Cách tìm thấy hạnh phúc với pin LiFePO4 (Lithium-Ion)

Giá pin lithium-ion đang dần thay đổi từ mức giá quá đắt sang mức giá không thể chấp nhận được ở mức vừa phải và chúng tôi tại BSLBATT đang chứng kiến ​​doanh số bán loại pin này tăng đều đặn. Hầu hết người dùng dường như đưa chúng vào hoạt động trên RV, bánh thứ năm, xe cắm trại và các phương tiện tương tự, trong khi một số đang sử dụng các hệ thống cố định ngoài lưới thực tế.

Bài viết này sẽ nói về một loại pin lithium-ion cụ thể; Lithium-Iron-Phosphate hoặc LiFePO4 trong công thức hóa học của nó, còn viết tắt là pin LFP. Chúng hơi khác một chút so với những gì bạn có trong điện thoại di động và máy tính xách tay, đó là (hầu hết) pin lithium-coban. Ưu điểm của LFP là ổn định hơn nhiều và không dễ tự cháy. Điều đó không có nghĩa là pin không thể cháy trong trường hợp bị hỏng: Có rất nhiều năng lượng được lưu trữ trong pin đã sạc và trong trường hợp xả pin ngoài ý muốn, kết quả có thể rất thú vị rất nhanh! LFP cũng tồn tại lâu hơn so với lithium-coban và ổn định nhiệt độ hơn. Trong số tất cả các công nghệ pin lithium khác nhau, điều này làm cho LFP phù hợp nhất cho các ứng dụng chu trình sâu!

Chúng tôi sẽ giả định rằng pin có BMS hoặc Hệ thống quản lý pin, giống như hầu hết tất cả các loại pin LFP được bán dưới dạng gói 12/24/48 Volt đều có. BMS đảm nhiệm việc bảo vệ pin; nó ngắt kết nối pin khi xả hết hoặc có nguy cơ bị sạc quá mức. BMS cũng đảm nhiệm việc hạn chế dòng sạc và dòng xả, theo dõi nhiệt độ tế bào (và hạn chế sạc/xả nếu cần) và hầu hết sẽ cân bằng các tế bào mỗi khi sạc đầy (hãy nghĩ đến việc cân bằng như đưa tất cả các tế bào vào trong bộ pin về cùng trạng thái sạc, tương tự như cân bằng cho pin axit chì). Trừ khi bạn thích cuộc sống khó khăn, KHÔNG MUA pin không có BMS!

Phần tiếp theo dưới đây là kiến ​​thức thu thập được từ việc đọc một số lượng lớn các bài báo trên Web, trang blog, ấn phẩm khoa học và thảo luận với các nhà sản xuất LFP. Hãy cẩn thận với những gì bạn tin tưởng, có rất nhiều thông tin sai lệch ngoài kia! Mặc dù những gì chúng tôi viết ở đây không có nghĩa là hướng dẫn cơ bản về pin LFP, nhưng chúng tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ giải quyết vấn đề phân bò và đưa ra những hướng dẫn chắc chắn để tận dụng tối đa pin lithium-ion của bạn.

Tại sao lại là Lithium-Ion?

Chúng tôi đã giải thích trong bài viết về pin axit chì của mình tại sao gót chân Achilles của chất hóa học đó lại ở mức sạc một phần quá lâu. Quá dễ dàng để tiêu diệt một bộ pin axit chì đắt tiền chỉ trong vài tháng bằng cách để nó sạc một phần. Điều đó rất khác đối với LFP! Bạn có thể để pin lithium-ion ở mức sạc một phần mãi mãi mà không bị hỏng. Trên thực tế, LFP thích sạc một phần hơn là đầy hoặc trống hoàn toàn, và để có tuổi thọ cao, tốt hơn là bạn nên luân chuyển pin hoặc để pin ở mức sạc một phần.

Nhưng chờ đã! Còn nhiều hơn nữa!

