[Utasítások] Átfogó útmutató a LifePo4 akkumulátor élettartamához

lítium-ion akkumulátor(Li-ion) egyre népszerűbb, ahogy a világ átáll a tiszta és fenntartható energiára. Ezek az akkumulátorok nagy energiasűrűségükről és hosszú élettartamukról ismertek, és forradalmasították az ipart. Sok felhasználó azonban gyakran felteszi magának a kérdést: „Mennyi ideig bírják a lítium-ion akkumulátorok? Ebben a cikkben megvizsgáljuk ezt a kérdést, és megvizsgáljuk, hogyan LiFePO4 akkumulátor, egy fejlett típusú lítium-ion akkumulátor, ami a hosszú élettartamot illeti.

tartalomjegyzék

• 1. rész Mi az a lítium-ion akkumulátor?
• 2. rész. Mennyi ideig bírják a lítium-ion akkumulátorok?
• 3. rész A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők
• 3.1 Tárolás közben
• 3.2 Kerékpározáskor
• 4. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbításának módjai
• 5. rész. Gyakran ismételt kérdések a lítium-ion akkumulátorokról
• 6. rész Megéri beruházni lítium-ion akkumulátorokba?

1. rész Mi az a lítium-ion akkumulátor?

Lítium-ion akkumulátor, beleértve lítium-vas-foszfát akkumulátor (LiFePO4), újratölthetőek, és az elektrolit fő összetevőjeként lítium-ionokat használnak. A LiFePO4 akkumulátorok számos előnnyel rendelkeznek a többi akkumulátortípushoz képest, mint például: B. hosszabb élettartam, nagyobb hatékonyság és nagyobb energiasűrűség, alacsonyabb karbantartási igény, nagyobb biztonság és környezetbarátság. Ezek a tulajdonságok ideálissá teszik őket hálózaton kívüli energiarendszerekhez, nagy teljesítményű alkalmazásokhoz és mobil megoldásokhoz.

A lítium-ion akkumulátorokat nagy energiasűrűségük és kis tömegük miatt gyakran használják indítóakkumulátorként a járművekben. Jól alkalmasak erre az alkalmazásra, mert rövid ideig nagy áramot tudnak leadni a motor beindításához. Az indítóakkumulátorként használt lítium-ion akkumulátorok azonban általában alacsony kapacitásúak, és nem szabad túlságosan lemeríteni a károsodás elkerülése érdekében.

Ezzel szemben a LiFePO4 akkumulátorok ideálisak mélyciklusú akkumulátorként. A LiFePO4 akkumulátorok élettartama hosszabb, mint a lítium-ion akkumulátoroké és hosszú időn keresztül nagy teljesítményt nyújtanak.

2. rész. Mennyi ideig bírják a lítium-ion akkumulátorok?

A szabványos lítium-ion akkumulátorok átlagos élettartama használattól függően 2-3 év. Megfelelő gondossággal és a gyártó utasításainak betartásával az élettartam öt évre meghosszabbítható. A lítium-ion akkumulátorok hőmérsékletérzékenyek, és a magas hőmérséklet jelentősen lerövidítheti élettartamukat. Ezért fontos, hogy a lítium-ion akkumulátorokat hűvös, száraz helyen tárolja, hogy elkerülje a magas hőmérsékletet és meghosszabbítsa élettartamukat.

A LiFePO4 akkumulátorok a lítium-ion akkumulátorok fejlettebb és fenntarthatóbb típusai, amelyek egyre népszerűbbek az iparban. Ezek az akkumulátorok hosszabb élettartammal rendelkeznek, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, akár 10 év vagy több. Ezenkívül a LiFePO4 akkumulátorok nagyon stabilak és biztonságosak, és megbízhatóbb és fenntarthatóbb megoldást jelentenek a hálózaton kívüli tápegységekhez és mobil alkalmazásokhoz.

A LiFePO4 akkumulátorok fő előnye, hogy több töltési és kisütési ciklust képesek kezelni. Míg a szabványos lítium-ion akkumulátorok akár 500-1000 ciklust is kibírnak, addig a LiFePO4 akkumulátorok akár 2-t is.000 ciklus, így tartósabb és költséghatékonyabb megoldást jelentenek hosszú távon. A Timeusb LiFePO4 akkumulátorok 4000 és 15 000 közötti ciklust képesek kibírni, élettartamuk pedig több mint 10 év, így ideális helyettesítő az ólomsavas akkumulátorokhoz. Élettartamuk 4000 és 15000 ciklus között van, így ideális ólomakkumulátorok helyettesítésére. Ezenkívül a LiFePO4 akkumulátorok biztonságosabbak, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, mivel kémiai tulajdonságaik miatt kisebb a túlmelegedés vagy felrobbanás valószínűsége.

