Como carregar baterias de fosfato de ferro-lítio?
Como descarregar baterias de fosfato de ferro-lítio?
Leia este artigo para ajudá-lo a entender esses conhecimentos profissionais.
Princípio de construção e funcionamento do fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) Bateria
Estrutura da bateria LiFePO4
Fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) as baterias consistem nos seguintes componentes:
Eletrodo positivo, eletrodo negativo, eletrólito, separador, fios de eletrodo positivo e negativo, terminal central, válvula de segurança, anel de vedação, e moradia, etc..
Em baterias de fosfato de ferro-lítio, o material do eletrodo positivo geralmente é fosfato de ferro-lítio, enquanto o material do eletrodo negativo é principalmente material de carbono.
No lado esquerdo da bateria está LiFePO4 com estrutura de olivina, que serve como material do eletrodo positivo e é conectado ao eletrodo positivo da bateria através de folha de alumínio.
A parte central da bateria é um separador de polímero, que separa os eletrodos positivos e negativos, permitindo a passagem de íons de lítio Li +, mas impedindo a passagem de elétrons e-.
No lado direito da bateria está o eletrodo negativo, composto principalmente de material de carbono (como grafite), e conectado ao eletrodo negativo da bateria através de folha de cobre.
As características estruturais do material do eletrodo positivo das baterias LFP determinam sua menor condutividade, mas ao mesmo tempo dota o material de boa estabilidade e desempenho de segurança.
Princípio da bateria LiFePO4
Durante o processo de carregamento das baterias LFP, íons de lítio se destacam da superfície do cristal do eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio.
Posteriormente, impulsionado pela força do campo elétrico, passa através do eletrólito e do separador, e finalmente incorpora na rede do eletrodo negativo de grafite.
Ao mesmo tempo, elétrons fluem do coletor de corrente negativo de folha de cobre para o coletor de corrente positivo de folha de alumínio através de um circuito externo, passando pela orelha do eletrodo e pelo pólo da bateria.
Usado para repor a carga perdida do eletrodo negativo e restaurar o material do eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio ao seu estado de fosfato de ferro.
Durante a descarga das baterias LFP, íons de lítio são liberados do eletrodo negativo de grafite, passar através do eletrólito e do separador, e migrar para a superfície do cristal do eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio.
A corrente flui através de um circuito externo do coletor de corrente de folha de alumínio no eletrodo positivo para o coletor de corrente de folha de cobre no eletrodo negativo, para equilibrar a carga acumulada no eletrodo positivo.
Como carregar a bateria lifepo4?
É recomendado usar corrente constante tensão constante (CCCV) modo de carregamento para fosfato de ferro-lítio (LFP) baterias.
Primeiro, realizar carregamento de corrente constante, e depois mude para carregamento de tensão constante.
O carregamento de corrente constante é recomendado a uma proporção de 0,3C, enquanto o carregamento de tensão constante é recomendado para ser definido em 3,65V.
Quais são as diferenças nos métodos de carregamento entre baterias de fosfato de ferro-lítio e baterias convencionais de íon-lítio?
Ambos os tipos de baterias usam corrente constante e tensão constante (CCCV) Método de carregamento, mas seus pontos de corte para carregamento de tensão constante são diferentes.
A tensão nominal das baterias de fosfato de ferro-lítio é 3,2V, enquanto a tensão de corte de carga está definida para 3,6V.
Em contraste, a tensão nominal de uma bateria normal de íon de lítio é 3,6V, e a tensão de corte de carregamento é 4,2V.
Método de carregamento de baterias de fosfato de ferro-lítio
Carregando com energia solar
Carregando fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias através da energia solar é uma forma ambientalmente correta e sustentável de utilização de energia.
Carregar baterias Lifepo4 com energia solar também pode gerenciar com eficiência a energia coletada pelos painéis solares.
Controle o processo de carregamento para garantir a transferência ideal de energia para a bateria de fosfato de ferro-lítio.
Esta aplicação é altamente adequada para áreas sem conexões de rede, regiões remotas, e aqueles que procuram soluções energéticas amigas do ambiente.
Carregando baterias de fosfato de ferro-lítio com um gerador
Não é aconselhável usar um gerador diretamente ao carregar baterias de fosfato de ferro-lítio.
Porque a eletricidade gerada pelos geradores é geralmente de corrente alternada ou corrente contínua pulsante, e baterias de fosfato de ferro-lítio requerem corrente contínua estável para carregar.
Pode ser convertido e usado através de dispositivos como inversores.