Pin lithium-ion gần như là chén thánh của pin: Với thông số sạc phù hợp, bạn gần như có thể quên rằng mình đang có pin. Không có bảo trì. BMS sẽ giải quyết vấn đề đó và bạn có thể vui vẻ đạp xe đi!

Nhưng chờ đã! Vẫn còn nhiều hơn nữa! (Bất kỳ sự giống nhau nào với một số thông tin thương mại nhất định hoàn toàn là ngẫu nhiên, và thành thật mà nói, chúng tôi không đồng tình với đề xuất đó!)…

Pin LFP cũng có thể tồn tại rất lâu. Của chúng tôi Pin BSLBATT LFP được đánh giá ở 3000 chu kỳ, ở chu kỳ sạc/xả đầy đủ 100%. Nếu bạn làm điều đó mỗi ngày thì bạn đã đạp xe được hơn 8 năm! Chúng thậm chí còn tồn tại lâu hơn khi được sử dụng trong các chu kỳ dưới 100%, trên thực tế, để đơn giản, bạn có thể sử dụng mối quan hệ tuyến tính: chu kỳ xả 50% có nghĩa là gấp đôi chu kỳ, chu kỳ xả 33% và bạn có thể mong đợi một cách hợp lý là gấp ba lần chu kỳ.

Nhưng chờ đã! Còn nhiều nữa!…

Pin LiFePO4 cũng nặng chưa bằng 1/2 pin axit chì có dung lượng tương tự. Nó có thể xử lý dòng điện tích lớn (xếp hạng 100% Ah không có vấn đề gì, hãy thử điều đó với axit chì!), cho phép sạc nhanh, nó được bịt kín nên không có khói và có tốc độ tự xả rất thấp ( 3% một tháng hoặc ít hơn).

Định cỡ ngân hàng pin cho LFP

Chúng tôi đã gợi ý điều này ở trên: Pin lithium-ion có 100% công suất sử dụng được, trong khi axit chì thực sự chỉ còn 80%. Điều đó có nghĩa là bạn có thể đặt kích thước của một bộ pin LFP nhỏ hơn một bộ pin axit chì mà vẫn có chức năng giống nhau. Các con số cho thấy LFP có thể bằng 80% kích thước Ampe giờ của axit chì. Có nhiều hơn thế này mặc dù.

Để có tuổi thọ cao, các bộ pin axit chì không nên có kích thước ở mức thường xuyên thấy mức xả dưới 50% SOC. Với LFP thì không có vấn đề gì! Hiệu suất năng lượng khứ hồi của LFP cũng tốt hơn một chút so với axit chì, nghĩa là cần ít năng lượng hơn để đổ đầy bình sau một mức xả nhất định. Điều đó dẫn đến khả năng phục hồi trở lại 100% nhanh hơn, trong khi chúng tôi đã có lượng pin nhỏ hơn, điều này càng củng cố hiệu ứng này hơn nữa.

Điểm mấu chốt là chúng ta có thể thoải mái đặt kích thước của một ngân hàng pin lithium-ion ở mức 75% kích thước của một ngân hàng axit chì tương đương và mong đợi hiệu suất tương tự (hoặc tốt hơn!). Kể cả những ngày mùa đông đen tối khi thiếu ánh nắng.

Nhưng đợi một chút!

Lithium-ion có thực sự là giải pháp cho mọi vấn đề về pin của chúng ta không? Ừm, không hẳn…

Pin LFP cũng có những hạn chế. Vấn đề lớn nhất là nhiệt độ: Bạn không thể sạc pin lithium-ion dưới mức đóng băng hoặc 0 độ C. Axit chì không thể ít quan tâm đến điều này. Bạn vẫn có thể xả pin (khi mất dung lượng tạm thời), nhưng việc sạc sẽ không xảy ra. BMS nên cẩn thận để chặn sạc ở nhiệt độ đóng băng, tránh hư hỏng do tai nạn.