A Timeusb kiváló minőségű LiFePO4 akkumulátorokat kínál a hosszú élettartamra, a hatékonyságra és a fenntarthatóságra. Akkumulátorméretek és -kapacitások széles választékát kínáljuk különféle off-grid és mobil alkalmazásokhoz. Büszkék vagyunk akkumulátoraink minőségére és tartósságára, és alaposan teszteljük őket, hogy ügyfeleink elégedettek legyenek.

3. rész A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők

A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők vizsgálata alapján a következő tényezők említhetők, amelyek befolyásolhatják a lítium-ion akkumulátorok élettartamát.

3.1 Tárolás közben

1) Hőmérséklet

Az akkumulátorok tárolás közbeni kapacitásvesztésének fő oka a hőmérséklet, a magasabb hőmérséklet pedig felgyorsítja az elektródák és elektrolitok hőbomlását.

Ahogy az elektrolit lebomlik, megnő a film vastagsága az anód szilárd elektrolit határfelületén (SEI), ami lítiumionokat fogyaszt, növeli a belső ellenállást és csökkenti az akkumulátor kapacitását. Ez a bomlás olyan gázokat is termel, amelyek növelik a belső nyomást és biztonsági kockázatot jelentenek. A 3.1. táblázatban látható, hogy az azonos töltöttségi állapotban (40%) és különböző hőmérsékleteken tárolt lítium-ion akkumulátorok egy év leforgása alatt különböző mértékben veszítenek kapacitásukból.

Az akkumulátor leromlása a hőmérséklet emelkedésével növekszik, az extrém hőmérsékletek pedig jelentősen felgyorsítják a kapacitásvesztést. Például a hőmérséklet 0°C-ról 25°C-ra emelése csak 2%-os kapacitásveszteséget eredményez, míg a 20°C-os 40°C-ról 60°C-ra történő emelkedés 10%-os kapacitásveszteséget eredményez.

3.1. táblázat

A 30°C feletti hőmérséklet nagyon megterhelő a lítium-ion akkumulátorok számára, és jelentősen lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. Az akkumulátorok élettartamának meghosszabbítása érdekében ajánlatos a lítium-ion akkumulátorokat 5°C és 20°C közötti hőmérsékleten tárolni.

2) Töltési állapot (SOC)

A 3.2. ábrán látható módon a lítium-ion akkumulátor nyitott áramköri feszültsége (OCV) a töltöttségi állapot (SOC) növekedésével növekszik. Minél magasabb az akkumulátor SOC értéke, annál magasabb az OCV tárolás közben. Az OCV növekedése azonban a szilárd elektrolit határfelület (SEI) növekedéséhez és az elektrolit oxidációjához vezet, ami kapacitáscsökkenést és megnövekedett belső ellenállást (IR) eredményez.

3.2. ábra

A 3.3. ábra a lítium-ion akkumulátorok eltérő lebomlási sebességét mutatja tíz évnyi tárolás után különböző SOC értékek mellett. Az SOC érték növekedésével a Li-ion akkumulátor maradék kapacitása gyorsabban csökken.

3.3. ábra

Az akkumulátor leromlásának minimalizálása és az élettartam meghosszabbítása érdekében ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat közepes SOC-értéken tárolni.Tárolás előtt ajánlatos a lítium-ion akkumulátorokat körülbelül 50% SOC-ra tölteni vagy kisütni.

3.2 Kerékpározáskor

1) Hőmérséklet:

Míg az akkumulátor magasabb hőmérsékleten történő üzemeltetése átmenetileg javíthatja a teljesítményt, a hosszan tartó, magas hőmérsékleten történő vezetés lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. Például egy 30 °C-on működő akkumulátor élettartama 20%-kal rövidebb, 45 °C-on pedig felére csökken a 20 °C-on működő akkumulátorhoz képest.

A gyártó 27 °C névleges üzemi hőmérsékletet javasol az akkumulátor teljesítményének optimalizálása érdekében. Másrészt a nagyon alacsony hőmérséklet növeli a belső ellenállást és csökkenti a kisülési kapacitást. A 27 °C-on 100%-os kapacitású akkumulátor -18 °C-on csak 50%-os kapacitást biztosít.

