Заряд четырех банок LiFePO4 автомобильным зарядным устройством «Вымпел-55»
После разряда LiFePO4 банок на электронной нагрузке ATORCH DL24, у меня образовалось 4 разряженных LiFePO4 банки, которые для чистоты эксперимента требовалось зарядить и замерить их емкость при заряде. Т.к. напряжение полностью заряженной банки лифера составляет 3,6В, а 4 эти банки в сумме образуют напряжение 14,4В, то для этих целей как нельзя лучше подходит автомобильное зарядное устройство. У меня имеется ЗУ «Вымпел-55», который умеет замерять отданную емкость.
Заряд четырех банок LiFePO4 на Вымпел-55
Но. потом вдруг я подумал, что лишний Ампер «сверху» не помешает и повышаю ток до 6А.
В таком режиме заряд продолжался до напряжения 13,7В на батарею и 3,425В на банку. После этого зарядные токи начали постепенно снижаться.
И тут с зарядным устройством Вымпел случилась неожиданность, автоматика ЗУ как только увидела напряжение 13,7В стала писать, что АКБ заряжен и в этот момент переставала считать Ампер-часы. Так что итоговый замер емкости как то не получился. как говорится по техническим причинам.
В любом случае считаю эксперимент удавшимся, даже если не удалось замерить емкость полностью. Теперь буду разряжать оставшиеся четыре банки на электронной нагрузке DL24.
Как зарядить LiFePO4 аккумулятор
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют отличные рабочие характеристики и ресурс более 2000 циклов. Но для их стабильной и долговечной работы важно соблюдать правила эксплуатации, в т. ч. необходимо правильно заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Для этого применяются специальные зарядные устройства, использующие алгоритм CC/CV – постоянный ток/постоянное напряжение.
На 1 этапе зарядка происходит при постоянном токе, и наблюдается рост напряжения. Когда его значение достигает установленного максимума – 3,6 или 3,65 В на ячейку, напряжение остается неизменным, а ток заряда – снижается до минимума. На этом этапе происходит окончательный набор емкости – оставшиеся 5–10% заряда. Такой принцип подзарядки обеспечивает полноценное восполнение запаса емкости без риска перезаряда элементов.
Когда, как и чем заряжать LiFePO4 аккумуляторы
1.Когда? Перед подзарядкой элементы питания LFP типа не приходится полностью разряжать. Они не имеют выраженного эффекта памяти, поэтому допускают частичное восполнение заряда и подзарядку при любом уровне разряда – хоть 50%, хоть 20%. Поэтому рекомендуется заряжать АКБ после каждого использования, если остаточный уровень заряда ниже 50%. Но это необязательно. Главное – не допускать глубокого разряда аккумов и их хранения в таком состоянии. При критически низком уровне остаточного заряда нужно сразу же поставить АКБ на подзарядку. Перед отправкой на хранение достаточно зарядить LiFePO4 ячейки наполовину. Это поможет уменьшить естественное снижение емкости АКБ в процессе ее хранения.
2.Как? При температуре выше 0 и до +40 °С, зарядными токами до 10С. Это допустимый максимум в вопросе, каким током заряжать LiFePO4 аккумуляторы. Но если быстрая зарядка не требуется, лучше использовать меньшие зарядные токи – от 1С до 5С. Для защиты элементов питания от перезаряда и перегрева обязательно используется BMS система управления. В дополнение к ней функции защиты может выполнять датчик в зарядном устройстве. Чтобы избежать перегрева, нельзя накрывать аккумуляторную батарею или ЗУ в процессе зарядки.
3.Чем? Лучше всего – «умными» зарядными устройствами. Обязательно – подходящими для LiFePO4 аккумуляторов, с граничным напряжением 3,65 В на элемент. Перед тем как заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторы, такие приборы короткими импульсами напряжения определяют их текущее состояние и инициируют старт процесса подзарядки с нужной стадии.
Последовательность зарядки
Заряжать Li-ion аккумуляторы в целом и LiFePO4 в частности нужно при комнатной температуре. Подзарядка при минусовых температурах недопустима. После пребывания на морозе АКБ нужно выдержать в помещении минимум час, чтобы она прогрелась. Севшую батарею нельзя надолго оставлять незаряженной. Иначе в ней начнут происходить необратимые процессы, которые приведут к падению емкости и сокращению ресурса.
Пошагово процесс зарядки LFP батарей происходит так:
1.Вставьте разъем зарядного устройства в предназначенное для него гнездо аккумуляторной батареи.
2.Подключите зарядное устройство к сети 220 В.
3.Периодически наблюдайте за индикатором заряда – вначале будет гореть красная лампочка, а после окончания процесса подзарядки – зеленая.
4.Можете отключить АКБ или оставить ее заряжаться еще на 5–8 часов, чтобы произошла балансировка ячеек. Ее рекомендуется проводить с периодичностью в 2–4 зарядки, но не чаще раза в месяц.
5.Для отключения – выньте вилку зарядного устройства из розетки, а затем отсоедините его разъем от АКБ.