Nhiệt độ cũng là một vấn đề ở cấp cao. Nguyên nhân lớn nhất khiến pin bị lão hóa là do sử dụng hoặc thậm chí chỉ là bảo quản ở nhiệt độ cao. Lên đến khoảng 30 độ C, không có vấn đề gì. Ngay cả 45 độ C cũng không phải chịu quá nhiều hình phạt. Tuy nhiên, bất cứ điều gì cao hơn thực sự sẽ làm tăng tốc độ lão hóa và cuối cùng là hết pin. Điều này bao gồm việc lưu trữ pin khi nó không được sạc. Chúng ta sẽ nói về vấn đề này chi tiết hơn sau khi thảo luận về nguyên nhân pin LFP bị hỏng.

Có một vấn đề tiềm ẩn có thể xảy ra khi sử dụng nguồn sạc có khả năng cung cấp Điện áp cao: Khi pin đầy, Điện áp sẽ tăng trừ khi nguồn sạc ngừng sạc. Nếu nó tăng đủ, BMS sẽ bảo vệ pin và ngắt kết nối, khiến nguồn sạc đó tăng thêm nữa! Đây có thể là một vấn đề với bộ điều chỉnh điện áp máy phát điện ô tô (xấu), cần phải luôn nhìn thấy tải, nếu không Điện áp sẽ tăng đột biến và các điốt sẽ giải phóng làn khói ma thuật của chúng. Đây cũng có thể là một vấn đề với các tuabin gió nhỏ hoạt động dựa vào pin để kiểm soát chúng. Chúng có thể bỏ chạy khi hết pin.

Sau đó là giá mua ban đầu dốc, dốc!

Nhưng chúng tôi cá là bạn vẫn muốn một cái!…

Pin LiFePO4 hoạt động như thế nào?

Pin lithium-ion được coi là một loại pin 'ghế bập bênh': Chúng di chuyển các ion, trong trường hợp này là các ion lithium, từ cực âm sang điện cực dương khi phóng điện và ngược lại khi sạc. Hình vẽ bên phải cho thấy những gì đang diễn ra bên trong. Những quả bóng nhỏ màu đỏ là các ion lithium, di chuyển qua lại giữa các điện cực âm và dương. Ở phía bên trái là điện cực dương, được chế tạo từ lithium-iron-phosphate (LiFePO4). Điều này sẽ giúp giải thích tên của loại pin này! Các ion sắt và photphat tạo thành một mạng lưới bẫy các ion lithium một cách lỏng lẻo. Khi tế bào được tích điện, các ion lithium đó sẽ bị kéo qua màng ở giữa, đến điện cực âm ở bên phải. Màng này được làm bằng một loại polymer (nhựa), có rất nhiều lỗ nhỏ li ti bên trong, giúp các ion lithium dễ dàng đi qua. Về mặt tiêu cực, chúng ta tìm thấy một mạng lưới được tạo thành từ các nguyên tử carbon, có thể bẫy và giữ các ion lithium đi qua.

Quá trình xả pin cũng diễn ra theo chiều ngược lại: Khi các electron di chuyển qua điện cực âm, các ion lithium một lần nữa lại di chuyển qua màng, quay trở lại mạng lưới sắt-photphat. Chúng một lần nữa được lưu trữ ở cực dương cho đến khi pin được sạc lại.

Nếu bạn thực sự chú ý thì bây giờ bạn sẽ hiểu rằng hình vẽ pin bên phải cho thấy pin LFP gần như đã cạn kiệt. Gần như tất cả các ion lithium đều nằm ở phía điện cực dương. Một cục pin được sạc đầy sẽ có tất cả các ion lithium đó được lưu trữ bên trong carbon của điện cực âm.

Trong thế giới thực, các tế bào lithium-ion được chế tạo từ các lớp lá nhôm – polymer – đồng rất mỏng xen kẽ với các hóa chất được dán lên chúng. Thường thì chúng được cuộn lại như một cuộn thạch và cho vào một hộp thép, giống như một cục pin AA. Pin lithium-ion 12 Volt bạn mua được làm từ nhiều tế bào như vậy, được mắc nối tiếp & song song để tăng Điện áp và công suất Ampe giờ. Mỗi ô có điện áp khoảng 3,3 Volt, vì vậy 4 ô trong số chúng nối tiếp tạo ra 13,2 Volt. Đó chỉ là Điện áp phù hợp để thay thế pin axit chì 12 Volt!