Carregando com fonte de alimentação CA
Usando energia CA para carregar fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias é um método conveniente e confiável.
Para melhorar a eficácia do uso de carga da bateria lifepo4 com fonte de alimentação, recomenda-se a utilização de inversores com funcionalidade híbrida.
Este tipo de inversor integra função de controle de carregamento solar e está equipado com um módulo de carregamento CA, que pode carregar a bateria através de um gerador ou rede.
Este método é adequado para sistemas de energia de reserva conectados à rede e de emergência., fornecendo diversas opções de carregamento.
Algoritmo de carregamento LiFePO4
Fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) as baterias são carregadas usando corrente constante tensão constante (CCCV) tecnologia de carregamento.
O processo de carregamento é dividido em duas etapas principais: estágio de carregamento de corrente constante (também conhecido como estágio de carregamento de alta corrente) e estágio de carregamento de tensão constante (também conhecido como estágio de carregamento de absorção).
Isto é semelhante ao processo de carregamento de baterias de chumbo-ácido, com a principal diferença sendo seus respectivos parâmetros de configuração de tensão.
Durante o estágio de carregamento de corrente constante, o carregador de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) as baterias carregam a uma corrente predefinida e aumentam gradualmente a tensão até a tensão de carga predefinida.
Os usuários podem definir os valores de corrente e tensão de carga.
Depois de entrar no estágio de carregamento de tensão constante, o carregador manterá uma tensão alvo constante.
A corrente de carga diminuirá gradualmente à medida que a bateria se aproxima da carga total.
O objetivo desta etapa é atingir e manter o nível de tensão predefinido.
Ao contrário das baterias de chumbo-ácido, que têm três estágios de carregamento e precisam ser totalmente carregados todos os dias para evitar sulfatação.
As baterias de fosfato de ferro-lítio não requerem carga lenta ou manutenção de carga flutuante devido à sua baixa taxa de autodescarga.
Em uso prático, as pessoas costumam perguntar: Faça fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias precisam de carregamento flutuante?
A resposta é não.
Esta questão geralmente se deve ao fato de que muitos controladores de carregamento oferecem múltiplas opções de configurações para diferentes tipos de características químicas da bateria..
Por exemplo, baterias de chumbo-ácido requerem carga flutuante.
Portanto, também é comum que os controladores incluam parâmetros de carga flutuante ajustáveis.
Se a função de “carregamento flutuante” do carregador de bateria lifepo4 não puder ser desligada, a tensão de carga flutuante deve ser ajustada mais baixa.
Este ajuste ajuda a evitar que a bateria carregue muito alto e evita a redução da vida útil da bateria.
Como descarregar baterias LiFePO4?
A seguir estão as etapas corretas para descarregar fosfato de ferro-lítio (LiFePO4, abreviado como LFP) baterias:
Determine o limite de segurança de descarga:
As baterias LiFePO4 têm um limite superior recomendado para taxa de descarga, geralmente dentro da faixa de 1C a 3C.
Não exceda esta taxa de descarga para evitar danificar a bateria.
1C significa que a bateria pode ser descarregada em uma hora, enquanto 3C significa que a bateria pode ser descarregada dentro 20 minutos.
Conectar carga:
Conecte a bateria LFP ao dispositivo ou carga que você pretende descarregar.
Garanta uma conexão estável e correspondência de polaridade correta (pólo positivo conectado ao pólo positivo, pólo negativo conectado ao pólo negativo).
Monitoramento do nível de tensão:
Durante o processo de alta, use um voltímetro para monitorar continuamente as mudanças de tensão da bateria.
A tensão de descarga das baterias de fosfato de ferro-lítio não deve ser inferior a 2,5 V por célula para evitar danos por descarga excessiva à bateria..
Descarregue a uma taxa apropriada:
Descarregue de acordo com a taxa de descarga recomendada (1C a 3C) e não exceda esse intervalo.
Se a bateria aquecer durante o processo de descarga, a taxa de descarga deve ser reduzida.
Rescisão oportuna da alta:
Quando a tensão da bateria cai para a tensão mínima recomendada de 2,5 V por célula, a descarga deve ser interrompida imediatamente.
Se a tensão da bateria for inferior a 2,5 V por célula, pode causar danos irreversíveis às baterias de fosfato de ferro-lítio.
Armazene as baterias adequadamente:
Após a descarga, a bateria de fosfato de ferro-lítio deve ser armazenada em ambiente fresco e seco.
