Πώς να βρείτε την ευτυχία με τις μπαταρίες LiFePO4 (ιόντων λιθίου).

Τιμολόγηση μπαταριών ιόντων λιθίου αλλάζει σιγά σιγά από άσεμνα ακριβό σε μετρίως δυσβάσταχτο και εμείς στο BSLBATT βλέπουμε μια σταθερή αύξηση στις πωλήσεις αυτού του τύπου μπαταρίας.Οι περισσότεροι χρήστες φαίνεται να τους βάζουν να δουλέψουν σε τροχόσπιτα, πέμπτους τροχούς, τροχόσπιτα και παρόμοια οχήματα, ενώ ορισμένοι χρησιμοποιούν πραγματικά σταθερά συστήματα εκτός δικτύου.

Αυτό το άρθρο θα μιλήσει για μια συγκεκριμένη κατηγορία μπαταριών ιόντων λιθίου.Lithium-Iron-phosphate ή LiFePO4 στη χημική του φόρμουλα, επίσης συντομογραφία ως μπαταρίες LFP.Αυτές είναι λίγο διαφορετικές από αυτές που έχετε στο κινητό και το φορητό υπολογιστή σας, αυτές είναι (κυρίως) μπαταρίες λιθίου-κοβαλτίου.Το πλεονέκτημα του LFP είναι ότι είναι πολύ πιο σταθερό και δεν είναι επιρρεπές σε αυτοκαύση.Αυτό δεν σημαίνει ότι η μπαταρία δεν μπορεί να καεί σε περίπτωση ζημιάς: Υπάρχει πολλή ενέργεια που αποθηκεύεται σε μια φορτισμένη μπαταρία και σε περίπτωση μη προγραμματισμένης εκφόρτισης τα αποτελέσματα μπορεί να γίνουν πολύ ενδιαφέροντα πολύ γρήγορα!Το LFP διαρκεί επίσης περισσότερο σε σύγκριση με το λίθιο-κοβάλτιο και είναι πιο σταθερό στη θερμοκρασία.Από όλες τις διάφορες τεχνολογίες μπαταριών λιθίου που υπάρχουν, αυτό καθιστά το LFP το καταλληλότερο για εφαρμογές βαθιού κύκλου!

Θα υποθέσουμε ότι η μπαταρία έχει BMS ή Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών, όπως κάνουν σχεδόν όλες οι μπαταρίες LFP που πωλούνται ως πακέτο 12/24/48 Volt.Το BMS φροντίζει για την προστασία της μπαταρίας.αποσυνδέει την μπαταρία όταν είναι αποφορτισμένη ή απειλεί να υπερφορτιστεί.Το BMS φροντίζει επίσης για τον περιορισμό των ρευμάτων φόρτισης και εκφόρτισης, παρακολουθεί τη θερμοκρασία της κυψέλης (και περιορίζει τη φόρτιση/εκφόρτιση εάν χρειάζεται) και οι περισσότεροι θα εξισορροπούν τις κυψέλες κάθε φορά που γίνεται μια πλήρης φόρτιση (σκεφτείτε ότι η εξισορρόπηση φέρνει όλες τις κυψέλες μέσα στο μπαταρία στην ίδια κατάσταση φόρτισης, παρόμοια με την εξίσωση για μια μπαταρία μολύβδου-οξέος).Εκτός αν σας αρέσει να ζείτε στην άκρη, ΜΗΝ ΑΓΟΡΑΖΕΤΕ μπαταρία χωρίς BMS!

Αυτό που ακολουθεί παρακάτω είναι η γνώση που προέκυψε από την ανάγνωση μεγάλου αριθμού άρθρων Ιστού, σελίδων ιστολογίου, επιστημονικών δημοσιεύσεων και συζητήσεων με κατασκευαστές LFP.Προσέξτε τι πιστεύετε, υπάρχει πολλή παραπληροφόρηση εκεί έξω!Αν και αυτό που γράφουμε εδώ δεν θεωρείται σε καμία περίπτωση ως ο απόλυτος οδηγός για τις μπαταρίες LFP, ελπίζουμε αυτό το άρθρο να περιορίσει τα περιττώματα των βοοειδών και να δώσει σταθερές οδηγίες για να αξιοποιήσετε στο έπακρο τις μπαταρίες ιόντων λιθίου σας.

Γιατί ιόντα λιθίου;

Εξηγήσαμε στο άρθρο μας με μπαταρία μολύβδου-οξέος πώς η αχίλλειος πτέρνα αυτής της χημείας παραμένει σε μερική φόρτιση για πάρα πολύ καιρό.Είναι πολύ εύκολο να σκουπίσετε μια ακριβή τράπεζα μπαταριών μολύβδου-οξέος σε λίγους μήνες, αφήνοντάς την να καθίσει με μερική φόρτιση.Αυτό είναι πολύ διαφορετικό για το LFP!Μπορείτε να αφήσετε τις μπαταρίες ιόντων λιθίου να λειτουργούν με μερική φόρτιση για πάντα χωρίς ζημιά.Στην πραγματικότητα, το LFP προτιμά να κάθεται με μερική φόρτιση παρά να είναι εντελώς γεμάτη ή άδεια, και για μακροζωία, είναι προτιμότερο να ανακυκλώνετε την μπαταρία ή να την αφήνετε να κάθεται με μερική φόρτιση.