Sạc pin LFP

Hầu hết các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời thông thường đều không gặp khó khăn gì khi sạc pin lithium-ion. Điện áp cần thiết rất giống với điện áp được sử dụng cho ắc quy AGM (một loại ắc quy axit chì kín). BMS cũng giúp đảm bảo các tế bào pin nhìn thấy Điện áp phù hợp, không bị sạc quá mức hoặc xả quá mức, nó cân bằng các tế bào và đảm bảo nhiệt độ tế bào ở mức hợp lý trong khi chúng được sạc.

Biểu đồ bên dưới hiển thị cấu hình điển hình của pin LiFePO4 đang được sạc. Để dễ đọc hơn, Điện áp đã được chuyển đổi thành mức mà bộ pin LFP 12 Volt sẽ thấy (4 lần Điện áp một cell).

Hiển thị trong biểu đồ là tốc độ sạc 0,5C hoặc một nửa dung lượng Ah, nói cách khác đối với pin 100Ah, đây sẽ là tốc độ sạc 50 Amp. Điện áp sạc (màu đỏ) sẽ không thực sự thay đổi nhiều khi tốc độ sạc cao hơn hoặc thấp hơn (màu xanh lam), pin LFP có đường cong Điện áp rất phẳng.

Pin lithium-ion được sạc theo hai giai đoạn: Đầu tiên, dòng điện được giữ không đổi hoặc với pin năng lượng mặt trời, điều đó thường có nghĩa là chúng ta cố gắng truyền càng nhiều dòng điện vào pin càng tốt từ mặt trời. Điện áp sẽ tăng dần trong thời gian này, cho đến khi đạt đến Điện áp 'hấp thụ', 14,6V trong biểu đồ trên. Sau khi đạt mức hấp thụ, pin sẽ đầy khoảng 90% và để lấp đầy phần còn lại, Điện áp được giữ không đổi trong khi dòng điện giảm dần. Khi dòng điện giảm xuống khoảng 5% – 10% định mức Ah của pin thì nó ở trạng thái 100%.

Về nhiều mặt, pin lithium-ion dễ sạc hơn pin axit chì: Miễn là Điện áp sạc đủ cao để di chuyển các ion thì nó sẽ sạc. Pin lithium-ion không quan tâm nếu chúng không được sạc đầy 100%, trên thực tế, chúng sẽ tồn tại lâu hơn nếu không được sạc đầy. Không có sunfat, không có sự cân bằng, thời gian hấp thụ không thực sự quan trọng, bạn thực sự không thể sạc pin quá mức và BMS đảm nhiệm việc giữ mọi thứ trong giới hạn hợp lý.

Vậy điện áp nào đủ để khiến các ion đó chuyển động? Một thử nghiệm nhỏ cho thấy rằng 13,6 Volt (3,4V mỗi ô) là điểm giới hạn; dưới mức đó rất ít xảy ra, trong khi ở trên mức đó, pin sẽ đầy ít nhất 95% nếu có đủ thời gian. Ở mức 14,0 Volt (3,5V mỗi cell), pin dễ dàng sạc lên tới hơn 95 phần trăm trong thời gian tiêu thụ vài giờ và đối với mọi ý định và mục đích, có rất ít sự khác biệt trong việc sạc giữa Điện áp 14,0 hoặc cao hơn, mọi thứ chỉ diễn ra nhanh hơn một chút ở mức 14,2 Volt trở lên.