Evite armazenar a bateria por muito tempo totalmente carregada ou completamente vazia. A capacidade ideal de armazenamento é de cerca de 50%.
Como prolongar a vida útil do fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias?
Para baterias de fosfato de ferro-lítio, devido ao seu desempenho único, existem altos requisitos para a consistência de células individuais.
Se alguma bateria do grupo for diferente de outras baterias, isso pode afetar seriamente o desempenho de toda a bateria.
O ciclo de vida das baterias de fosfato de ferro-lítio é influenciado por vários fatores, como a qualidade, especificações, frequência de uso, e métodos de carga e descarga da própria bateria.
Portanto, ao usar baterias de fosfato de ferro-lítio, atenção deve ser dada aos métodos corretos de operação e manutenção.
Reduza perdas desnecessárias e prolongue a vida útil da bateria.
Evite sobrecarga e descarga excessiva de baterias
As baterias de íon de lítio são altamente sensíveis à sobrecarga e descarga excessiva, por isso é aconselhável evitar carregar a bateria até 100% ou descarregando-o abaixo 20%.
Recomenda-se iniciar o carregamento quando o nível da bateria cair para cerca de 30%, e tente manter o nível da bateria dentro da faixa de 40-80%.
Isso ajuda a prolongar o ciclo de vida da bateria.
Controle razoavelmente o tempo de carregamento
Não é aconselhável carregar por muito tempo. Recomenda-se usar o carregador de bateria original lifepo4 ou um carregador de marca que atenda às especificações.
Assim que a bateria estiver totalmente carregada, a energia deve ser desligada imediatamente.
Mantenha a limpeza da bateria
Limpe regularmente a superfície da bateria para remover poeira e sujeira.
Evite que impurezas entrem no interior da bateria e afetem sua vida útil.
Evite o impacto de temperaturas extremas nas baterias
Temperaturas extremas são prejudiciais às baterias de íon de lítio, pois ser muito alto ou muito baixo pode reduzir a vida útil da bateria.
Tente manter a temperatura da bateria dentro da faixa ideal de 5 para 35 graus Celsius.
Evite apertar a bateria com objetos pesados
Devido à fina casca das baterias de fosfato de ferro-lítio, é necessário evitar que as baterias sejam espremidas ou esmagadas por objetos pesados.
Evite causar deformação da bateria ou curto-circuitos internos.
Manutenção regular de baterias
Faça a manutenção regular da bateria, incluindo a verificação do status de fixação das conexões da bateria, limpando os terminais da bateria, e inspecionando as linhas de conexão.
Estas medidas de manutenção ajudam a manter o desempenho da bateria e a prolongar a sua vida útil.
Use um carregador adequado
Use um carregador projetado especificamente para baterias de fosfato de ferro-lítio.
A incompatibilidade entre a corrente e a tensão do carregador e da bateria pode danificar a bateria e reduzir sua vida útil.
Portanto, é essencial usar um carregador de bateria lifepo legítimo e dedicado.
Não misture diferentes marcas ou modelos de carregador lifepo4.
Qual é a corrente de carregamento do LifePo4?
Corrente de carga padrão:
A corrente de carga padrão ou recomendada para baterias de fosfato de ferro-lítio é geralmente entre 0,2C e 1C.
Por exemplo, para uma bateria de fosfato de ferro-lítio com capacidade de 100Ah, a faixa de corrente de carga padrão pode ser 20A (0.2C) a 100a (1C).
Corrente de carregamento rápido:
Comparado com outras baterias de íon de lítio, baterias de fosfato de ferro-lítio podem suportar correntes de carga mais altas.
A corrente de carga rápida das baterias de fosfato de ferro-lítio está geralmente entre 1C e 3C.
Portanto, a mesma bateria de fosfato de ferro-lítio de 100Ah pode ser carregada rapidamente com correntes variando de 100A (1C) a 300a (3C).
Carregamento equilibrado:
Durante o processo de carregamento de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias, o carregamento balanceado é necessário para garantir o carregamento uniforme de cada bateria na bateria.
A corrente para carregamento balanceado é geralmente entre 0,1C e 0,2C.
Para uma bateria de fosfato de ferro-lítio com capacidade de 100Ah, a corrente de carga balanceada deve ser definida entre 10A (0.1C) e 20A (0.2C).
Carregamento lento:
Depois que a bateria de fosfato de ferro-lítio estiver totalmente carregada, uma corrente de carga lenta de 0,01C a 0,05C pode ser usada para manter o estado totalmente carregado da bateria.