Αλλά περίμενε!Υπάρχουν περισσότερα!

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι σχεδόν το ιερό δισκοπότηρο των μπαταριών: Με τις σωστές παραμέτρους φόρτισης, μπορείτε σχεδόν να ξεχάσετε ότι υπάρχει μπαταρία.Δεν υπάρχει συντήρηση.Το BMS θα το φροντίσει και μπορείτε να φύγετε με ποδήλατο!

Αλλά περίμενε!Υπάρχουν ακόμα περισσότερα!(Οποιαδήποτε ομοιότητα με ορισμένες ενημερωτικές διαφημίσεις είναι καθαρά συμπτωματική και, ειλικρινά, αγανακτούμε με την πρόταση!)…

Οι μπαταρίες LFP μπορούν επίσης να διαρκέσουν πολύ καιρό.Μας Μπαταρίες BSLBATT LFP βαθμολογούνται σε 3000 κύκλους, σε έναν πλήρη κύκλο φόρτισης/εκφόρτισης 100%.Αν το κάνατε αυτό κάθε μέρα, θα έχετε πάνω από 8 χρόνια ποδηλασίας!Διαρκούν ακόμη περισσότερο όταν χρησιμοποιούνται σε κύκλους λιγότερο από 100%, στην πραγματικότητα για λόγους απλότητας μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια γραμμική σχέση: 50% κύκλοι εκφόρτισης σημαίνει διπλάσιοι κύκλοι, 33% κύκλοι εκφόρτισης και μπορείτε εύλογα να περιμένετε τρεις φορές τους κύκλους.

Αλλά περίμενε!Υπάρχουν ακόμα περισσότερα!…

Μια μπαταρία LiFePO4 ζυγίζει επίσης λιγότερο από το 1/2 μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος παρόμοιας χωρητικότητας.Μπορεί να διαχειριστεί μεγάλα ρεύματα φόρτισης (το 100% της βαθμολογίας Ah δεν είναι πρόβλημα, δοκιμάστε το με το μόλυβδο-οξύ!), επιτρέποντας γρήγορη φόρτιση, είναι σφραγισμένο ώστε να μην υπάρχουν αναθυμιάσεις και έχει πολύ χαμηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης ( 3% το μήνα ή λιγότερο).

Μέγεθος τράπεζας μπαταριών για LFP

Το αναφέραμε παραπάνω: οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν 100% χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα, ενώ ο μολύβδου-οξέος τελειώνει πραγματικά στο 80%.Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να διαστασιολογήσετε μια τράπεζα μπαταρίας LFP μικρότερη από μια συστοιχία μολύβδου-οξέος και να εξακολουθεί να είναι λειτουργικά η ίδια.Οι αριθμοί υποδηλώνουν ότι το LFP μπορεί να είναι το 80% του μεγέθους Amp/h του μολύβδου-οξέος.Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα σε αυτό.

Για μακροζωία, οι συστοιχίες μπαταριών μολύβδου-οξέος δεν πρέπει να έχουν μέγεθος όπου βλέπουν τακτικά αποφόρτιση κάτω από 50% SOC.Με το LFP αυτό δεν είναι πρόβλημα!Η ενεργειακή απόδοση μετ' επιστροφής για το LFP είναι αρκετά καλύτερη από το μόλυβδο-οξύ επίσης, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ενέργεια για να γεμίσει η δεξαμενή μετά από ένα ορισμένο επίπεδο εκφόρτισης.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερη ανάκτηση πίσω στο 100%, ενώ είχαμε ήδη μια μικρότερη τράπεζα μπαταριών, ενισχύοντας αυτό το αποτέλεσμα ακόμη περισσότερο.

Το συμπέρασμα είναι ότι θα ήμασταν άνετοι για το μέγεθος μιας τράπεζας μπαταριών ιόντων λιθίου στο 75% του μεγέθους μιας ισοδύναμης τράπεζας μολύβδου-οξέος και αναμένουμε την ίδια (ή καλύτερη!) απόδοση.Συμπεριλαμβανομένων εκείνων των σκοτεινών ημερών του χειμώνα που ο ήλιος είναι σε έλλειψη.

Αλλά περίμενε ένα λεπτό!

Είναι όντως τα ιόντα λιθίου η λύση για όλα τα προβλήματα της μπαταρίας μας;Λοιπόν, όχι ακριβώς…

Οι μπαταρίες LFP έχουν επίσης τους περιορισμούς τους.Το μεγάλο είναι η θερμοκρασία: Δεν μπορείτε να φορτίσετε μια μπαταρία ιόντων λιθίου κάτω από το μηδέν ή μηδέν Κελσίου.Ο μόλυβδος-οξύ δεν θα μπορούσε να ενδιαφέρεται λιγότερο για αυτό.Μπορείτε ακόμα να αποφορτίσετε την μπαταρία (με προσωρινή απώλεια χωρητικότητας), αλλά η φόρτιση δεν πρόκειται να γίνει.Το BMS θα πρέπει να φροντίζει να εμποδίζει τη φόρτιση σε χαμηλές θερμοκρασίες, αποφεύγοντας τυχαία ζημιά.