Điện áp lớn/hấp thụ

Tóm lại, cài đặt số lượng lớn/hấp thụ trong khoảng từ 14,2 đến 14,6 Volt sẽ hoạt động hiệu quả cho LiFePO4! Cũng có thể thấp hơn, xuống khoảng 14,0 Volt, với sự trợ giúp của thời gian hấp thụ. Có thể có Điện áp cao hơn một chút, BMS đối với hầu hết các loại pin sẽ cho phép khoảng 14,8 - 15,0 Volt trước khi ngắt kết nối pin. Tuy nhiên, điện áp cao hơn không có lợi ích gì và có nhiều nguy cơ bị BMS cắt hơn và có thể bị hư hỏng.

Điện áp nổi

Pin LFP không cần phải nổi. Bộ điều khiển sạc có được điều này vì pin axit-chì có tốc độ tự xả cao đến mức việc tiếp tục sạc nhiều hơn để giữ cho chúng hoạt động tốt là điều hợp lý. Đối với pin lithium-ion, sẽ không tốt nếu pin liên tục ở trạng thái sạc cao, vì vậy nếu bộ điều khiển sạc của bạn không thể tắt tính năng phao, chỉ cần đặt nó ở Điện áp đủ thấp để không xảy ra quá trình sạc thực sự. Bất kỳ Điện áp nào từ 13,6 Volt trở xuống đều được.

Cân bằng điện áp

Với việc Điện áp sạc trên 14,6 Volt được khuyến khích tích cực, cần phải rõ ràng rằng không nên thực hiện cân bằng đối với pin lithium-ion! Nếu không thể tắt tính năng cân bằng, hãy đặt nó ở mức 14,6V trở xuống để nó trở thành một chu kỳ sạc hấp thụ thông thường.

Hấp thụ thời gian

Có rất nhiều điều để nói khi chỉ cần đặt điện áp hấp thụ thành 14,4V hoặc 14,6V, sau đó chỉ cần ngừng sạc khi pin đạt đến Điện áp đó! Nói tóm lại, thời gian hấp thụ bằng không (hoặc một thời gian ngắn). Khi đó, pin của bạn sẽ đầy khoảng 90%. Pin LiFePO4 sẽ tốt hơn về lâu dài khi chúng không ở mức 100% SOC quá lâu, vì vậy cách làm này sẽ kéo dài tuổi thọ pin. Nếu bạn nhất thiết phải có 100% SOC trong pin thì khả năng hấp thụ sẽ làm được điều đó! Chính thức, điều này đạt được khi dòng sạc giảm xuống 5% – 10% định mức Ah của pin, tức là 5 – 10 Amp cho pin 100Ah. Nếu bạn không thể dừng hấp thụ dựa trên dòng điện thì hãy đặt thời gian hấp thụ khoảng 2 giờ và gọi là một ngày.

Bù nhiệt độ

Pin LiFePO4 không cần bù nhiệt độ! Vui lòng tắt tính năng này trong bộ điều khiển sạc của bạn, nếu không Điện áp sạc của bạn sẽ tắt đột ngột khi trời rất ấm hoặc quá lạnh.

Hãy nhớ kiểm tra cài đặt điện áp của bộ điều khiển sạc so với cài đặt thực tế được đo bằng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số chất lượng tốt! Những thay đổi nhỏ về Điện áp có thể có tác động lớn khi sạc pin lithium-ion! Thay đổi cài đặt sạc cho phù hợp!

Xả pin LFP

Không giống như pin axit chì, điện áp của pin lithium-ion rất ổn định trong quá trình phóng điện. Điều đó gây khó khăn cho việc phân tích Trạng thái Sạc chỉ từ Điện áp. Đối với pin có mức tải vừa phải, đường cong phóng điện trông như sau.

