Аккумуляторы LiFePO4: обзор, виды и характеристики

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4) - это инновационный тип аккумуляторов, который за последние годы активно вытесняет традиционные свинцово-кислотные и никель-кадмиевые батареи во многих областях применения. В чем же причина такой популярности LiFePO4 аккумуляторов и стоит ли в них инвестировать - разберемся в этой статье.

Преимущества LiFePO4 аккумуляторов

По сравнению с другими типами аккумуляторных батарей, LiFePO4 отличаются рядом существенных плюсов:

• Высокая безопасность. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, LiFePO4 гораздо менее взрывоопасны и пожароопасны.
• Долгий срок службы. Гарантированное количество циклов зарядки-разрядки до 3000, а в реальности до 5000.
• Хорошая производительность при низких температурах. В мороз LiFePO4 аккумулятор сохраняет до 80% емкости.
• Аккумуляторы LiFePO4 экологичны, не содержат токсичных веществ.

Помимо этого, LiFePO4 отличаются высокой плотностью энергии, низким саморазрядом, стабильностью характеристик в течение срока службы.

Области применения LiFePO4

Благодаря своим достоинствам, литий-железо-фосфатные аккумуляторы активно используются:

1. В электротранспорте - электрокарах, гироскутерах, моноколесах, сигвеях, электровелосипедах.
2. В системах solar-off-grid - автономного энергоснабжения на солнечных батареях.
3. Для накопления энергии ветряных и малых ГЭС.
4. Как источник бесперебойного питания ответственных потребителей.
5. На морском, речном и другом водном транспорте.

При выборе LiFePO4 аккумуляторов для конкретных целей надо обращать внимание на такие параметры как напряжение, емкость в ампер-часах, максимальные токи заряда и разряда.

Типы LiFePO4 батарей

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы выпускаются в виде отдельных элементов напряжением 3,2В и в виде готовых батарей. По конструкции бывают цилиндрические и призматические LiFePO4.

По емкости LiFePO4 делятся на:

• Малой емкости - до 10 Ач.
• Средней емкости - 10-100 Ач.
• Большой емкости - свыше 100 Ач.

По напряжению различают LiFePO4 аккумуляторы с номиналом 12V, 24V, 36V, 48V и т.д. Напряжение формируется соединением элементов последовательно.

Для увеличения емкости аккумулятора элементы соединяются параллельно.

Производство LiFePO4 аккумуляторов

Мировыми лидерами по выпуску литий-железо-фосфатных батарей являются китайские компании. Наиболее крупные из них - BALQ, Winston, Battle и другие. Они обеспечивают до 90% мирового производства LiFePO4.

В последнее время активно развиваются аккумуляторы российского производства LiFePO4 . Это позволяет сделать продукцию более доступной для отечественного потребителя.

Преимущества российских LiFePO4

Российские производители LiFePO4 аккумуляторов имеют ряд преимуществ перед зарубежными:

• Ниже цена за счет меньших логистических издержек.
• Возможность оперативной доставки по России.
• Продукция адаптирована к российским стандартам и климатическим условиям.
• Предоставление более длительной гарантии.
• Отсутствие таможенных пошлин.

По качеству российские LiFePO4 не уступают импортным аналогам, а по некоторым показателям даже превосходят.

Аккумулятор LiFePO4 48В

48-вольтовый литий-железо-фосфатный аккумулятор состоит из 15 последовательно соединенных элементов по 3,2В. Он широко используется в системах солнечного и ветряного электроснабжения, на электровелосипедах, в качестве источника бесперебойного питания.

Преимущества 48В LiFePO4 аккумулятора:

• Высокое напряжение позволяет передавать энергию с меньшими потерями.
• Компактность по сравнению с 12В или 24В аналогами той же емкости.
• Низкий уровень саморазряда - менее 3% в месяц.

При выборе 48В LiFePO4 батареи обращайте внимание на ее емкость и максимальные токи заряда-разряда - от этого зависит область применения аккумулятора.

Зарядка LiFePO4 аккумуляторов

Зарядка литий-железо-фосфатных аккумуляторов имеет свои особенности:

1. Заряжать LiFePO4 необходимо током не более 0,3С (где С - емкость в Ач).
2. Максимальное зарядное напряжение - 3,65В на элемент.
3. Для зарядки требуется специальное зарядное устройство LiFePO4 со сбалансированным зарядом элементов.