Η θερμοκρασία είναι επίσης ένα θέμα στα υψηλά.Η μεγαλύτερη αιτία γήρανσης των μπαταριών είναι η χρήση ή ακόμα και η αποθήκευση σε υψηλές θερμοκρασίες.Μέχρι περίπου 30 Κελσίου, δεν υπάρχει πρόβλημα.Ακόμη και 45 Κελσίου δεν επισύρει υπερβολική ποινή.Οτιδήποτε υψηλότερο επιταχύνει πραγματικά τη γήρανση και τελικά το τέλος της μπαταρίας.Αυτό περιλαμβάνει την αποθήκευση της μπαταρίας όταν δεν ανακυκλώνεται.Θα μιλήσουμε για αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα όταν θα συζητήσουμε πώς αποτυγχάνουν οι μπαταρίες LFP.

Υπάρχει ένα ύπουλο πρόβλημα που μπορεί να εμφανιστεί όταν χρησιμοποιείτε πηγές φόρτισης που παρέχουν δυνητικά υψηλή τάση: Όταν η μπαταρία γεμίσει, η τάση θα αυξηθεί εκτός εάν η πηγή φόρτισης σταματήσει να φορτίζει.Εάν ανέβει αρκετά, το BMS θα προστατεύσει την μπαταρία και θα την αποσυνδέσει, αφήνοντας αυτή την πηγή φόρτισης να ανεβαίνει ακόμα περισσότερο!Αυτό μπορεί να είναι ένα πρόβλημα με τους (κακούς) ρυθμιστές τάσης εναλλάκτη αυτοκινήτου, που πρέπει να βλέπουν πάντα ένα φορτίο, διαφορετικά η τάση θα αυξηθεί και οι δίοδοι θα απελευθερώσουν τον μαγικό τους καπνό.Αυτό μπορεί επίσης να είναι ένα πρόβλημα με μικρές ανεμογεννήτριες που βασίζονται στην μπαταρία για να τις κρατούν υπό έλεγχο.Μπορούν να ξεφύγουν όταν εξαφανιστεί η μπαταρία.

Μετά, υπάρχει αυτή η απότομη, απότομη, αρχική τιμή αγοράς!

Αλλά στοιχηματίζουμε ότι θέλετε ακόμα ένα!…

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία LiFePO4;

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αναφέρονται ως ένας τύπος μπαταρίας «κουνιστή καρέκλας»: Μετακινούν ιόντα, σε αυτήν την περίπτωση, ιόντα λιθίου, από το αρνητικό στο θετικό ηλεκτρόδιο κατά την εκφόρτιση και ξανά κατά τη φόρτιση.Το σχέδιο στα δεξιά δείχνει τι συμβαίνει μέσα.Οι μικρές κόκκινες μπάλες είναι τα ιόντα λιθίου, που κινούνται μπρος-πίσω μεταξύ του αρνητικού και του θετικού ηλεκτροδίου. Στην αριστερή πλευρά βρίσκεται το θετικό ηλεκτρόδιο, κατασκευασμένο από λίθιο-σίδηρο-φωσφορικό (LiFePO4).Αυτό θα σας βοηθήσει να εξηγήσετε το όνομα αυτού του τύπου μπαταρίας!Τα ιόντα σιδήρου και φωσφορικού σχηματίζουν ένα πλέγμα που παγιδεύει χαλαρά τα ιόντα λιθίου.Όταν το στοιχείο φορτίζεται, αυτά τα ιόντα λιθίου έλκονται μέσω της μεμβράνης στη μέση, στο αρνητικό ηλεκτρόδιο στα δεξιά.Η μεμβράνη είναι κατασκευασμένη από ένα είδος πολυμερούς (πλαστικό), με πολλούς μικροσκοπικούς πόρους μέσα της, που διευκολύνουν τη διέλευση των ιόντων λιθίου.Στην αρνητική πλευρά, βρίσκουμε ένα πλέγμα κατασκευασμένο από άτομα άνθρακα, που μπορεί να παγιδεύσει και να συγκρατήσει εκείνα τα ιόντα λιθίου που διασχίζουν.

Η αποφόρτιση της μπαταρίας κάνει το ίδιο πράγμα αντίστροφα: Καθώς τα ηλεκτρόνια ρέουν μακριά μέσω του αρνητικού ηλεκτροδίου, τα ιόντα λιθίου κινούνται ξανά, μέσω της μεμβράνης, πίσω στο πλέγμα σιδήρου-φωσφορικού.Αποθηκεύονται και πάλι στη θετική πλευρά μέχρι να φορτιστεί ξανά η μπαταρία.

Εάν έχετε πραγματικά προσέξει, καταλαβαίνετε τώρα ότι το σχέδιο της μπαταρίας στα δεξιά δείχνει μια μπαταρία LFP που είναι σχεδόν πλήρως αποφορτισμένη.Σχεδόν όλα τα ιόντα λιθίου βρίσκονται στην πλευρά του θετικού ηλεκτροδίου.Μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία θα έχει όλα αυτά τα ιόντα λιθίου αποθηκευμένα μέσα στον άνθρακα του αρνητικού ηλεκτροδίου.