Hầu hết thời gian trong quá trình xả, Điện áp của pin sẽ ở mức khoảng 13,2 Volt. Nó thay đổi chỉ 0,2 Volt trong khoảng từ 99% đến 30% SOC. Cách đây không lâu, việc giảm SOC xuống dưới 20% cho pin LiFePO4 là một Ý tưởng Rất Tồi tệ. Điều đó đã thay đổi và lượng pin LFP hiện tại sẽ xả hết mức xuống 0% trong nhiều chu kỳ. Tuy nhiên, việc đạp xe ít sâu hơn sẽ có lợi ích. Không chỉ là việc đạp xe đến SOC 30% sẽ giúp bạn có thêm 1/3 chu kỳ so với việc đạp xe xuống 0%, pin của bạn có thể sẽ tồn tại trong nhiều chu kỳ hơn thế. Những con số khó là rất khó đạt được, nhưng việc giảm SOC xuống 50% dường như cho thấy tuổi thọ của chu kỳ gấp khoảng 3 lần so với việc đạp xe 100%.

Dưới đây là bảng hiển thị Điện áp pin của bộ pin 12 Volt so với Độ sâu xả. Nếu coi các giá trị Điện áp này là muối bỏ bể, đường cong phóng điện phẳng đến mức thực sự khó xác định SOC chỉ dựa vào Điện áp. Những thay đổi nhỏ về tải và độ chính xác của đồng hồ Vôn sẽ làm ảnh hưởng đến phép đo.

Bảo quản Pin Lithium-Ion  

Tốc độ tự xả rất thấp giúp bạn dễ dàng bảo quản pin LFP, ngay cả trong thời gian dài hơn. Không có vấn đề gì khi cất pin lithium-ion trong một năm, chỉ cần đảm bảo pin còn đủ điện trước khi cất vào kho. Khoảng từ 50% – 70% là ổn, điều đó sẽ giúp pin hoạt động trong một thời gian rất dài trước khi việc tự phóng điện đưa Điện áp đến gần điểm nguy hiểm.

Bảo quản pin dưới mức đóng băng là được, chúng không bị đóng băng và không quan tâm nhiều đến nhiệt độ. Cố gắng tránh bảo quản chúng ở nhiệt độ cao (45 độ C trở lên) và cố gắng tránh bảo quản chúng hoàn toàn đầy nếu có thể (hoặc gần trống).

Nếu bạn cần bảo quản pin trong thời gian dài hơn, hãy đảm bảo chỉ cần ngắt kết nối tất cả các dây khỏi chúng. Bằng cách đó, không thể có bất kỳ tải đi lạc nào làm xả pin từ từ.

Sự kết thúc của pin Lithium-Ion của bạn

Chúng tôi nghe thấy bạn thở hổn hển vì kinh hoàng; ý nghĩ về việc cục pin LFP quý giá của bạn không còn khiến bạn rùng mình! Than ôi, mọi điều tốt đẹp cuối cùng cũng phải kết thúc. Điều chúng ta muốn ngăn chặn là sự kết thúc sớm của loại pin này, và để làm được điều đó, chúng ta phải hiểu pin lithium-ion chết như thế nào.

Các nhà sản xuất pin coi pin là “chết” khi dung lượng pin giảm xuống 80% so với mức cần thiết. Vì vậy, đối với pin 100Ah, sự kết thúc của nó sẽ đến khi dung lượng của nó giảm xuống còn 80Ah. Có hai cơ chế tác động đến việc pin của bạn bị hỏng: Đi xe đạp và lão hóa. Mỗi lần bạn xả và sạc lại pin, pin sẽ bị hỏng một chút và bạn sẽ mất một ít dung lượng. Nhưng ngay cả khi bạn đặt cục pin quý giá của mình vào một ngôi đền đẹp đẽ có vách kính bao quanh, không bao giờ được đạp thì nó vẫn sẽ cạn kiệt. Cái cuối cùng đó được gọi là lịch đời.

Rất khó để tìm thấy dữ liệu cứng về tuổi thọ lịch của pin LiFePO4, có rất ít dữ liệu. Một số nghiên cứu khoa học đã được thực hiện về ảnh hưởng của các mức cực trị (về nhiệt độ và SOC) đến tuổi thọ lịch và những nghiên cứu đó giúp đặt ra giới hạn. Những gì chúng tôi thu thập được là nếu bạn không lạm dụng bộ pin của mình, tránh sử dụng quá mức và thường chỉ sử dụng pin trong giới hạn hợp lý thì tuổi thọ trên lịch sẽ có giới hạn trên là khoảng 20 năm.

