Срок службы литий-ионного аккумулятора для электропогрузчика

Еще одно преимущество батарей на основе лития – больший срок службы. Кстати, его корректно измерять не годами эксплуатации, а количеством циклов заряд-разряд. Причем циклы считают до того момента, когда восстанавливаемая емкость АКБ снизится на 20%. Т.е. фактически аккумуляторы можно использовать и дольше, но постепенно объем запасаемой емкости и время автономной работы на 1 заряде будут уменьшаться из-за необратимых изменений в элементах.

Сколько циклов выдерживают Li-ion батареи?

Литиевые аккумуляторы для электропогрузчика и других типов складской техники бывают разных подвидов, прежде всего – с различными материалами катода. Поэтому различаются у них и технические характеристики: напряжение, емкость, допустимые токи заряда и разряда, циклический ресурс. Большинство Li-ion элементов питания имеет номинальное напряжение 3,6 или 3,7 В и ресурс 700–1000 циклов. Но если вы используете аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата, их номинальный вольтаж составляет 3,2 В на ячейку, а ресурс превышает 2000 циклов.

Кроме материала катода и технологии изготовления, срок службы батареи зависит и от других факторов. 

В их числе:

• соблюдение рекомендаций производителя по зарядке, хранению и эксплуатации АКБ;
• используемый метод зарядки – литиевые батареи допускают быструю подзарядку более высокими токами, но в таком случае срок их службы немного уменьшается;
• температурный режим – Li-ion аккумуляторы служат дольше, если использовать их при температуре от +10 до +30 °С, а эксплуатация при экстремальных температурах (хоть и в границах допустимого диапазона) ускоряет их «старение» и сокращает ресурс;
• глубина разрядов – большинство литиевых аккумуляторов допускает разряд до 20%, а модели подвида LiFePO4 ввиду высокой химической стабильности можно разряжать до 10%, но дальнейшее падение напряжения негативно отражается на сроке службы АКБ;
• своевременная зарядка – литиевые аккумуляторы нельзя подолгу хранить в разряженном состоянии, иначе из-за саморазряда их напряжение может опуститься ниже допустимого минимума, провоцируя не только сокращение ресурса, но и рост дендритов, внутреннее короткое замыкание, вздутие элементов и другие негативные последствия;
• исключение избыточной нагрузки.

Ориентировочный срок службы

Примерный ресурс каждой батареи производитель указывает в руководстве по эксплуатации. Эта информация дает пользователям общее представление о том, как долго АКБ будет сохранять работоспособность при стандартных (рекомендованных производителем) условиях эксплуатации и соблюдении протокола зарядки.

Например, если номинальный ресурс АКБ составляет 1000 циклов, и ее будут заряжать 1 раз в рабочий день (≈250 раз в год), она ориентировочно прослужит 4 года. Если же батарея будет заряжаться между сменами или во время перерывов и использоваться более интенсивно, т.е. питать погрузчик на протяжении нескольких смен, количество ее рабочих циклов в году возрастет. В результате накопитель энергии прослужит меньше, например, 2 года, хотя фактически его циклический ресурс останется неизменным.

К примеру, батарея LiFePO4 с номинальным ресурсом 2000 циклов прослужит примерно:

• 5,5 лет – если будет использоваться ежедневно без выходных на протяжении 1 рабочей смены и заряжаться 1 раз в день;
• 8 лет – если будет использоваться и заряжаться 1 раз по рабочим дням (≈250 дней в году), кроме праздников и выходных.

Как продлить жизнь литиевой батарее погрузчика?

Чтобы дольше использовать АКБ электропогрузчика и реже сталкиваться с необходимостью ее замены, нужно выбирать долговечные модели и корректно их использовать. Деградация аккумулятора – неизбежный процесс, в т. ч. и для высококлассных литиевых моделей. Но более устойчивы к естественному старению модели с типом химии LiFePO4, поэтому они дольше служат даже в сложных условиях.

Кроме технически заложенных возможностей АКБ, ее долговечность зависит от действий пользователя. В частности, избежать ускоренного износа литиевых аккумуляторов помогают:

• бережная эксплуатация – без перегревов и перегрузок по току, с умеренными разрядками и своевременными зарядками;
• использование подходящих зарядных устройств, снижающих риск перезарядки или недозарядки АКБ;
• регулярная проверка технического состояния – в частности, выявление и устранение поврежденных проводов, ослабленных соединений, следов коррозии на контактах;
• оптимальная нагрузка – без перегрузок и длительных периодов простоя, т.к. Li-ion аккумуляторы склонны к химической деградации и старению, даже если не используются;
• применение операторами функций энергосбережения – в частности, спокойная езда в экономичном режиме, без ускорений;
• ротация используемых батарей – для равномерного распределения рабочей нагрузки между несколькими АКБ электропогрузчиков и другой используемой техники;
• мониторинг рабочих параметров – состояния заряда, скорости разряда, температуры – например, с помощью платы Smart BMS, которая помогает вовремя обнаруживать и устранять потенциальные проблемы.

Выводы

В среднем Li-ion батареи для складской техники отрабатывают около 1000 циклов, а модели подвида LiFePO4 – свыше 2000. Затем у них постепенно начинают проявляться признаки химической деградации: ощутимое снижение восстанавливаемой емкости, сокращение времени автономной работы, уменьшение грузоподъемности погрузчика из-за неспособности АКБ обеспечивать достаточную мощность электромотора.

Продлить жизнь литиевой батареи помогает ее корректная эксплуатация, соблюдение правил зарядки, поддержание благоприятных температурных условий и регулярный мониторинг технического состояния. Но изначально необходимо выбирать высококачественные аккумуляторы с такими значениями емкости и напряжения, которые оптимально подходят для эффективной эксплуатации конкретного электропогрузчика.

Ранее в блоге VirtusTec вышла статья о батареях для систем контроля дорожного движения.