A lítium-polimer akkumulátor kisütési kapacitása a hőmérséklet függvényében változik, és alacsony hőmérsékleten (0°C, -10°C, -20°C) alacsonyabb, mint magas hőmérsékleten (25°C, 40°C, 60°C). A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékleten (15°C alatt) történő töltése felgyorsíthatja az akkumulátor teljesítményének romlását, mert lelassítja a lítium ionok beágyazódását és lítium bevonatot okoz, ami növeli a belső ellenállást és tovább csökkenti a kisülési kapacitást.

3.4. ábra

A lítium-ion akkumulátorok élettartamának és teljesítményének maximalizálása érdekében ajánlott mérsékelt hőmérsékleten használni őket. A 20 °C vagy valamivel az alatti hőmérséklet optimális a maximális élettartamhoz. Az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében azonban a gyártó valamivel magasabb, 27 °C-os hőmérsékletet javasol.

2) Kisülési mélység

A kisütési mélység (DOD) jelentős hatással van a lítium-ion akkumulátorok élettartamára. A mélyebb kisülés nyomást hoz létre az akkumulátor belsejében, és károsítja a negatív elektróda helyzetét, ami felgyorsítja a kapacitásvesztést és növeli az akkumulátor károsodásának kockázatát. A 3.5. ábrán látható módon a mélyebb kisülési ciklusok rövidebb akkumulátor-élettartamot eredményeznek.

3.5. ábra

Az 50%-nál nagyobb kisülési mélységet mélykisülésnek nevezzük. Amikor a lítium-ion akkumulátor feszültsége 4,2 V-ról 3,0 V-ra csökken, az energiájának körülbelül 95%-a elhasználódik, ami folyamatos üzemben a legrövidebb akkumulátor-élettartamot eredményezi. A kapacitásveszteség minimalizálása érdekében ajánlatos az akkumulátorokat úgy használni, hogy elkerüljék a teljes lemerülést. Lítium-ion akkumulátorok részleges kisütése és újratöltése segíthet meghosszabbítani élettartamukat.

A gyártók általában a 80%-os kisülési mélység (DOD) képlet alapján értékelik az akkumulátorokat, ami azt jelenti, hogy a rendelkezésre álló energia mindössze 80%-át fogyasztják el működés közben, a fennmaradó 20%-ot pedig tárolják az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében. Míg az alacsony DOD meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát, a túl alacsony DOD elégtelen működési időt és azt eredményezheti, hogy az akkumulátor nem képes bizonyos feladatokat végrehajtani. Az optimális élettartam és teljesítmény érdekében a lítium-ion akkumulátorok esetében körülbelül 50%-os DOD-érték javasolt.

3) Töltőfeszültség

lítium-ion akkumulátorok nagyobb feszültséggel tölthető a nagy kapacitás és a hosszabb üzemidő elérése érdekében.Azonban nem ajánlott teljesen feltölteni az akkumulátort, mivel ez lítium bevonatot okozhat, ami kapacitásvesztést, az akkumulátor esetleges károsodását, valamint a tűz- vagy robbanásveszély megnövekedését eredményezheti.

3.6. ábra

A 3.6. ábra szemlélteti a kapacitásveszteséget nagy töltési feszültségeknél (4,2 V/cella), és azt mutatja, hogy minél nagyobb a feszültség és minél rövidebb az élettartam, annál gyorsabban következik be a kapacitásvesztés. Az optimális kapacitás és biztonság érdekében az ajánlott töltési feszültség 4,2 V. A töltési feszültség 70 mV-os csökkenése körülbelül 10%-kal csökkenti a teljes kapacitást.

A 3.2 táblázat azt mutatja, hogy a leghosszabb ciklusélettartam (2400-4000 ciklus) 3,90 V töltési feszültség mellett érhető el, és a 3,90 V és 4,30 V közötti tartományban a töltési feszültség minden egyes 0,10 V-os növelésével felére csökken.

3.2. táblázat

A lítium-ion akkumulátorok teljesítményének súlyos romlásának elkerülése érdekében Ennek elkerülése érdekében 4,10 V alatti feszültséggel kell tölteni. Az alacsonyabb töltési feszültség meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát, de lerövidíti a működési időt. Ezenkívül kerülni kell a 2,5 V alatti kisülési feszültséget cellánként, és a 3,92 V-os töltőfeszültség optimális a maximális ciklusidőhöz. Emiatt a Timeusb nem javasolja szabványos ólom-savas töltő használatát a LiFePO4 akkumulátorokhoz, mivel az nem biztosít elegendő feszültséget a megfelelő töltéshez.

