacja jest bardzo odpowiednia dla obszarów bez połączeń z siecią, odległe regiony, oraz poszukujących przyjaznych dla środowiska rozwiązań energetycznych.
Ładowanie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych za pomocą generatora
Nie zaleca się bezpośredniego używania generatora podczas ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Ponieważ prąd wytwarzany przez generatory jest zwykle prądem przemiennym lub pulsującym prądem stałym, i akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe wymagają do ładowania stabilnego prądu stałego.
Można go konwertować i wykorzystywać za pomocą urządzeń takich jak falowniki.
Ładowanie za pomocą zasilacza sieciowego
Korzystanie z prądu przemiennego do ładowania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) akumulatorów to wygodna i niezawodna metoda.
Aby poprawić efektywność korzystania z ładowania akumulatora lifepo4 z zasilaczem, zaleca się stosowanie falowników z funkcjonalnością hybrydową.
Ten typ falownika integruje funkcję kontroli ładowania energią słoneczną i jest wyposażony w moduł ładowania AC, który może ładować akumulator poprzez generator lub sieć.
Ta metoda jest odpowiednia dla systemów zasilania podłączonego do sieci i systemów zasilania awaryjnego, zapewniając różnorodne możliwości ładowania.
Algorytm ładowania LiFePO4
Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) akumulatory są ładowane przy użyciu prądu stałego i stałego napięcia (CCCV) technologia ładowania.
Proces ładowania dzieli się na dwa główne etapy: etap ładowania prądem stałym (znany również jako etap ładowania wysokoprądowego) i etap ładowania stałym napięciem (znany również jako etap ładowania absorpcyjnego).
Przypomina to proces ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych, przy czym główną różnicą są odpowiednie parametry ustawienia napięcia.
Podczas etapu ładowania prądem stałym, ładowarka fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) akumulatory ładują się zadanym prądem i stopniowo zwiększają napięcie do zadanego napięcia ładowania.
Użytkownicy mogą ustawić wartości prądu i napięcia ładowania.
Po wejściu w etap ładowania napięciem stałym, ładowarka będzie utrzymywać stałe napięcie docelowe.
Prąd ładowania będzie się stopniowo zmniejszał w miarę zbliżania się akumulatora do pełnego naładowania.
Celem tego etapu jest osiągnięcie i utrzymanie zadanego poziomu napięcia.
W przeciwieństwie do akumulatorów ołowiowych, które mają trzy etapy ładowania i muszą być codziennie całkowicie ładowane, aby zapobiec zasiarczeniu.
Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe nie wymagają ładowania podtrzymującego ani konserwacji ładowania podtrzymującego ze względu na niski stopień samorozładowania.
W praktycznym zastosowaniu, ludzie często pytają: Zrób fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) akumulatory wymagają ładowania podtrzymującego?
Odpowiedź brzmi: nie.
To pytanie często wynika z faktu, że wiele kontrolerów ładowania zapewnia wiele opcji ustawień dla różnych typów charakterystyki chemicznej akumulatora.
Na przykład, akumulatory kwasowo-ołowiowe wymagają ładowania pływakowego.
Dlatego, często zdarza się, że sterowniki zawierają regulowane parametry ładowania pływakowego.
Jeśli nie można wyłączyć funkcji „ładowania podtrzymującego” ładowarki lifepo4, napięcie ładowania pływaka należy ustawić niżej.
Ta regulacja pomaga zapobiec zbyt wysokiemu ładowaniu akumulatora i skróceniu jego żywotności.
Jak rozładować akumulatory LiFePO4?
Poniżej przedstawiono prawidłowe kroki usuwania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4, w skrócie LFP) baterie:
Określ granicę bezpieczeństwa rozładowania:
Akumulatory LiFePO4 mają zalecany górny limit szybkości rozładowania, ogólnie w zakresie od 1°C do 3°C.
Nie przekraczaj tej szybkości rozładowania, aby uniknąć uszkodzenia akumulatora.
