Как заряжать литий-железо-фосфатный аккумулятор

Появившиеся относительно недавно литиевые технологии постоянно совершенствуются. У литиевых батарей увеличивается ёмкость, снижаются габариты, повышается безопасность использования. В этой статье мы поговорим о последней разработке в этой области – литий-железо-фосфатной (LiFePo4 или LPF). Как правильно заряжать LiFePo4 аккумуляторы и какое зарядное устройство лучше использовать? Сегодня мы постараемся это выяснить, а заодно сделать зарядное устройство для фосфатного аккумулятора своими руками.

Общие требования к условиям и параметрам зарядки

Прежде чем выяснить, как зарядить LiFePo4-аккумулятор, поговорим о его особенностях. Несмотря на то что он относится к литий-ионному типу, его конечное напряжение заряда составляет 3.65 В вместо привычных нам 4.2 В. Разряжать LFP ниже 2.5 В нельзя, при 2.0 элемент выходит из строя. Перезаряд, как и любого литиевого АКБ, тоже недопустим, хотя до возгорания дело не доходит.

Каким током заряжать.
Тут все как обычно – оптимально 0.2-0.3С, но при необходимости ток можно увеличить до 0.5 и даже 1С. Хотя такой ускоренный режим считается нормальным, не злоупотребляйте им.

Как правильно заряжать.
Заряжают LiFePo4 так же, как и все литий-ионные – в два этапа. Сначала идет зарядка постоянным стабилизированным током. Когда батарея зарядится на 90-95%, зарядку ведут постоянным напряжением (метод IU). Заряд LiFePo4-аккумуляторов считается законченным, когда напряжение на клеммах каждой ячейки (если это батарея) достигнет напряжения 3.65 В.

* Временные интервалы на графике показаны условно

Когда заряжать.
LiFePo4-аккумуляторы, как и все литиевые, не имеют эффекта памяти. Поэтому их можно подзаряжать при любом уровне оставшейся энергии. Единственное, не стоит разряжать батарею «в ноль», выжидая срабатывания защиты. Производитель рекомендует ставить АКБ на подзарядку при разряде на 80-85%. Но и «в ноль» (точнее, до 2.5 В на ячейку!), если сильно нужно, разряжать лифер допустимо.

Температура.
Литий-железофосфатные батареи боятся перегрева. Хотя они и не взрываются, как их старшие собратья, но вполне могут тихо «умереть» или как минимум потерять ёмкость при сильном нагреве. Поэтому в процессе заряда контролируют и температуру. При нагреве корпуса ячейки выше 55 градусов Цельсия процесс нужно прекратить либо снизить зарядный ток до остывания батареи.

Количество отданной энергии у литий-феррофосфатных батарей зависит от температуры окружающей среды. Нормальной считается температура +20…35 °С. При минусовых она существенно падает. К примеру, зарядив АКБ на 100% при +25 , при -20 мы сможем забрать только половину этой энергии. После прогрева «потерянная» энергия вернется на место.

Зависимость доли отданной емкости от температуры окружающей среды

Зарядка на хранение.
Для длительного хранения феррофосфатные аккумуляторы и батареи заряжают до 60-70%, ориентируясь на ток, напряжение на клеммах и время заряда. Цикл зарядки стабилизированным напряжением при этом не проводится. Поскольку все аккумуляторы имеют саморазряд, их нужно периодически подзаряжать. Профилактический заряд LiFePo4-аккумуляторов нужно делать примерно раз в 3-4 месяца. Хранить при комнатной температуре.

Важно! Еще одна особенность LiFePo4 ъ-элементов – стабильное напряжение в процессе заряда и разряда, которое держится близко к уровню 3.2 В. Лишь в конце разрядки оно резко падает до 2.5-2.6 В и поднимается по окончании зарядки до 3.6 В. Поэтому определить уровень заряда по напряжению сложно, хотя и можно, если использовать высокоточные измерительные приборы и ориентироваться по емкости, току и времени зарядки (разрядки).