Az ajánlott töltési feszültségek a mélyciklus típusától függően változnak akkumulátor rendszer. Az elektronikus eszközök, például laptopok és mobiltelefonok esetében magasabb feszültségküszöböt alkalmaznak az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében. Ezzel szemben a műholdak vagy elektromos járművek nagy energiatároló rendszerei alacsonyabb feszültségküszöböt használnak az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében. Az alkalmazástól függetlenül a lítium-ion akkumulátorok túltöltése lehetséges jelentősen lerövidítheti élettartamukat és biztonsági kockázatokat, például tüzet vagy robbanást jelenthet, ezért óvatosan kell kezelni.

4) Töltési áram/töltési sebesség

A lítium-ion akkumulátorok számos negatív hatással szembesülnek magas C-arány mellett, beleértve a megnövekedett belső ellenállást, a rendelkezésre álló energia csökkenését, a biztonsági problémákat és a visszafordíthatatlan kapacitáscsökkenést.

A nagy töltési sebesség legfontosabb következménye a lítium lerakódása. A lítium-ion akkumulátor nagy áramerősséggel történő töltése a lítium-ionok gyors migrációjához vezet, amelyek az anód felületén felhalmozódnak és lítiumfémet képeznek. Ez a probléma súlyosbodik, ha az akkumulátort gyorsan töltik alacsony hőmérsékleten vagy magas töltöttségi állapoton (SOC).

A lerakódott lítium dendrites szerkezetet képez, amely növeli az akkumulátor önkisülését, és súlyos esetekben rövidzárlathoz és esetleges tüzet okozhat. Ezenkívül a nagy töltő- és kisütési áramok nagyobb energiaveszteséget okoznak a belső ellenállás miatt, amely az energiát hővé alakítja. Ha a töltőáramok meghaladják az akkumulátorra ajánlott értékeket, a megnövekedett hőmérséklet megterhelheti az akkumulátort, ami károsodást és gyorsuló kapacitásvesztést okozhat.

5) Gyakori kerékpározás

A lítium-ion akkumulátorok gyakori – különösen napi négyszeri vagy többszöri – ciklusa mechanikai igénybevételhez vezet, és elősegíti a szilárd elektrolit interlayer (SEI) növekedését.

A Li-ion akkumulátorok minden ciklussal elveszítik a reaktív lítium helyeket az elektródákon mind a katódon, mind az anódon, ami csökkenti az akkumulátor kapacitását. A SEI réteg felhalmozódása növeli az akkumulátor belső ellenállását, csökkentve az elektronikus vezetőképességet és a töltési kapacitást.

A SEI réteg megvastagodása, a lítiumra reagáló helyek csökkenésével és a sejten belüli egyéb kémiai változásokkal együtt kapacitásvesztéshez és végső soron sejtmeghibásodáshoz vezethet. Bár kevés konkrét kutatás létezik ebben a témában, általában úgy gondolják, hogy a magas kerékpározási frekvencia felgyorsítja az akkumulátor leromlását a gyakori használat okozta magasabb hőmérséklet miatt.

A lítium-ion akkumulátorok folyamatos ciklusa elegendő hűtési idő hiányában kémiai stresszhez vezethet, ami az elektrolit és az elektródák lebomlásához vezethet.

4. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbításának módjai

A lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbításához kövesse az alábbi irányelveket:

1. Tartsa be a megfelelő hőmérsékletet: A magas hőmérséklet lerövidítheti az akkumulátorok élettartamát. A lítium-ion akkumulátorok tárolása vagy használata 5°C és 20°C közötti megfelelő hőmérsékleti tartományban javasolt. 2. Részleges kisütés és töltés: Részleges kisütés és töltés javasolt.

2. Részleges kisütés és újratöltés:A lítium-ion akkumulátorok részleges kisütése és újratöltése (a teljes ciklus helyett) meghosszabbíthatja élettartamukat. Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében kerülje az 50% feletti mélykisülést.
3. Mérsékelt SOC értékek fenntartása: Az extrém SOC-értékek kapacitásvesztéshez és az akkumulátor élettartamának lerövidüléséhez vezethetnek. Ha lítium-ion akkumulátorokat használ Az SOC mérsékelt szinten tartásával minimálisra csökkentheti a romlást és meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát.