1C oznacza, że akumulator można rozładować w ciągu godziny, natomiast 3C oznacza, że akumulator może się rozładować 20 protokół.
Podłącz obciążenie:
Podłącz akumulator LFP do urządzenia lub obciążenia, które zamierzasz rozładować.
Zapewnij stabilne połączenie i prawidłowe dopasowanie polaryzacji (biegun dodatni podłączony do bieguna dodatniego, biegun ujemny podłączony do bieguna ujemnego).
Monitorowanie poziomu napięcia:
Podczas procesu rozładowania, używaj woltomierza do ciągłego monitorowania zmian napięcia akumulatora.
Napięcie rozładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych nie powinno być niższe niż 2,5 V na ogniwo, aby zapobiec uszkodzeniu akumulatora przez nadmierne rozładowanie.
Rozładowywanie w odpowiednim tempie:
Rozładuj zgodnie z zalecaną szybkością rozładowania (1C do 3C) i nie przekraczaj tego zakresu.
Jeśli akumulator nagrzewa się podczas procesu rozładowywania, należy zmniejszyć szybkość rozładowania.
Terminowe zakończenie wypisu:
Gdy napięcie akumulatora spadnie do zalecanego minimalnego napięcia 2,5 V na ogniwo, należy natychmiast przerwać wyładowanie.
Jeśli napięcie akumulatora jest niższe niż 2,5 V na ogniwo, może to spowodować nieodwracalne uszkodzenie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Prawidłowo przechowuj baterie:
Po wypisie, akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy należy przechowywać w chłodnym i suchym miejscu.
Należy unikać przechowywania akumulatora przez dłuższy czas w stanie całkowicie naładowanym lub całkowicie rozładowanym. Optymalna pojemność przechowywania wynosi ok 50%.
Jak przedłużyć żywotność fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) baterie?
Do akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, ze względu na ich wyjątkowe działanie, istnieją wysokie wymagania dotyczące konsystencji poszczególnych komórek.
Jeśli którykolwiek akumulator w grupie różni się od pozostałych akumulatorów, może to poważnie wpłynąć na wydajność całego zestawu akumulatorów.
Na żywotność akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych wpływają różne czynniki, takie jak jakość, specyfikacje, Częstotliwość użytkowania, oraz metody ładowania i rozładowywania samego akumulatora.
Dlatego, podczas korzystania z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, należy zwrócić uwagę na prawidłowe metody obsługi i konserwacji.
Ogranicz niepotrzebne straty i wydłuż żywotność baterii.
Zapobiegaj przeładowaniu i nadmiernemu rozładowaniu akumulatorów
Baterie litowo-jonowe są bardzo wrażliwe na przeładowanie i nadmierne rozładowanie, dlatego zaleca się unikanie ładowania akumulatora 100% lub rozładowując go poniżej 20%.
Zaleca się rozpoczęcie ładowania, gdy poziom naładowania baterii spadnie do ok 30%, i staraj się utrzymać poziom naładowania baterii w zakresie 40-80%.
Pomaga to wydłużyć cykl życia akumulatora.
Rozsądnie kontroluj czas ładowania
Nie zaleca się ładowania przez długi czas. Zaleca się stosowanie oryginalnej ładowarki lifepo4 lub markowej ładowarki spełniającej specyfikacje.
Po pełnym naładowaniu baterii, należy natychmiast odłączyć zasilanie.
Utrzymuj czystość akumulatora
Regularnie czyść powierzchnię akumulatora, aby usunąć kurz i brud.
Zapobiegaj przedostawaniu się zanieczyszczeń do wnętrza baterii i wpływaniu na jej żywotność.
Unikaj wpływu ekstremalnych temperatur na akumulatory
Ekstremalne temperatury są szkodliwe dla akumulatorów litowo-jonowych, ponieważ zbyt wysoka lub zbyt niska wartość może skrócić żywotność baterii.