Στον πραγματικό κόσμο, οι κυψέλες ιόντων λιθίου είναι κατασκευασμένες από πολύ λεπτά στρώματα εναλλασσόμενων φύλλων αλουμινίου – πολυμερούς – χαλκού, με επικολλημένες χημικές ουσίες πάνω τους.Συχνά τυλίγονται σαν ζελέ-ρολό και τοποθετούνται σε ένα μεταλλικό κάνιστρο, σαν μια μπαταρία ΑΑ.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου 12 Volt που αγοράζετε αποτελούνται από πολλές από αυτές τις κυψέλες, συνδεδεμένες σε σειρά και παράλληλα για να αυξάνουν την τάση και την χωρητικότητα Amp-hour.Κάθε στοιχείο είναι περίπου 3,3 Volt, επομένως 4 από αυτά σε σειρά κάνουν 13,2 Volt.Αυτή είναι ακριβώς η σωστή τάση για την αντικατάσταση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος 12 Volt!

Φόρτιση μπαταρίας LFP

Οι περισσότεροι κανονικοί ελεγκτές ηλιακής φόρτισης δεν αντιμετωπίζουν προβλήματα με τη φόρτιση των μπαταριών ιόντων λιθίου.Οι απαιτούμενες τάσεις είναι πολύ παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται για τις μπαταρίες AGM (ένας τύπος σφραγισμένης μπαταρίας μολύβδου-οξέος).Το BMS βοηθά επίσης, στο να διασφαλίσουμε ότι τα στοιχεία της μπαταρίας βλέπουν τη σωστή τάση, δεν υπερφορτίζονται ή υπερφορτίζονται, εξισορροπεί τα στοιχεία και διασφαλίζει ότι η θερμοκρασία του στοιχείου είναι εντός των ορίων κατά τη φόρτισή τους.

Το παρακάτω γράφημα δείχνει ένα τυπικό προφίλ μιας μπαταρίας LiFePO4 που φορτίζεται.Για να διευκολυνθεί η ανάγνωση, οι τάσεις έχουν μετατραπεί σε αυτό που θα έβλεπε μια μπαταρία LFP 12 Volt (4 φορές την τάση ενός κυττάρου).

Στο γράφημα εμφανίζεται ένας ρυθμός φόρτισης 0,5 C, ή το ήμισυ της χωρητικότητας Ah, με άλλα λόγια για μια μπαταρία 100 Ah, αυτός θα ήταν ρυθμός φόρτισης 50 Amp.Η τάση φόρτισης (με κόκκινο) δεν θα αλλάξει πραγματικά πολύ για υψηλότερους ή χαμηλότερους ρυθμούς φόρτισης (με μπλε), οι μπαταρίες LFP έχουν μια πολύ επίπεδη καμπύλη τάσης.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου φορτίζονται σε δύο στάδια: Πρώτον, το ρεύμα διατηρείται σταθερό ή με ηλιακά φωτοβολταϊκά που γενικά σημαίνει ότι προσπαθούμε να στείλουμε στις μπαταρίες όσο ρεύμα είναι διαθέσιμο από τον ήλιο.Η τάση θα ανέβει αργά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, έως ότου φτάσει την τάση «απορροφήσεως», 14,6 V στο παραπάνω γράφημα.Μόλις επιτευχθεί η απορρόφηση, η μπαταρία είναι περίπου 90% γεμάτη και για να γεμίσει το υπόλοιπο μέρος, η τάση διατηρείται σταθερή ενώ το ρεύμα μειώνεται αργά.Μόλις το ρεύμα πέσει σε περίπου 5% – 10% της βαθμολογίας Ah της μπαταρίας, βρίσκεται στο 100% Κατάσταση Φόρτισης.

Από πολλές απόψεις, μια μπαταρία ιόντων λιθίου φορτίζεται πιο εύκολα από μια μπαταρία μολύβδου-οξέος: Εφόσον η τάση φόρτισης είναι αρκετά υψηλή για να μετακινήσει ιόντα, φορτίζεται.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν ενδιαφέρονται αν δεν είναι πλήρως φορτισμένες 100%, στην πραγματικότητα διαρκούν περισσότερο αν δεν είναι.Δεν υπάρχει θείωση, δεν υπάρχει εξισορρόπηση, ο χρόνος απορρόφησης δεν έχει μεγάλη σημασία, δεν μπορείτε πραγματικά να υπερφορτίσετε την μπαταρία και το BMS φροντίζει να διατηρεί τα πράγματα εντός λογικών ορίων.

Άρα ποια τάση είναι αρκετή για να κινηθούν αυτά τα ιόντα;Ένας μικρός πειραματισμός δείχνει ότι τα 13,6 Volt (3,4 V ανά κυψέλη) είναι το σημείο αποκοπής.κάτω από αυτό συμβαίνει πολύ λίγα, ενώ πάνω από αυτό η μπαταρία θα γεμίσει τουλάχιστον κατά 95% δεδομένου αρκετό χρόνο.Στα 14,0 Volt (3,5 V ανά κυψέλη) η μπαταρία φορτίζει εύκολα έως και 95+ τοις εκατό με λίγες ώρες χρόνο απορρόφησης και για όλες τις προθέσεις και σκοπούς υπάρχει μικρή διαφορά στη φόρτιση μεταξύ 14,0 ή υψηλότερων τάσεων, τα πράγματα γίνονται λίγο πιο γρήγορα στις 14,2 Volt και πάνω.

Μαζική/Απορροφητική τάση

Για να συνοψίσουμε αυτό, μια ρύθμιση όγκου/απορρόφησης μεταξύ 14,2 και 14,6 Volt θα λειτουργήσει εξαιρετικά για το LiFePO4!Χαμηλότερο είναι επίσης δυνατό, μέχρι περίπου 14,0 Volt, με τη βοήθεια κάποιου χρόνου απορρόφησης.Είναι δυνατές ελαφρώς υψηλότερες τάσεις, το BMS για τις περισσότερες μπαταρίες θα επιτρέψει περίπου 14,8 – 15,0 Volt πριν αποσυνδέσετε την μπαταρία.Ωστόσο, δεν υπάρχει κανένα όφελος από υψηλότερη τάση, και μεγαλύτερος κίνδυνος κοπής από το BMS και πιθανώς ζημιάς.

Τάση πλωτήρα

Οι μπαταρίες LFP δεν χρειάζεται να επιπλέουν.Οι ελεγκτές φόρτισης το έχουν αυτό, επειδή οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν τόσο υψηλό ποσοστό αυτοεκφόρτισης που είναι λογικό να συνεχίσουμε να κυλάμε σε περισσότερη φόρτιση για να τις κρατάμε χαρούμενες.Για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, δεν είναι καλό εάν η μπαταρία βρίσκεται συνεχώς σε υψηλή κατάσταση φόρτισης, επομένως εάν ο ελεγκτής φόρτισης δεν μπορεί να απενεργοποιήσει τη λειτουργία float, απλώς ρυθμίστε την σε μια αρκετά χαμηλή τάση ώστε να μην υπάρχει πραγματική φόρτιση.Οποιαδήποτε τάση 13,6 Volt ή μικρότερη θα κάνει.

Εξισορρόπηση τάσης

Με τις τάσεις φόρτισης πάνω από 14,6 Volt να αποθαρρύνονται ενεργά, θα πρέπει να είναι σαφές ότι δεν πρέπει να γίνει εξίσωση σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου!Εάν η εξισορρόπηση δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί, ρυθμίστε την στα 14,6 V ή λιγότερο, ώστε να γίνει απλώς ένας κανονικός κύκλος φόρτισης απορρόφησης.

Απορρόφηση χρόνου

Υπάρχουν πολλά που πρέπει να ειπωθούν για να ρυθμίσετε απλώς την τάση απορρόφησης στα 14,4 V ή 14,6 V και στη συνέχεια να σταματήσετε τη φόρτιση μόλις η μπαταρία φτάσει σε αυτήν την τάση!Εν ολίγοις, μηδέν (ή σύντομο) χρόνο απορρόφησης.Σε εκείνο το σημείο, η μπαταρία σας θα είναι περίπου 90% γεμάτη.Οι μπαταρίες LiFePO4 θα είναι πιο χαρούμενες μακροπρόθεσμα όταν δεν παραμένουν στο 100% SOC για πάρα πολύ καιρό, επομένως αυτή η πρακτική θα επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Εάν πρέπει οπωσδήποτε να έχετε 100% SOC στην μπαταρία σας, τότε το absorb θα το κάνει!Επίσημα αυτό επιτυγχάνεται όταν το ρεύμα φόρτισης πέσει στο 5% – 10% της βαθμολογίας Ah της μπαταρίας, άρα 5 – 10 Amp για μια μπαταρία 100Ah.Εάν δεν μπορείτε να σταματήσετε την απορρόφηση με βάση το ρεύμα, τότε ρυθμίστε τον χρόνο απορρόφησης σε περίπου 2 ώρες και καλέστε τον την ημέρα.

Αντιστάθμιση θερμοκρασίας

Οι μπαταρίες LiFePO4 δεν χρειάζονται αντιστάθμιση θερμοκρασίας!Απενεργοποιήστε το στον ελεγκτή φόρτισής σας, διαφορετικά η τάση φόρτισής σας θα απενεργοποιηθεί πολύ όταν είναι πολύ ζεστό ή κρύο.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε ελέγξει τις ρυθμίσεις τάσης του ελεγκτή φόρτισης σε σχέση με αυτές που μετρήθηκαν πραγματικά με ένα ψηφιακό πολύμετρο καλής ποιότητας!Μικρές αλλαγές στην τάση μπορεί να έχουν μεγάλο αντίκτυπο κατά τη φόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου!Αλλάξτε τις ρυθμίσεις φόρτισης ανάλογα!

Εκφόρτιση μπαταρίας LFP

Σε αντίθεση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, η τάση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου παραμένει πολύ σταθερή κατά την εκφόρτιση.Αυτό καθιστά δύσκολο να δει κανείς το State-Of-Charge μόνο από την τάση.Για μια μπαταρία με μέτριο φορτίο, η καμπύλη εκφόρτισης έχει ως εξής.

