Зарядка LiFePO4 аккумуляторов

Как заряжается LiFePO4

Заряд идёт в два этапа. Сначала - постоянным током: зарядное устройство держит заданный ток, а напряжение на батарее постепенно растёт. Когда напряжение доходит до заданного - обычно 3,55–3,65 В на ячейку, - зарядное переключается на постоянное напряжение, и ток плавно падает. Заряд заканчивают, когда ток снизился до 0,02–0,05 C: для ячейки на 100 Ач это 2–5 А.

В отличие от свинцового аккумулятора, литию не нужен постоянный подзаряд для поддержания ёмкости и не нужен выравнивающий заряд повышенным напряжением. Полностью заряженную батарею можно отключить от зарядного - за месяц она потеряет не больше 3 % заряда.

Напряжение заряда LiFePO4

Напряжение батареи равно напряжению ячейки, умноженному на число ячеек в последовательной цепи. Рабочие значения для распространённых сборок:

Верхняя граница 3,8 В - это предел, за которым начинаются необратимые изменения, а не цель заряда. Последние десятые доли вольта добавляют меньше процента ёмкости, зато сильнее нагружают ячейку. Поэтому большинство систем заряжают LiFePO4 до 3,6 В на ячейку, или 14,4 В на батарею 12 В.

Ток зарядки

Ток заряда считают в долях ёмкости, обозначая их буквой C. Ток 1 C для ячейки 100 Ач - это 100 А, ток 0,5 C - 50 А. У ячеек Winston номинальный ток заряда - 0,5 C, максимальный у большинства моделей - до 3 C. Значения для каждой модели указаны в её карточке в каталоге.

Обычный режим - 0,2–0,5 C. Больший ток ускоряет заряд, но сильнее греет ячейки и шины и требует кабелей большего сечения. Меньший ток безопасен всегда, просто заряд длится дольше.

Сколько времени заряжается LiFePO4

Время заряда примерно равно ёмкости, делённой на ток, плюс 10–20 % на этап постоянного напряжения. Батарея 100 Ач током 20 А заряжается около шести часов, током 50 А - около двух с половиной.

Какое зарядное устройство нужно для LiFePO4

Нужно зарядное с профилем LiFePO4 или с настраиваемым напряжением окончания заряда. Зарядное для свинцовых аккумуляторов не подходит: у него выше конечное напряжение, есть выравнивающий заряд до 15–16 В на батарею 12 В и импульсы десульфатации. Для лития всё это - выход за границы рабочего напряжения.

• Солнечный контроллер должен иметь профиль LiFePO4 или режим, в котором напряжения задаются вручную.
• Инвертор с зарядным устройством настраивают так же: напряжение окончания заряда, буферное напряжение, отключение выравнивания.
• Автомобильный генератор обычно выдаёт 14,0–14,6 В и заряжает батарею 12 В из LiFePO4. Но литий принимает большой ток, и генератор может перегреваться - для мощных систем ставят зарядное устройство постоянного тока между генератором и батареей.

Балансировка при заряде

Ячейки в цепи немного различаются, и к концу заряда одна из них доходит до верхней границы раньше остальных. Система управления батареей (BMS) следит за напряжением каждой ячейки: отключает заряд, если какая-то ячейка превысила порог, и выравнивает их между собой. Поэтому напряжение окончания заряда батареи выставляют с запасом: 14,4 В на 12 В - это 3,6 В на ячейку, и BMS не срабатывает при небольшом разбросе.

Новые ячейки перед сборкой выравнивают вручную: заряжают до одинакового напряжения. Как это сделать - в статье о сборке аккумулятора.

Заряд при низкой температуре

Обычный LiFePO4 заряжают только при температуре ячейки от 0 °C: на морозе литий при заряде оседает на аноде металлом, и ёмкость теряется навсегда. Ячейки Winston LYP заряжаются и разряжаются при температуре от −45 до +85 °C - так указано в даташите каждой модели. Подробнее о зиме - в статье «LiFePO4 на морозе».

Хранение

Ячейки приходят с завода частично заряженными, около 30 %. Для долгого хранения лучше всего 40–60 % заряда и комнатная температура; раз в три-шесть месяцев проверяйте напряжение. Хранить батарею полностью заряженной месяцами можно, но для ресурса это хуже, чем средний уровень заряда.