Para uma bateria de fosfato de ferro-lítio com capacidade de 100Ah, a corrente de carga lenta deve ser controlada entre 1A (0.01C) e 5A (0.05C).
Método de carregamento para fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) bateria
Método de carregamento de tensão constante
Durante o carregamento de tensão constante, o carregador de bateria lifepo mantém uma tensão de saída fixa.
À medida que o status de carregamento da bateria de fosfato de ferro-lítio muda, a corrente de carga será ajustada automaticamente.
Se a tensão constante definida for apropriada, este método de carregamento pode garantir que a bateria esteja totalmente carregada, minimizando ao máximo a produção de gás e a perda de água.
No entanto, devido ao fato de que este método de carregamento é baseado apenas em alterações na tensão da bateria, não pode refletir totalmente o status de carregamento da bateria.
Se a corrente de carga inicial for muito alta, isso pode causar danos à bateria.
Portanto, o método de carregamento de tensão constante raramente é usado em aplicações práticas.
Método de carregamento de corrente constante
Durante o processo de carregamento, uma corrente de carga constante é mantida ajustando a tensão de saída.
Sob este método de cobrança, a velocidade de carregamento é relativamente suave e o método de controle é relativamente simples.
No entanto, devido à diminuição gradual da corrente que as baterias de lítio podem aceitar durante o processo de carregamento, a capacidade da bateria de aceitar a corrente de carga diminui nas fases posteriores do carregamento, levando a uma diminuição significativa na eficiência de carregamento.
A vantagem deste método é que é simples de operar, fácil de implementar, e conveniente para calcular o valor da cobrança.
Método de carregamento de tensão constante de corrente constante:
Esta tecnologia de carregamento combina dois modos básicos de carregamento.
O primeiro estágio usa carregamento de corrente constante para evitar corrente excessiva durante o estágio de carregamento inicial, como pode ocorrer durante o estágio inicial de carregamento de tensão constante.
A segunda etapa é mudar para carregamento de tensão constante para evitar problemas de sobrecarga que podem surgir do carregamento de corrente constante..
Baterias de fosfato de ferro-lítio, como outros tipos de baterias recarregáveis seladas, requerem controle rigoroso durante o carregamento para evitar sobrecarga.
Porque isso pode danificar a bateria.
As baterias LFP geralmente adotam uma estratégia de carregamento de corrente constante seguida de tensão constante.
Corte de carga/modulação por largura de pulso (Pwm) Método de carregamento:
Nesta tecnologia de carregamento, a corrente é controlada através de modulação por largura de pulso.
A corrente fornecida pela fonte de corrente constante permanece constante, formando um ciclo periódico controlando o tempo de ativação e desativação do transistor de comutação.
A vantagem deste método é que, considerando o tempo necessário para geração de íons e reação dentro da bateria, o carregamento contínuo pode limitar a capacidade máxima da bateria.
Após um período de carregamento, definir um cenário para desligar o carregamento, permitindo que os íons gerados dentro da bateria tenham tempo para se difundir, o que equivale a dar à bateria um período de “descanso” e “absorção”.
Esta abordagem pode melhorar significativamente a eficiência de carregamento de baterias de fosfato de ferro-lítio.
Perguntas frequentes
Qual é a melhor prática para carregar fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias?
A melhor maneira de carregar baterias de fosfato de ferro-lítio é usar um carregador de bateria lfp especialmente projetado.
Este carregador pode fornecer tensão adequada e algoritmo de carregamento, garantindo um carregamento eficiente e seguro da bateria.
Você pode usar energia solar para carregar fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias?
Os painéis solares não podem carregar diretamente baterias de fosfato de ferro-lítio.
A razão é que as flutuações de tensão geradas pelos painéis solares são grandes e não adequadas para carregamento direto..
Para carregar baterias de fosfato de ferro-lítio, é necessário usar um circuito regulador de tensão e um circuito adaptado de gerenciamento de carregamento de bateria de fosfato de ferro-lítio.
Você precisa usar um carregador projetado especificamente para fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) baterias?
Sim, isso é.
Escolher um carregador projetado especificamente para baterias de fosfato de ferro-lítio é crucial.
O algoritmo de carregamento necessário para o carregamento do lifepo4 é diferente de outros tipos de bateria.
Usar um carregador de bateria lifepo4 com voltagem e configurações de carregamento adequadas pode garantir um processo de carregamento seguro e eficiente.
Entre em contato com GycxSolar para mais serviços.