Τις περισσότερες φορές κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, η τάση της μπαταρίας θα είναι περίπου 13,2 Volt.Διαφέρει κατά μόλις 0,2 Volt σε όλη τη διαδρομή από 99% έως 30% SOC.Πριν από λίγο καιρό, ήταν πολύ κακή ιδέα™ να πέσει κάτω από το 20% SOC για μια μπαταρία LiFePO4.Αυτό έχει αλλάξει, και η τρέχουσα παραγωγή των μπαταριών LFP θα αποφορτίζεται πολύ χαρούμενα μέχρι το 0% για πολλούς κύκλους.Ωστόσο, υπάρχει ένα όφελος στο ποδήλατο λιγότερο βαθιά.Δεν είναι μόνο ότι αν κάνετε ποδήλατο στο 30% SOC θα έχετε 1/3 περισσότερους κύκλους σε σύγκριση με το ποδήλατο στο 0%, η μπαταρία σας πιθανότατα θα διαρκέσει περισσότερους κύκλους από αυτό.Δύσκολοι αριθμοί είναι, λοιπόν, δύσκολο να βρεθούν, αλλά η ανακύκλωση στο 50% SOC φαίνεται να δείχνει περίπου 3 φορές τη διάρκεια του κύκλου έναντι της ποδηλασίας 100%.

Ακολουθεί ένας πίνακας που δείχνει την τάση μπαταρίας για μια μπαταρία 12 Volt έναντι του Βάθους Εκφόρτισης.Πάρτε αυτές τις τιμές τάσης με λίγο αλάτι, η καμπύλη εκφόρτισης είναι τόσο επίπεδη που είναι πραγματικά δύσκολο να προσδιοριστεί το SOC μόνο από την τάση.Μικρές διακυμάνσεις στο φορτίο και η ακρίβεια του βολτόμετρου θα απορρίψουν τη μέτρηση.

Αποθήκευση μπαταριών ιόντων λιθίου  

Ο πολύ χαμηλός ρυθμός αυτοεκφόρτισης καθιστά εύκολη την αποθήκευση μπαταριών LFP, ακόμη και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα.Δεν είναι πρόβλημα να τοποθετήσετε μια μπαταρία ιόντων λιθίου μακριά για ένα χρόνο, απλά βεβαιωθείτε ότι υπάρχει κάποια φόρτιση σε αυτήν πριν την τοποθετήσετε στην αποθήκευση.Κάτι μεταξύ 50% – 70% είναι εντάξει, που θα δώσει στην μπαταρία πολύ χρόνο πριν η αυτοεκφόρτιση φέρει την τάση κοντά στο σημείο κινδύνου.

Η αποθήκευση των μπαταριών κάτω από το μηδέν είναι μια χαρά, δεν παγώνουν και δεν ενδιαφέρονται πολύ για τη θερμοκρασία.Προσπαθήστε να αποφύγετε την αποθήκευση τους σε υψηλές θερμοκρασίες (45 Κελσίου και άνω) και προσπαθήστε να αποφύγετε να τα αποθηκεύετε εντελώς γεμάτα, αν είναι δυνατόν (ή σχεδόν άδεια).

Εάν χρειάζεται να αποθηκεύσετε τις μπαταρίες για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, φροντίστε να αποσυνδέσετε απλώς όλα τα καλώδια από αυτές.Με αυτόν τον τρόπο δεν μπορεί να υπάρχουν αδέσποτα φορτία που αποφορτίζουν αργά τις μπαταρίες.

Το τέλος των μπαταριών ιόντων λιθίου σας

Σε ακούμε να λαχανιάζεις με φρίκη.Η σκέψη ότι η πολύτιμη τράπεζα μπαταριών σας LFP δεν είναι πλέον ανατριχιαστικά!Αλίμονο, όλα τα καλά πράγματα πρέπει τελικά να τελειώσουν.Αυτό που θέλουμε να αποτρέψουμε είναι το τέλος του πρόωρου είδους, και για να γίνει αυτό πρέπει να καταλάβουμε πώς πεθαίνουν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Οι κατασκευαστές μπαταριών θεωρούν μια μπαταρία «νεκρή» όταν η χωρητικότητά της πέφτει στο 80% αυτής που θα έπρεπε.Έτσι, για μια μπαταρία 100Ah, το τέλος της έρχεται όταν η χωρητικότητά της πέσει στα 80Ah.Υπάρχουν δύο μηχανισμοί που λειτουργούν για την κατάρρευση της μπαταρίας σας: Ποδηλασία και γήρανση.Κάθε φορά που αποφορτίζετε και επαναφορτίζετε την μπαταρία, προκαλεί λίγη ζημιά και χάνετε λίγη χωρητικότητα.Αλλά ακόμα κι αν βάλετε την πολύτιμη μπαταρία σας σε ένα πανέμορφο γυάλινο ιερό, που δεν θα το ποδηλατήσετε ποτέ, θα τελειώσει.Αυτό το τελευταίο ονομάζεται ημερολογιακή ζωή.

Είναι δύσκολο να βρείτε σκληρά δεδομένα σχετικά με την ημερολογιακή διάρκεια ζωής των μπαταριών LiFePO4, πολύ λίγα υπάρχουν εκεί έξω.Κάποιες επιστημονικές μελέτες έγιναν σχετικά με την επίδραση των ακραίων (σε θερμοκρασία και SOC) στην ημερολογιακή ζωή, και αυτές βοηθούν στον καθορισμό ορίων.Αυτό που συγκεντρώνουμε είναι ότι εάν δεν κάνετε κατάχρηση της τράπεζας μπαταριών σας, αποφύγετε τις ακραίες καταστάσεις και γενικά χρησιμοποιείτε απλώς τις μπαταρίες σας εντός λογικών ορίων, υπάρχει ένα ανώτατο όριο περίπου 20 ετών ημερολογιακής ζωής.

