LiFePO4

Литий-железо-фосфатные батареи имеют стабильную химическую структуру. Поэтому они не боятся глубоких разрядов, не склонны к возгоранию, хорошо противостоят химической деградации (естественному старению) и стабильно работают даже на морозе или в жару. К тому же, аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата обеспечивают высокую токоотдачу, не перегреваясь при этом, и имеют большой ресурс – свыше 2000 циклов заряд-разряд. Но это не значит, что их можно хранить в разряженном состоянии, сыром помещении или под прямыми солнечными лучами.

Источники бесперебойного питания в простейшем исполнении оснащают необслуживаемыми свинцово-кислотными аккумуляторами. Они герметичны, т.к. содержат электролит в связанном состоянии, подходят для разных типов ИБП и широко используются в разнообразных условиях, от домашних офисов до крупных предприятий. Свинцовые АКБ недорогие и при этом стабильно поддерживают постоянное питание при перебоях с основным электроснабжением.

Семейство литий-ионных аккумуляторов делится на подвиды в зависимости от используемого материала катода. Совершенствование формул катодного материала привело к созданию эффективных элементов питания с оптимальным соотношением рабочих характеристик, таких как аккумуляторы LiFePO4 и NCM (INR). Это высокотоковые ячейки с широкими возможностями эксплуатации. В чем они схожи, чем различаются и когда лучше использовать накопители энергии того или другого типа – рассмотрим в этой статье.

Среди всех видов существующих сегодня аккумуляторов наилучшие характеристики имеют модели Li-ion и LiFePO4. Фактически литий-железо-фосфатные элементы питания – это подвид литий-ионных аккумуляторов, который выделен в отдельную категорию из-за отличающихся технических характеристик. Рассмотрим подробнее, что общего у литиевых ячеек этих типов и чем они различаются.

Зарядные устройства, инверторы и солнечные контроллеры распознают только общее напряжение батареи. Но при ее эксплуатации вольтаж элементов становится разным. Вначале разброс минимален, но постепенно он увеличивается. Например, в цепочке из 15 ячеек LiFePO4 одни аккумы имеют напряжение 3 В, а другие – 3,4 В. Суммарный вольтаж остается равным 48 В, но одни аккумуляторы оказываются недозаряженными, а другие – перезаряженными. В итоге снижается эффективность использования батареи, а элементы питания преждевременно выходят из строя.

Отрицательные температуры негативно сказываются на рабочих параметрах батарей. При работе на морозе литий-ионные АКБ теряют емкость, быстрее разряжаются и хуже отдают накопленную электроэнергию. Это происходит из-за изменения свойств электролита – на холоде снижается его проводимость и замедляется протекание химических реакций.

После сравнения, чем отличается литиевый аккумулятор от свинцового, часто появляется идея о замене АКБ на батарею типа Li-ion или LiFePO4. И в теории, и на практике это решение оказывается рациональным. Литиевая технология выигрывает по всем характеристикам – от жизненного цикла, удельной емкости и проводимости зарядов до комфорта и безопасности использования аккумуляторов.

Для получения заданного выходного напряжения литиевые аккумуляторы последовательно соединяются в батарею. Например, для получения батареи вольтажом 24 В последовательно соединяется 7 или 8 LiFePO4 аккумуляторов, а для получения вольтажа 36 В – 10–12 элементов. При зарядке аккумуляторной сборки от общего источника питания с напряжением, соответствующим вольтажу АКБ, нужно обеспечить равномерный уровень заряда всех элементов. При этом важно, чтобы напряжение на каждом элементе не превысило допустимого значения.

Литий-железо-фосфатные батареи устанавливаются на электромобили, гольфкары, велосипеды и самокаты на электротяге, складскую технику, катера, ИБП и другое оборудование, требующее стабильного напряжения. Собираются такие источники питания из нескольких аккумуляторов LiFePO4 по определенной схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения. При последовательном соединении наращиваетсянапряжение, а при параллельном – емкость.

BMS для LiFePO4 аккумуляторов – это электронная система, обеспечивающая корректную и безопасную работу всех элементов питания в сборке. Она управляет процессом заряда и разряда батареи, отслеживает ее рабочие параметры, не допускает опасных состояний и выполняет балансировку ячеек.