4. Kerülje a magas hőmérsékletet: A használat vagy tárolás során fellépő magas hőmérséklet növelheti a SEI vastagságát és az elektrolit oxidációját okozhatja, ami kapacitáscsökkenést és az akkumulátor élettartamának csökkenését eredményezheti.

5. Az akkumulátorokat megfelelően tárolja, ha nem használja: Őrizze meg a lítium-ion akkumulátorok SOC-ját körülbelül 50%-os, amikor nem használják, és óvja őket a szélsőséges hőmérséklettől és páratartalomtól.

6. Kerülje a gyors töltést és kisütést: A gyors töltés vagy kisütés túlzott hőt hoz létre, ami idővel károsíthatja az akkumulátor belső alkatrészeit és lerövidítheti annak élettartamát.

7. Használjon OEM töltőt: A kifejezetten lítium-ion akkumulátorokhoz tervezett OEM-töltő használata biztosítja, hogy a megfelelő feszültséget és áramot kapják, megelőzve a károsodást és meghosszabbítva az élettartamukat. Timeusb kínál a megfelelő töltő a LiFePO4 akkumulátorokhozhogy biztosítsa a LiFePO4 lítium akkumulátorok megfelelő feltöltését.

5. rész. Gyakran ismételt kérdések a lítium-ion akkumulátorokról

1Mennyi ideig bírják az autó lítium akkumulátorai?

A gépjárművekben lévő lítium akkumulátorok élettartama számos tényezőtől függ, beleértve az akkumulátor minőségét, a használati viselkedést és a környezeti feltételeket. Általánosságban elmondható, hogy egy jól karbantartott lítium autóakkumulátor 8-10 évig vagy tovább bírja.

Az akkumulátor élettartama azonban olyan tényezőktől függ, mint a járműhasználat gyakorisága, a töltési szokások, a környezeti hőmérséklet és a vezetési stílus. Az akkumulátor élettartamának és teljesítményének maximalizálása érdekében fontos, hogy kövesse az akkumulátor karbantartására és töltésére vonatkozó gyártói irányelveket.

2. Mennyi ideig használhatók a lítium-ion akkumulátorok töltés nélkül?

Az, hogy mennyi ideig használható egy lítium-ion akkumulátor töltés nélkül, olyan tényezőktől függ, mint az akkumulátor kapacitása, az általa táplált eszköz és az eszköz energiafogyasztása. A legtöbb lítium-ion akkumulátor átlagosan 2-10 évig használható újratöltés nélkül, a tárolási körülményektől függően. Ez az időtartam azonban a hőmérséklettől, a használati szokásoktól és a tárolási körülményektől függően változhat. Élettartamuk maximalizálása érdekében fontos a megfelelő tárolás és az ajánlott töltési állapot (SOC) fenntartása. A lítium-ion akkumulátorok még használaton kívül is fokozatosan veszítenek töltésükből, és használat előtt fel kell tölteni őket.

4. A LiFePO4 akkumulátorok biztonságosabbak, mint a lítium-ion akkumulátorok?

Igen, a lítium-ion akkumulátorok (LiFePO4 vagy LFP) nagyobb kémiai stabilitásuk miatt biztonságosabbak, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok (Li-Ion). Ez a stabilitás kevésbé érzékeny a túlmelegedésre, a hőkiesésre és egyéb biztonsági problémákra.

A LiFePO4 akkumulátorok esetében kisebb a hőkitörés kockázata, mert kisebb a belső ellenállásuk, ami kevesebb hőt termel, és csökkenti az akkumulátor károsodásának vagy robbanásának valószínűségét. Ezenkívül termikusan stabilabbak, és ellenállnak a magas hőmérsékletnek anélkül, hogy romlana vagy kapacitásvesztésük lenne, így ideálisak olyan alkalmazásokhoz, amelyek folyamatos és megbízható áramforrást igényelnek.

6. rész Megéri beruházni lítium-ion akkumulátorokba?

A lítium-ion akkumulátorok elavultak ólom-savas akkumulátorok egyértelműen felsőbbrendű. Könnyebbek, nagyobb teljesítményűek és kisebb az önkisülési arányuk. Kevesebb karbantartást igényelnek és tovább tartanak. A kezdeti költség magasabb lehet, de az általános megtakarítás jelentős. Ezért a lítium-ion akkumulátorok értékes befektetésnek számítanak, mivel megbízható és alacsony karbantartási igényű megoldást kínálnak nagy mennyiségű energia tárolására, ami különösen előnyös, ha a legnagyobb szükség van rá.