Читайте также
Характеристики и особенности литий-железо-фосфатных аккумуляторов

О сборках из последовательно или параллельно соединенных аккумуляторов

Часто аккумуляторы соединяют в аккумуляторные батареи. При этом последовательное соединение увеличивает выходное напряжение батареи, а параллельное – электрическую ёмкость. На рисунках ниже изображены батареи на напряжение 12.8 В емкостью 2.5 А*ч и на напряжение 3.2 В емкостью 10 А*ч. Количество запасаемой энергии у них одинаковое:

Энергия = ёмкость х напряжение = 12.8 х 2.5 = 3.2 х 10 = 32 Вт* ч

Не менее часто используют смешанное включение. При нем последовательно соединяют сборки (модули) параллельно включенных ячеек. Получается увеличение как напряжения, так и ёмкости.

При последовательном включении необходим узел балансировки. Его задача – выравнивание уровня заряда всех ячеек. Балансировка выполняется в процессе зарядки АКБ. Параллельное включение отдельного балансира не требует – включенные таким образом аккумуляторы воспринимаются балансиром как одна ячейка.

Часто и LiFePo4-аккумуляторы, и батареи оснащаются специальными контроллерами BMS. Они следят за тем, чтобы аккумуляторы не перезаряжались, не перегревались, не перегружались по току и не разряжались ниже минимально допустимого напряжения. Нередко в состав такого контроллера входит и балансир.

При последовательном соединении зарядное напряжение увеличивают исходя из величины 3.65 В на ячейку (банку). При параллельном напряжение остается 3.65 В, а ток растёт соответственно увеличению ёмкости (ном. – 0.2-0.3С, макс. – до 1С). При смешанном подключении повышают как ток, так и напряжение.

Рейтинг зарядных устройств для «лиферов»

Как правильно заряжать литий-феррофосфатные батареи («лиферы»), мы выяснили. Но чем заряжать LiFePo4, чтобы не сидеть над аккумуляторной батареей или отдельным аккумулятором с вольтметром и амперметром часами? Для этих целей используют автоматическое зарядное устройство. Причем не обычное, а именно для LiFePo4.

Оказывается, есть и такие, с выбором тока и напряжения. Настроил, подключил, подождал, получил полностью заряженную АКБ. Ниже мы приводим рейтинг ЗУ для литий-феррофосфатных аккумуляторов и батарей. Он поможет вам сделать правильный выбор.

1. Skyrc Imax b6 mini

Это универсальное устройство называют тестером. Благодаря широким возможностям оно популярно среди специалистов и любителей, занимающихся ремонтом и обслуживанием АКБ.

Ориентировочная на 2022 г. цена, руб. – 3 500.

2. MiBoxer C8

Устройство удобно тем, что позволяет зарядить одновременно до 8 аккумуляторов разного типоразмера. Единственное, отпугивает цена, но судя по качеству и надежности она себя оправдывает.

Ориентировочная на 2022 г. цена, руб. – 2 900.

3. Liitokala Lii PD4

Устройство поддерживает зарядку одновременно четырех банок разного типоразмера и емкости. Привлекает автоматическая работа, включая выбор типа элемента, и многофункциональная защита.

Ориентировочная на 2022 г. цена, руб. – 1 750.

4. Hyundai HY 410

Это ЗУ полезно автолюбителям, использующим в своих машинах как свинцовые, так и феррофосфатные АКБ. Увы, прибор не работает с отдельными аккумуляторами, а ток зарядки маловат.

Ориентировочная на 2022 г. цена, руб. – 2 600.

5. LiitoKala Lii-S1

Простое и недорогое устройство для зарядки одного аккумулятора разных типоразмеров. Для подзарядки отдельных элементов вполне подойдет, тем более за такую демократичную цену.

Ориентировочная на 2022 г. цена, руб. – 650.

Для удобства дополнительно сведем в таблицу основные характеристики вышеперечисленных ЗУ:

Мы разобрались, как зарядить LiFePo4-аккумулятор или батарею. Оказывается, при наличии специального или универсального ЗУ LiFePo4 зарядка – дело несложное и не отвлекающее от текущих дел. Включил, ушел, пришел, получил в заряженном состоянии.

Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы

Что такое литий-ионный аккумулятор и как он работает?

Правила эксплуатации и зарядки литий-полимерных аккумуляторов

Как правильно заряжать AGM аккумулятор

Какой аккумулятор лучше литий ионный или литий полимерный?