LiFePO4: ответы на самые часто задаваемые вопросы
Мы независимо проверяем товары и технологии которые рекомендуем.
Напоминаем, если вас интересуют зарядные станции с литий-железо-фосфатными аккумуляторами (АКБ), то большой ассортимент моделей представлен в профильном разделе каталога. Если нужна LiFePO4 батарея для ИБП, тогда можете переходить по этой ссылке. А если требуется зарядное устройство, которое безопасно восполнит емкость такой АКБ, то вам сюда.
Чем лучше литий-железо-фосфатный аккумулятор?
Технология LiFePO4 является одной из самых передовых на рынке литиевых АКБ. К основным плюсам литий-железо-фосфатных аккумуляторов относится следующее:
- Увеличенный рабочий ресурс. Как правило, LiFePO4 с запасом выигрывает у конкурентов по количеству циклов зарядки-разрядки без потери рабочей емкости.
- Высокая безопасность и экологичность. Состав LiFePO4 характеризуется повышенной термической и химической стабильностью, и не имеет потенциально вредных веществ — кадмия, свинца или кобальта.
- Готовность к высоким нагрузкам. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы хорошо проявляют себя в тандеме с мощными приборами-потребителями.
- Широкий диапазон рабочих температур. Аккумуляторы LiFePO4 лучше адаптированы к сложным погодным условиям, вплоть до работы в мороз.
- Все достоинства литиевых аккумуляторов, а именно отсутствие эффекта памяти, минимальный саморазряд, готовность к глубоким разрядам (90% и более) и быстрое восполнение емкости АКБ на фоне любых автобатарей, например, AGM.
Чем отличается LiFePO4 от Li-Ion?
LiFePO4 и Li-Ion являются родственными решениями, так как обе разновидности аккумуляторов содержат литий. Но они отличаются по своему составу, который среди прочего создает разницу в эксплуатационных свойствах. Так железо-фосфатные модели можно считать более прогрессивным решением с дополнительными преимуществами, а именно:
- Большим количеством циклов зарядки-разрядки. В среднем железо-фосфат по долговечности в 2 раза лучше литий-ионных АКБ. Обычно LiFePO4 рассчитаны на условные 3000 или 4000 циклов на фоне 1500 или 2000 у топовых версий Li-Ion.
- Безопасностью. Литий-железо-фосфат хорошо справляется с ростом температур, не выделяет вредные испарения и кислород, в целом лучше предупреждает разного рода форс-мажоры, чем Li-Ion. Последние могут перегреваться, а чтобы этого не случилось нужны защитные системы со специальными контроллерами.
- Повышенной стабильностью работы, в том числе при низких температурах. Любая литиевая АКБ априори не любят морозы. Так, Li-Ion при минусовых значениях быстрее разряжается, а показатели напряжения могут ощутимо проседать. У LiFePO4 в целом выше общая стабильность работы и шире температурный диапазон, поэтому они лучше проявляют себя при высоких нагрузках (питании мощных приборов) и неблагоприятных погодных условиях (жара или мороз).
- Экологичностью. В литий-железо-фосфатных АКБ нет кадмия и кобальта, которые требуют правильной утилизации и выступают негативным фактором для окружающей среды. А вот состав Li-Ion батарей в этом плане менее «зеленый».
Есть и у литий-ионных аккумуляторов преимущество перед железо-фосфатными. Так, они при одинаковой емкости компактнее и легче, поскольку имеют более высокую плотность энергии. Еще при покупке зарядных станций версии с Li-Ion обойдутся дешевле, чем LiFePO4. Вероятно, виной всему относительная новизна железо-фосфатной технологии, ведь в целом себестоимость литий-ионных батарей даже выше.
Больше об отличиях между актуальными литиевыми АКБ вы можете почитать в нашем профильном материале «Li-Ion или LiFePO4: Что лучше для зарядной станции и ИБП?»
Можно ли заряжать LiFePO4 автомобильной зарядкой?
Обычным автомобильным пуско-зарядным устройством восполнять емкость железо-фосфатной батареи не рекомендуется. Как минимум, это чревато снижением срока службы АКБ и падением производительности, а как максимум — поломкой.
Сегодня в продаже есть автомобильные зарядки, которые предусматривают специальный режим для LiFePO4. Именно такие приборы и стоит применять в тандеме с этими аккумуляторами. Они обеспечат стабильные показатели напряжения и силы тока в ходе питания и полностью остановят подачу энергии по достижении 100%. А еще они могут быть дополнены различными защитными системами.