Bên cạnh các tế bào bên trong pin, còn có BMS, được làm từ các bộ phận điện tử. Khi BMS bị lỗi, pin của bạn cũng vậy. Pin lithium-ion có BMS tích hợp vẫn còn quá mới và chúng ta sẽ phải xem, nhưng cuối cùng thì Hệ thống quản lý pin cũng phải tồn tại miễn là các tế bào lithium-ion cũng vậy.

Theo thời gian, các quá trình bên trong pin sẽ bao phủ lớp ranh giới giữa các điện cực và chất điện phân bằng các hợp chất hóa học ngăn chặn các ion lithium đi vào và rời khỏi điện cực. Các quy trình cũng liên kết các ion lithium thành các hợp chất hóa học mới, do đó chúng không còn khả năng di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác nữa. Những quá trình đó sẽ xảy ra bất kể chúng ta làm gì, nhưng chúng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ! Giữ pin của bạn dưới 30 độ C và chúng sẽ rất chậm. Vượt qua 45 độ C và mọi thứ tăng tốc đáng kể! Kẻ thù công cộng không. Số 1 đối với pin lithium-ion cho đến nay vẫn là nhiệt!

Còn nhiều điều hơn nữa về tuổi thọ lịch và pin LiFePO4 sẽ già đi nhanh như thế nào: State-Of-Charge cũng có liên quan đến điều đó. Mặc dù nhiệt độ cao là không tốt nhưng những loại pin này thực sự không thích đặt ở mức 0% SOC và nhiệt độ rất cao! Cũng tệ, mặc dù không đến nỗi tệ như 0% SOC, nhưng chúng phải ở mức 100% SOC và nhiệt độ cao. Nhiệt độ rất thấp có ít tác dụng hơn. Như chúng tôi đã thảo luận, bạn không thể (và BMS sẽ không cho phép bạn) sạc pin LFP dưới mức đóng băng. Hóa ra, việc xả chúng xuống dưới mức đóng băng, dù có thể, cũng có tác động đẩy nhanh quá trình lão hóa. Không có gì tệ bằng việc để pin ở nhiệt độ cao, nhưng nếu bạn định để pin ở nhiệt độ đóng băng thì tốt hơn nên làm như vậy khi pin không sạc cũng không xả và còn một ít khí trong bình (mặc dù không phải là bình đầy). Nói một cách tổng quát hơn, tốt hơn hết bạn nên cất những viên pin này ở mức khoảng 50% – 60% SOC nếu chúng cần bảo quản lâu dài hơn.

Pin nóng chảy

Nếu bạn thực sự muốn biết, điều gì xảy ra khi pin lithium-ion được sạc dưới mức đóng băng là lithium kim loại được lắng đọng trên điện cực âm (cacbon). Cũng không phải theo cách hay ho gì, nó phát triển thành những cấu trúc sắc nhọn như hình kim, cuối cùng làm thủng màng và làm cạn pin (dẫn đến Sự kiện tháo gỡ nhanh chóng đột xuất ngoạn mục như NASA gọi, liên quan đến khói, nhiệt độ cực cao và hoàn toàn có thể xảy ra). cả ngọn lửa). Thật may mắn cho chúng tôi, đây là điều mà BMS đã ngăn chặn xảy ra.

Chúng ta đang chuyển sang cuộc sống tuần hoàn. Việc pin lithium-ion phải thực hiện hàng nghìn chu kỳ, thậm chí ở chu kỳ sạc-xả đầy đủ 100% đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, có một số điều bạn có thể làm để tối đa hóa vòng đời.

Chúng tôi đã nói về cách pin lithium sắt photphat công việc: Chúng di chuyển các ion lithium giữa các điện cực. Điều quan trọng là phải hiểu rằng đây là những hạt vật lý thực tế có kích thước nhất định. Chúng được kéo ra khỏi một điện cực và nhét vào điện cực kia mỗi khi bạn sạc-xả pin. Điều này gây ra hư hỏng, đặc biệt là cacbon của điện cực âm. Mỗi lần pin được sạc, điện cực sẽ phồng lên một chút và mỗi lần phóng điện nó lại mỏng đi. Theo thời gian gây ra các vết nứt cực nhỏ. Chính vì điều này mà việc sạc dưới 100% một chút sẽ mang lại cho bạn nhiều chu kỳ hơn, cũng như xả pin lên trên 0% một chút. Ngoài ra, hãy coi những ion đó tạo ra “áp suất” và các số Trạng thái sạc cực cao sẽ tạo ra nhiều áp suất hơn, gây ra các phản ứng hóa học không có lợi cho pin. Đó là lý do tại sao pin LFP không thích được cất giữ ở mức SOC 100% hoặc được sạc thả nổi ở mức (gần) 100%.

Tốc độ kéo các ion lithium đó ở đây và yon cũng ảnh hưởng đến vòng đời của chu kỳ. Với những điều trên, điều đó không có gì đáng ngạc nhiên. Trong khi pin lithium sắt photphat sẽ thường xuyên sạc và xả ở 1C (tức là 100 Amp cho pin 100Ah), bạn sẽ thấy nhiều chu kỳ hết pin hơn nếu bạn giới hạn điều này ở các giá trị hợp lý hơn. Pin axit chì có giới hạn khoảng 20% ​​định mức Ah và việc duy trì trong giới hạn này đối với lithium-ion cũng sẽ mang lại lợi ích cho tuổi thọ pin dài hơn.

Yếu tố cuối cùng đáng nói đến là Điện áp, mặc dù đây thực sự là thứ mà BMS được thiết kế để kiểm soát. Pin lithium-ion có cửa sổ Điện áp hẹp cho cả quá trình sạc và xả. Đi ra ngoài cửa sổ đó rất nhanh sẽ dẫn đến thiệt hại vĩnh viễn và ở cấp độ cao hơn có thể xảy ra Sự kiện RUD (cuộc nói chuyện của NASA, như đã đề cập trước đó). Vì pin lithium sắt photphat cửa sổ đó là khoảng 8,0V (2,0V mỗi ô) đến 16,8 Volt (4,2V mỗi ô). BMS tích hợp cần chú ý giữ pin tốt trong giới hạn đó.

Bài học mang về nhà

Bây giờ chúng ta đã biết pin lithium-ion hoạt động như thế nào, chúng thích gì và không thích gì cũng như cuối cùng chúng hỏng như thế nào, có một số gợi ý cần rút ra. Chúng tôi đã thực hiện một danh sách nhỏ dưới đây. Nếu bạn không định làm gì khác, vui lòng lưu ý đến hai điều đầu tiên, cho đến nay chúng có ảnh hưởng lớn nhất đến tổng thời gian bạn có thể tận hưởng pin lithium-ion của mình! Việc chú ý đến những người khác cũng sẽ giúp ích, giúp pin của bạn bền hơn nữa.

Tóm lại, để có thời lượng pin LFP lâu dài và vui vẻ, theo mức độ quan trọng, bạn nên lưu ý những điều sau:

● Giữ nhiệt độ pin dưới 45 độ C (dưới 30 độ C nếu có thể) – Đây là điều quan trọng nhất!!
● Giữ dòng sạc và dòng xả dưới 0,5C (ưu tiên 0,2C)
● Giữ nhiệt độ pin trên 0 độ C khi xả pin nếu có thể - Điều này và mọi thứ bên dưới không quan trọng bằng hai điều đầu tiên
● Không xoay vòng dưới 10% – 15% SOC trừ khi bạn thực sự cần
● Không thả pin ở mức 100% SOC nếu có thể
● Không sạc đến 100% SOC nếu bạn không cần

Đó là nó! Giờ đây, bạn cũng có thể tìm thấy hạnh phúc và cuộc sống trọn vẹn với pin LiFePO4 của mình!