Εκτός από τις κυψέλες μέσα στην μπαταρία, υπάρχει και το BMS, το οποίο είναι κατασκευασμένο από ηλεκτρονικά μέρη.Όταν αποτυγχάνει το BMS, θα αποτύχει και η μπαταρία σας.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου με ενσωματωμένο BMS εξακολουθούν να είναι πολύ νέες και θα πρέπει να το δούμε, αλλά τελικά το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών πρέπει να επιβιώσει για όσο διάστημα επιβιώνουν και οι κυψέλες ιόντων λιθίου.

Οι διεργασίες στο εσωτερικό της μπαταρίας συνωμοτούν με την πάροδο του χρόνου για να καλύψουν το οριακό στρώμα μεταξύ ηλεκτροδίων και ηλεκτρολυτών με χημικές ενώσεις που εμποδίζουν τα ιόντα λιθίου να εισέλθουν και να εξέλθουν από τα ηλεκτρόδια.Οι διεργασίες δεσμεύουν επίσης ιόντα λιθίου σε νέες χημικές ενώσεις, επομένως δεν είναι πλέον διαθέσιμες για μετακίνηση από ηλεκτρόδιο σε ηλεκτρόδιο.Αυτές οι διαδικασίες θα συμβούν ό,τι κι αν κάνουμε, αλλά εξαρτώνται πολύ από τη θερμοκρασία!Διατηρήστε τις μπαταρίες σας κάτω από τους 30 Κελσίου και είναι πολύ αργές.Πηγαίνετε πάνω από 45 Κελσίου και τα πράγματα επιταχύνονται σημαντικά!Δημόσιος εχθρός αρ.1 για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, με διαφορά, είναι θερμότητα!

Η ημερολογιακή διάρκεια ζωής και το πόσο γρήγορα θα γεράσει μια μπαταρία LiFePO4: Η κατάσταση φόρτισης έχει να κάνει και με αυτό.Ενώ οι υψηλές θερμοκρασίες είναι κακές, αυτές οι μπαταρίες πραγματικά, πραγματικά δεν τους αρέσει να κάθονται στο 0% SOC και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες!Επίσης κακό, αν και όχι τόσο κακό όσο το 0% SOC, είναι να κάθονται στο 100% SOC και σε υψηλές θερμοκρασίες.Οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες έχουν μικρότερη επίδραση.Όπως συζητήσαμε, δεν μπορείτε (και το BMS δεν θα σας επιτρέψει) να φορτίσετε τις μπαταρίες LFP κάτω από το μηδέν.Όπως αποδεικνύεται, η απόρριψή τους κάτω από το μηδέν, ενώ είναι δυνατή, έχει επιταχυνόμενη επίδραση και στη γήρανση.Δεν είναι τόσο κακό όσο το να αφήνετε την μπαταρία σας να καθίσει σε υψηλή θερμοκρασία, αλλά αν πρόκειται να υποβάλετε την μπαταρία σας σε θερμοκρασίες παγώματος, είναι καλύτερα να το κάνετε ενώ δεν φορτίζει ούτε εκφορτίζεται και με λίγο αέριο στο ρεζερβουάρ (αν και όχι γεμάτο ρεζερβουάρ).Σε μια γενικότερη έννοια, είναι προτιμότερο να αφήσετε αυτές τις μπαταρίες σε περίπου 50% – 60% SOC εάν χρειάζονται μακροχρόνια αποθήκευση.

Λιωμένη μπαταρία

Αν θέλετε πραγματικά να μάθετε, αυτό που συμβαίνει όταν μια μπαταρία ιόντων λιθίου φορτίζεται κάτω από το μηδέν είναι ότι το μεταλλικό λίθιο εναποτίθεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνθρακα).Ούτε με ωραίο τρόπο, αναπτύσσεται σε αιχμηρές, βελονοειδείς δομές, που τελικά τρυπούν τη μεμβράνη και βραχυκυκλώνουν την μπαταρία (που οδηγεί σε ένα θεαματικό Γεγονός Ταχείας Απρογραμματισμένης Αποσυναρμολόγησης όπως το αποκαλεί η NASA, που περιλαμβάνει καπνό, υπερβολική ζέστη και πολύ πιθανόν φλόγες επίσης).Ευτυχώς για εμάς, αυτό είναι κάτι που το BMS εμποδίζει να συμβεί.

Προχωράμε στον κύκλο ζωής.Έχει γίνει σύνηθες να βγαίνουν χιλιάδες κύκλοι, ακόμη και σε έναν πλήρη κύκλο φόρτισης-εκφόρτισης 100%, από μπαταρίες ιόντων λιθίου.Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα πράγματα που μπορείτε να κάνετε για να μεγιστοποιήσετε τη διάρκεια του κύκλου.