Если профильного режима для железо-фосфатных АКБ нет, то в теории допустимо использовать автомобильную зарядку, которая характеризуется следующими параметрами:
- обеспечивает рабочее напряжение до 14.6 В;
- позволяет отключить режим десульфатации или выравнивания (важно убедиться, что эти опции не являются автоматическими);
- перед переходом на поддерживающую зарядку нет стадии кондиционирования с рабочим напряжением около 14 В;
- плюс как только зарядный процесс с использованием этого прибора завершен, нужно сразу отключить LiFePO4 батарею.
Сколько служит литий-железо-фосфатный аккумулятор?
В средний рабочий ресурс для LiFePO4 составляет 3500 циклов зарядки-разрядки без потери емкости. При этом в зависимости от конкретной батареи данный показатель может колебаться от 2000 до нескольких десятков тысяч циклов. На практике деградация, то есть ощутимая потеря емкости, происходит спустя 7 – 10 лет эксплуатации. Но многое зависит от специфики применения, соблюдения рекомендаций по хранению и зарядке.
Железо-фосфатные аккумуляторы долговечнее свинцово-кислотных приблизительно в 7 – 10 раз, а литий-ионных — минимум в 2 раза.
Каким напряжением заряжать аккумулятор LiFePO4?
Для литий-железо фосфатной батареи оптимальным считается «вольтаж» в 3.6 В на элемент (но не более 4.2 В). Стандартный 12-вольтовый LiFePO4 имеет группы из четырех таких элементов, а это значит что, его заряжать рекомендуется при напряжении от 14.2 до 14.6 В (3.6 В х 4 = 14.4 В). Тогда как для 24-вольтового подойдет диапазон 28.4 – 29.2 В.
Также важно учитывать, что для LiFePO4 зарядный процесс должен предусматривать 2 основные фазы — постоянный ток и постоянное напряжение. Так, сначала при одном ампераже плавно поднимаются вольты и далее держатся на оптимальном уровне. А сила тока по мере приближения к концу зарядного цикла медленно опускается до 2 А.
Описанная выше информация вам особо не нужна, если применяемое зарядное устройство предусматривает режим для LiFePO4 или же имеется ИБП, который «умеет» заряжать железо-фосфатные АКБ.
Какой саморазряд у LiFePO4?
Скорость саморазряда у литий-железо-фосфатных аккумуляторов является самой низкой на фоне аналогов. Показатели весьма индивидуальны, то есть зависят от конкретной батареи. В целом максимальный саморазряд при хранении в комнатной температуре для LiFePO4 не должен превышать 3% в месяц. На практике даже подобный показатель производители дают, так сказать, «про запас», а отдельные экземпляры при простое разряжаются еще медленнее — на 3 – 5% в год.
До какого напряжения можно разряжать LiFePO4?
Литий-железо-фосфатная технология примечательна поддержкой высокой глубины разряда аккумулятора без снижения надежности. Так, именно LiFePO4 можно эксплуатировать вплоть до самых низких показателей напряжения на фоне аналогов (литий-ионных и тем более свинцово-кислотных батарей).
Допустимое минимальное напряжение обычно находится в диапазоне от 2.2 до 2.8 В на элемент. Соответственно, для 12-вольтовых АКБ стандартных сборок (с 4 элементами питания в группе) получим предельный разряд приблизительно до 10 В.
Стоит учитывать, что минимальный рабочий вольтаж, как правило, указывается в инструкции к конкретному LiFePO4 аккумулятору. Плюс в большинстве современных моделей реализована защитная система BMS (Battery Management System), которая отключит батарею принудительно при достижении критической глубины разряда. В данном случае минимальное рабочее направление можно проверить опытным путем. В дальнейшем лучше все же не достигать предельного разряда, чтобы продлить общий рабочий ресурс АКБ.
Как хранить LiFePO4 аккумулятор?
Основные рекомендации по хранению литий-железо-фосфатных батарей приводят производители в руководствах пользователя. Именно на информацию в инструкции и нужно ориентироваться в первую очередь.
Общие рекомендации по хранению таковы:
- зарядите АКБ до 100% или достижения напряжения 14.4 В. Для коротких пауз в эксплуатации (до нескольких месяцев) полный заряд для батареи не обязателен — достаточно диапазона от 50 до 80%. Частичная емкость аккумулятора не окажет пагубного воздействия, в отличие от простейших свинцово-кислотных аналогов;
- отключите прибор от зарядного устройства и потребителей;
- оптимальная температура хранения от 0 до 40 градусов Цельсия, а для длительного периода (свыше 3 месяцев) — ближе к комнатным значениям (около 20 °C);
- на короткий срок (обычно до 30 дней) литий-железо-фосфатную АКБ допустимо оставлять даже на морозе (если производителем не заявлен иной температурный диапазон);
- по возможности найдите для аккумулятора затененное, сухое и хорошо проветриваемое место и оградите прибор от механических воздействий;
- при длительных простоях рекомендуется периодически проверять уровень заряда LiFePO4 и поддерживать его выше 50%.