Правильный выбор зарядного устройства увеличит срок службы аккумулятора и предотвратит выход его из строя.

Хранение LiFePO4 батарей

Для длительного сохранения емкости LiFePO4 аккумуляторы желательно хранить:

• При температуре от +5°С до +20°С в сухом отапливаемом помещении.
• При 40-60% уровне заряда.
• Вдали от источников тепла и не допуская попадания прямых солнечных лучей.
• Избегать резких перепадов температур, вибраций, ударов.

Правильное хранение продлит срок службы LiFePO4 батареи.

Транспортировка LiFePO4 аккумуляторов

При транспортировке литий-железо-фосфатных аккумуляторов необходимо соблюдать следующие правила:

• Хорошо упаковать батареи, исключив перемещения и удары.
• Выбирать крытый транспорт с отапливаемым кузовом.
• Избегать попадания влаги и резких перепадов температур.
• Аккуратно складировать и закреплять груз во избежание повреждений.

Соблюдение этих несложных рекомендаций гарантирует сохранность характеристик и работоспособности LiFePO4 батарей.

Утилизация LiFePO4 аккумуляторов

Отслужившие свой срок литий-железо-фосфатные батареи подлежат обязательной утилизации с соблюдением природоохранных норм. Основные способы:

1. Сдача батарей в пункты приема для повторной переработки.
2. Разборка на составляющие для извлечения ценных материалов.
3. Захоронение аккумуляторов на специализированных полигонах.

Некоторые производители LiFePO4 забирают свои батареи после окончания срока службы для утилизации.

Вторая жизнь LiFePO4 батарей

Использование небольших, недорогих LiFePO4 аккумуляторов в качестве резервных источников питания может стать хорошей альтернативой традиционным одноразовым батарейкам. Это экономичнее и экологичнее!

Кроме того, литий-железо-фосфатные батареи, бывшие в употреблении, можно применить для создания аккумулированных банков энергии - так называемых мусорных батарей. Это интересное решение для возобновляемой энергетики.

LiFePO4-аккумуляторы в мусорной энергетике

"Мусорные батареи" - это комплексное решение, позволяющее наладить утилизацию отслуживших LiFePO4 аккумуляторов и одновременно собрать из них мощные и дешевые системы накопления энергии для возобновляемых источников.

Такой подход дает "вторую жизнь" батареям и существенно снижает стоимость накопительных установок в ветро- и солнечной энергетике.

Подбор батарей для мусорных аккумуляторов

Для создания мусорных батарей подходят литий-железо-фосфатные аккумуляторы со следующими характеристиками:

• Напряжение - от 48В.
• Емкость - от 50 Ач.
• Небольшой износ - до 80% от первоначальной емкости.
• Отсутствие внешних повреждений корпуса и выводов.

Такие батареи собирают в общий массив, подключая параллельно для увеличения емкости. Напряжение в мусорном LiFePO4 аккумуляторе будет равно напряжению одного элемента.

Преимущества мусорных батарей

Использование отработавших LiFePO4-аккумуляторов в качестве накопителей энергии дает ряд выгод:

1. Низкая стоимость за счет бесплатного вторсырья.
2. Хорошие мощностные характеристики.
3. Экологичность и ресурсосбережение.

Кроме того, такие батареи неприхотливы в обслуживании и монтаже. А их остаточный ресурс вполне достаточен для возобновляемой энергетики.

Монтаж мусорной LiFePO4 батареи

Для организации мусорного литий-железо-фосфатного аккумулятора потребуется:

• Подбор элементов по напряжению и емкости.
• Проверка состояния выводов и клемм под пайку.
• Параллельное соединение элементов по группам.
• Установка батареи на стеллажи и подключение разъемов.

Снаружи готовую батарею желательно поместить в защитный корпус, исключающий попадание влаги и грызунов.

Подключение мусорной батареи

Для эффективной интеграции мусорного LiFePO4 аккумулятора в систему возобновляемой энергетики потребуются:

1. Контроллер заряда-разряда с MPPT.
2. Инвертор напряжения соответствующей мощности.
3. Аппаратура мониторинга напряжения и температуры.

При правильном подборе оборудования такой аккумулятор надежно проработает несколько лет.