Μιλήσαμε για το πώς λειτουργούν οι μπαταρίες LiFePO4: Μετακινούν ιόντα λιθίου μεταξύ των ηλεκτροδίων.Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αυτά είναι πραγματικά, φυσικά σωματίδια, που έχουν ένα μέγεθος.Αφαιρούνται από το ένα ηλεκτρόδιο και γεμίζονται στο άλλο, κάθε φορά που φορτίζετε-εκφορτίζετε την μπαταρία.Αυτό προκαλεί βλάβη, ιδιαίτερα στον άνθρακα του αρνητικού ηλεκτροδίου.Κάθε φορά που φορτίζεται η μπαταρία, το ηλεκτρόδιο διογκώνεται λίγο και κάθε εκφόρτιση αδυνατίζει ξανά.Με την πάροδο του χρόνου που προκαλεί μικροσκοπικές ρωγμές.Εξαιτίας αυτού, η φόρτιση λίγο κάτω από το 100% θα σας δώσει περισσότερους κύκλους, όπως και η αποφόρτιση λίγο πάνω από το 0%.Επίσης, σκεφτείτε ότι αυτά τα ιόντα ασκούν «πίεση» και οι ακραίοι αριθμοί κατάστασης φόρτισης ασκούν μεγαλύτερη πίεση, προκαλώντας χημικές αντιδράσεις που δεν είναι προς όφελος της μπαταρίας.Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες LFP δεν τους αρέσει να τοποθετούνται στο 100% SOC ή να τίθενται σε φόρτιση με πλωτήρα στο (σχεδόν) 100%.

Το πόσο γρήγορα αυτά τα ιόντα λιθίου τυλίγονται εδώ και το γιον έχει επίσης επίδραση στη ζωή του κύκλου.Υπό το φως των παραπάνω, αυτό δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη.Ενώ οι μπαταρίες LFP πραγματοποιούν συνήθως φόρτιση και αποφόρτιση στον 1C (δηλαδή 100 Amp για μια μπαταρία 100 Ah), θα δείτε περισσότερους κύκλους από την μπαταρία σας εάν το περιορίσετε σε πιο λογικές τιμές.Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν ένα όριο περίπου 20% της βαθμολογίας Ah και η παραμονή σε αυτό για τα ιόντα λιθίου θα έχει οφέλη και για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Ο τελευταίος παράγοντας που αξίζει να αναφερθεί είναι η τάση, αν και αυτό είναι πραγματικά αυτό που το BMS έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί υπό έλεγχο.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν ένα στενό παράθυρο τάσης, τόσο για φόρτιση όσο και για εκφόρτιση.Το να βγείτε έξω από αυτό το παράθυρο πολύ γρήγορα οδηγεί σε μόνιμη ζημιά και στο υψηλότερο σημείο ένα πιθανό συμβάν RUD (ομιλία NASA, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως).Για το LiFePO4 αυτό το παράθυρο είναι περίπου 8,0 V (2,0 V ανά κυψέλη) έως 16,8 Volt (4,2 V ανά κυψέλη).Το ενσωματωμένο BMS θα πρέπει να φροντίζει να διατηρεί την μπαταρία καλά εντός αυτών των ορίων.

Μαθήματα στο σπίτι

Τώρα που γνωρίζουμε πώς λειτουργούν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, τι τους αρέσει και τι αντιπαθούν και πώς τελικά αποτυγχάνουν, υπάρχουν ορισμένοι δείκτες που πρέπει να αφαιρέσουμε.Έχουμε φτιάξει μια μικρή λίστα παρακάτω.Εάν δεν πρόκειται να κάνετε τίποτα άλλο, λάβετε υπόψη τα δύο πρώτα, έχουν μακράν τη μεγαλύτερη επίδραση στο συνολικό χρόνο που θα απολαύσετε για να απολαύσετε την μπαταρία ιόντων λιθίου σας!Το να προσέχετε τους άλλους θα σας βοηθήσει επίσης, ώστε η μπαταρία σας να διαρκέσει ακόμα περισσότερο.

Συνοψίζοντας, για μεγάλη και χαρούμενη διάρκεια ζωής της μπαταρίας LFP, κατά σειρά σημασίας, θα πρέπει να έχετε υπόψη σας τα εξής:

● Διατηρήστε τη θερμοκρασία της μπαταρίας κάτω από 45 Κελσίου (κάτω από 30 C αν είναι δυνατόν) – Αυτό είναι μακράν το πιο σημαντικό!!
● Διατηρήστε τα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης κάτω από 0,5 C (προτιμάται 0,2 C)
● Διατηρήστε τη θερμοκρασία της μπαταρίας πάνω από 0 Κελσίου κατά την αποφόρτιση, εάν είναι δυνατόν – Αυτό και όλα τα παρακάτω δεν είναι τόσο σημαντικά όσο τα δύο πρώτα
● Μην κάνετε ποδήλατο κάτω από 10% – 15% SOC εκτός και αν το χρειάζεστε πραγματικά
● Μην επιπλέετε την μπαταρία στο 100% SOC αν είναι δυνατόν
● Μην φορτίζετε στο 100% SOC εάν δεν το χρειάζεστε

Αυτό είναι!Τώρα μπορείτε και εσείς να βρείτε ευτυχία και γεμάτη ζωή με τις μπαταρίες LiFePO4!