Нужен ли балансир для LiFePO4?
При покупке готовых АКБ вопрос наличия балансиров, то есть устройств для выравнивания напряжения в ячейках аккумулятора при зарядке, вряд ли актуален. Производители знают, когда они нужны и какие именно. Иначе обстоят дела с самостоятельными сборками. Так, балансиры необходимы, если суммарная емкость собираемой самостоятельно АКБ превышает 40 Ач. А вот у аккумуляторов до 40 Ач с задачей балансирования обычно хорошо справляется защитная система BMS (Battery Management System).
Для LiFePO4 рекомендовано применение только пассивных балансиров. Эти устройства прекращают заряжать те ячейки батареи, которые достигли оптимального напряжения (обычно это 3.6 В) и просто выводят избыток энергии в виде тепла. Пассивные балансиры корректно работают с платой BMS и не оказывают негативного влияния на рабочий ресурс АКБ.
А вот активные выравниватели — те, что «умеют» распределять энергию между ячейками — от уже заряженных к еще находящимся в процессе, для LiFePO4 не рекомендуются. Они могут снизить общий ресурс и некорректно работать в тандеме с BMS.
Можно ли переворачивать LiFePO4?
В теории эксплуатация литий-железо-фосфатного аккумулятора возможна в любом положении. Тут нет кислоты, которая может вылиться, как у свинцовых батарей. А жидкий электролит в LiFePO4 надежно защищен внутри герметичных ячеек.
В любом случае мы рекомендуем первым делом ознакомиться с инструкцией. Производители нередко все-таки запрещают переворачивание. Это может быть обусловлено спецификой отвода тепла (воздухообмен нарушается при другом расположении батареи), особенностями компоновки ячеек или иных рабочих элементов либо просто желанием производителя перестраховаться. Так, попытки переворота довольно тяжелых АКБ могут стать причиной ударов или других нежелательных механических воздействий.
Можно ли заряжать LiFePO4 на морозе?
В большинстве случаев литий-железо-фосфатные батареи заряжать при минусовых температурах нельзя. Восполнять емкость АКБ на морозе допустимо при наличии встроенных систем подогрева (слаботочных нагревателей), которые позволяют элементам питания достичь плюсовых температурных значений.
Даже если производитель разрешает зарядку при морозе (допустим, при -5 или даже -10 градусов Цельсия), то такой вариант целесообразен только для экстренных случаев. В большинстве ситуаций лучше переместить аккумулятор LiFePO4 в тепло, а там питать его энергией. Это будет и намного быстрее, ведь безопасный зарядный процесс в мороз требует ограничений ампеража (а это сильно увеличивает общие времязатраты). Так, например, при температурах ниже 0 °C максимальный зарядный ток должен быть не более 10% от емкости АКБ (допустим, для 80 Ач — это 8 А). А при падении столбика термометра ниже -10 градусов, надо ограничить ток 5% (в нашем примере 4 А).
Сколько весит LiFePO4 аккумулятор?
Масса батареи LiFePO4 прямо зависит от ее емкости. Плотность энергии для АКБ данной технологии обычно колеблется от 90 до 150 Вт*ч/кг. Ориентируясь на среднее значение проведем приблизительные расчеты для батареи 12 В на 100 Ач:
- переведем Ач в Вт*ч: 100 х 12 = 1200 Вт*ч;
- рассчитаем вес с учетом плотности 120 Вт*ч/кг — 1200 / 120 = 10 кг;
- итоговая масса аккумулятора будет выше где-то на 1 или 2 кг, ведь значение в 10 кг не учитывает сам корпус батареи, дополнительную электронику и т.д. А в случае с зарядными станциями итоговый вес еще больше, ведь там имеются инверторы, система охлаждения и другие элементы.
Отметим, что железо-фосфатные АКБ тяжелее литий-ионной батареи аналогичной емкости, но намного легче свинцово-кислотных и гелевых моделей.
Можно ли подключать LiFePO4 аккумулятор к любому ИБП?
Не все источники бесперебойного питания совместимы с аккумуляторами LiFePO4. В теории подключить такую батарею можно буквально к любому ИБП с поддержкой внешних АКБ. Но из-за специфики работы системы BMS в литий-железо-фасфатном аккумуляторе, которая держит стабильные показатели напряжения, многие бесперебойники «не распознают» его разряд, а значит и не способны заряжать его.
Если вы хотите без проблем использовать LiFePO4 с ИБП, то нужно выбирать источники бесперебойного питания с поддержкой зарядки этих аккумуляторов и/или дополнительно уточнять факт совместимости перед покупкой.
Cтатьи, обзоры, полезные советы
Все материалы