Staraj się utrzymywać temperaturę akumulatora w idealnym zakresie 5 Do 35 stopni Celsjusza.
Unikaj ściskania baterii ciężkimi przedmiotami
Ze względu na cienką powłokę akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, konieczne jest zapobieganie ściskaniu lub zgniataniu akumulatorów przez ciężkie przedmioty.
Unikaj powodowania deformacji baterii lub wewnętrznych zwarć.
Regularna konserwacja akumulatorów
Regularnie konserwuj akumulator, łącznie ze sprawdzeniem stanu mocowania połączeń akumulatora, czyszczenie zacisków akumulatora, i sprawdzenie linii połączeniowych.
Te środki konserwacyjne pomagają utrzymać wydajność baterii i wydłużyć jej żywotność.
Użyj odpowiedniej ładowarki
Używaj ładowarki przeznaczonej specjalnie do akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Niedopasowanie prądu i napięcia ładowarki i akumulatora może spowodować uszkodzenie akumulatora i skrócenie jego żywotności.
Dlatego, konieczne jest użycie legalnej i dedykowanej ładowarki do akumulatorów Lifepo.
Nie mieszaj różnych marek i modeli ładowarek lifepo4.
Jaki jest prąd ładowania LifePo4?
Standardowy prąd ładowania:
Standardowy lub zalecany prąd ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych wynosi zazwyczaj od 0,2°C do 1°C.
Na przykład, dla akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego o pojemności 100Ah, standardowy zakres prądu ładowania może wynosić 20A (0.2C) do 100a (1C).
Szybkie ładowanie prąd:
W porównaniu z innymi akumulatorami litowo-jonowymi, Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe wytrzymują wyższe prądy ładowania.
Prąd szybkiego ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych wynosi zazwyczaj od 1°C do 3°C.
Dlatego, ten sam akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy o pojemności 100 Ah można szybko ładować prądem o natężeniu od 100 A (1C) do 300A (3C).
Zrównoważone ładowanie:
Podczas procesu ładowania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) baterie, ładowanie zrównoważone jest wymagane, aby zapewnić równomierne ładowanie każdego akumulatora w pakiecie akumulatorów.
Prąd w przypadku ładowania zbalansowanego wynosi zazwyczaj od 0,1°C do 0,2°C.
Do akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego o pojemności 100 Ah, zrównoważony prąd ładowania powinien być ustawiony pomiędzy 10A (0.1C) i 20A (0.2C).
Ładowanie podtrzymujące:
Po całkowitym naładowaniu akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego, W celu utrzymania stanu pełnego naładowania akumulatora można zastosować prąd ładowania podtrzymującego w zakresie od 0,01°C do 0,05°C.
Do akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego o pojemności 100 Ah, prąd ładowania podtrzymującego powinien być kontrolowany w zakresie 1A (0.01C) i 5A (0.05C).
Metoda ładowania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) akumulator
Metoda ładowania stałym napięciem
Podczas ładowania stałym napięciem, ładowarka lifepo utrzymuje stałe napięcie wyjściowe.
Gdy zmienia się stan naładowania akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego, prąd ładowania zostanie automatycznie dostosowany.
Jeśli ustawione napięcie stałe jest odpowiednie, ta metoda ładowania może zapewnić pełne naładowanie akumulatora, minimalizując jednocześnie w największym możliwym stopniu wytwarzanie gazu i utratę wody.
Jednakże, ze względu na to, że ta metoda ładowania opiera się wyłącznie na zmianach napięcia akumulatora, nie może w pełni odzwierciedlać stanu naładowania akumulatora.
Jeśli początkowy prąd ładowania jest zbyt wysoki, może to spowodować uszkodzenie akumulatora.
Dlatego, metoda ładowania stałym napięciem jest rzadko stosowana w zastosowaniach praktycznych.
Metoda ładowania prądem stałym
Podczas procesu ładowania, stały prąd ładowania jest utrzymywany poprzez regulację napięcia wyjściowego.
W ramach tej metody ładowania, prędkość ładowania jest stosunkowo łagodna, a metoda kontroli stosunkowo prosta.
Jednakże, ze względu na stopniowe zmniejszanie się prądu, jaki akumulatory litowe mogą przyjąć podczas procesu ładowania, zdolność akumulatora do przyjmowania prądu ładowania maleje w późniejszych etapach ładowania, co prowadzi do znacznego spadku efektywności ładowania.
Zaletą tej metody jest prostota obsługi, łatwe do wdrożenia, i wygodny do obliczenia kwoty ładowania.
Metoda ładowania stałym prądem i napięciem:
Ta technologia ładowania łączy w sobie dwa podstawowe tryby ładowania.
Pierwszy etap wykorzystuje ładowanie prądem stałym, aby zapobiec nadmiernemu prądowi podczas początkowego etapu ładowania, jakie mogą wystąpić w początkowej fazie ładowania stałym napięciem.
Drugi etap polega na przejściu na ładowanie stałym napięciem, aby zapobiec problemom z przeładowaniem, które mogą wynikać z ładowania prądem stałym.
Zestawy akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, jak inne typy szczelnych akumulatorów, wymagają ścisłej kontroli podczas ładowania, aby uniknąć przeładowania.
Ponieważ może to spowodować uszkodzenie akumulatora.
Akumulatory LFP zwykle przyjmują strategię ładowania stałym prądem, a następnie stałym napięciem.
Ładowanie siekające/modulacja szerokości impulsu (PWM) sposób ładowania:
W tej technologii ładowania, prąd jest kontrolowany poprzez modulację szerokości impulsu.
Prąd dostarczany przez źródło prądu stałego pozostaje stały, tworząc cykl okresowy poprzez kontrolowanie czasu włączania i wyłączania tranzystora przełączającego.
Zaletą tej metody jest to, biorąc pod uwagę czas wymagany do wytworzenia jonów i reakcji wewnątrz akumulatora, ciągłe ładowanie może ograniczyć maksymalną pojemność akumulatora.
Po okresie ładowania, ustaw stopień, aby wyłączyć ładowanie, umożliwiając jonom wytwarzanym wewnątrz akumulatora czas na dyfuzję, co jest równoznaczne z zapewnieniem akumulatorowi okresu „spoczynku” i „absorpcji”.
Takie podejście może znacznie poprawić wydajność ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Często Zadawane Pytania
Jaka jest najlepsza praktyka ładowania fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) baterie?
Najlepszym sposobem ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych jest użycie specjalnie zaprojektowanej ładowarki do akumulatorów LFP.
Ta ładowarka może zapewnić odpowiednie napięcie i algorytm ładowania, zapewniając sprawne i bezpieczne ładowanie akumulatorów.
Czy można wykorzystać energię słoneczną do ładowania fosforanu litowo-żelazowego? (LiFePO4) baterie?
Panele słoneczne nie mogą bezpośrednio ładować akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.
Powodem jest to, że wahania napięcia generowane przez panele słoneczne są duże i nie nadają się do bezpośredniego ładowania.
Do ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, konieczne jest zastosowanie obwodu regulatora napięcia i dostosowanego obwodu sterującego ładowaniem akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego.
Czy trzeba używać ładowarki specjalnie zaprojektowanej dla fosforanu litowo-żelazowego? (LiFePO4) baterie?
Tak, to jest.
Wybór ładowarki zaprojektowanej specjalnie do akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych ma kluczowe znaczenie.
Algorytm ładowania wymagany do ładowania lifepo4 różni się od algorytmu innych typów akumulatorów.
Korzystanie z ładowarki lifepo4 o odpowiednim napięciu i ustawieniach ładowania może zapewnić bezpieczny i wydajny proces ładowania.
Skontaktuj się z GycxSolar, aby uzyskać więcej usług.