Выводы
Чтобы литий-железо-фосфатные батареи служили долго и исправно, нужно позаботиться об их корректной зарядке. Хотя элементы питания этого типа более устойчивы к жестким условиям эксплуатации, пренебрегать рекомендациями производителей не стоит. Заряжать такие АКБ нужно предназначенными для них зарядными устройствами при комнатной температуре, токами от 1С до 5С (в крайнем случае – до 10С), желательно – до полного уровня.
Неполные заряды для литиевых аккумуляторов не страшны, но по возможности лучше доводить процесс зарядки до конца, чтобы не способствовать падению емкости АКБ. Максимальное напряжение при заряде LiFePO4 аккумуляторов должно составлять 3,6–3,65 В на элемент. Это напряжение соответствует 100% уровню заряда.
Предыдущая статья блога VoltBikes посвящена вопросам утепления аккумуляторной батареи при ее эксплуатации в зимний период, для защиты от переохлаждения и падения емкости на морозе.
Как правильно заряжать LiFePO4 – каким напряжением и током лучше заряжать LiFePO4 батареи?
Статья обновлена: 2020-08-21
Литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи – это АКБ нового поколения, имеющие отличные эксплуатационные характеристики. Они выдерживают большое число циклов заряд-разряд, не требуют частых балансировок, терпимо относятся к несильным перезарядам и разрядам. К
тому же, LiFePO4 батареи отдают значительные токи и работают в широком диапазоне температур.
Зарядить LiFePO4 аккумулятор несложно, но нужно помнить о некоторых нюансах. Аккумуляторные батареи имеют плату защиты (БМС), защищающую их от перезарядов и глубоких разрядов, и осуществляющую балансировку ячеек между собой. Но отдельные аккумуляторы, не объединенные в батарею и не снабженные платой защиты, нельзя разряжать и перезаряжать, выходя за пределы допустимых значений.
При глубоком разряде аккумуляторы значительно теряют емкость и в итоге могут потерять способность заряжаться и окончательно выйти из строя. Если же аккумулятор перезарядить, он вздуется и также начнет терять свою емкость и эксплуатационный ресурс. Поэтому очень важно не допускать критических значений – разряда ниже 2 В и заряда выше 3,75 или 3,39 В, а у некоторых моделей – выше 3,9 В.
Правила зарядки литий-железо-фосфатных аккумуляторов
Чтобы полноценно использовать возможности АКБ, нужно знать и соблюдать требования к ее эксплуатации и зарядке. Батареи типа LiFePO4 не нужно полностью разряжать перед дальнейшей зарядкой, поэтому восполнять их заряд рекомендуется после каждого применения. Рассмотрим, как правильно заряжать LiFePo4 батареи.
Для сохранения их эксплуатационного ресурса важно:
Каким напряжением и током лучше заряжать LiFePO4
Чтобы зарядить литий-железо-фосфатную аккумуляторную батарею, нужно подсоединить к ней подходящее зарядное устройство и подключить его к электросети 220 В. Индикатор на заряднике загорится красным светом. Когда батарея восполнит свой заряд (через 2–6 часов, в зависимости от модели), индикатор сменит цвет на зеленый. Для балансировки аккумуляторов после основного процесса зарядки желательно оставить батарею подсоединенной к заряднику еще на 5–8 часов. В конце зарядное устройство отключается от электросети, а затем – и от АКБ. Балансировку на новой АКБ лучше проводить не чаще чем раз в 1-2 месяца.
Литий-железо-фосфатные батареи заряжаются в 2 этапа – вначале стабилизированным током до требуемого напряжения, а затем при стабильном напряжении до наименьшего значения тока зарядки, по алгоритму CC/CV. В вопросе, каким напряжением лучше заряжать LiFePO4, оптимальным напряжением заряда для каждого аккумулятора в батарее является 3,6–3,65 В.
Желательно применять умные заурядные устройства или контроллеры. Они заряжают системы напряжением 12 В до 14,6 В, а спустя 10–20 минут понижают напряжение до 13,6–13,8 В, т.е. до 3,4–3,45 В на каждый отдельный аккумулятор. Чтобы защитить их от избыточного напряжения, нужно использовать плату защиты БМС или поставить платы-балансиры.
О том, можно ли восстановить емкость Li-Ion аккумулятора, и какие способы опасны при выполнении данной задачи, читайте здесь.
Как заряжать LiFePO4 аккумуляторы
LiFePO4 — это тип литиевых аккумуляторов в которых катодом (положительным электродом) служит феррофосфат лития, а анодом (отрицательным электродом) — графит. По сравнению со свинцово-кислотными литий железо-фосфатные батареи обладают в несколько раз большей удельной емкостью и сроком службы. Благодаря чрезвычайно прочной кристаллической структуре фосфата железа, не разрушающегося при многократном приеме и возврате ионов лития эти аккумуляторы одни из самых долгоживущих в настоящее время.
Зарядка LiFePO4 аккумуляторов
LiFePO4 аккумуляторы заряжают постоянным током, постоянным напряжением либо комбинацией этих двух методов. При двухступенчатой зарядке напряжение сначала повышают постоянным током до 14,4-14,6 Вольт, а затем при постоянном напряжении происходит насыщение аккумулятора. Один этап зарядки позволяет аккумулятору набрать примерно 90- 95% емкости, два — 100%.
Характеристики типичной литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи: