Wykres napięcia ogniw LiFePO4: kompleksowy przewodnik (3,2 V 12 V 24 V 36 V 48 V 72 V)
Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa (LiFePO4) (w skrócie LFP) wykorzystuje fosforan litowo-żelazowy jako materiał elektrody dodatniej, grafitową elektrodę węglową i metal jako elektrodę ujemną. Ze względu na niski koszt, wysoką gęstość energii, długą żywotność, bezpieczeństwo i stabilność, jest szeroko stosowany w pojazdach elektrycznych, wózkach golfowych, wózkach widłowych, pojazdach kempingowych, maszynach podłogowych, podnośnikach nożycowych, podnośnikach koszowych, transporcie morskim, obsłudze lotnisk, magazynowaniu w domu oraz przemysłowe i komercyjne magazynowanie energii.
Użyj woltomierza LiFePO4 do monitorowania wydajności, stanu oraz warunków ładowania i rozładowania akumulatora LiFePO4. Zapewni to optymalne użytkowanie i znacząco wydłuży żywotność baterii.
Podstawy napięcia akumulatora LiFePO4
Aby lepiej zrozumieć napięcie akumulatora LiFepo4, należy zrozumieć kilka podstawowych definicji;
Napięcie nominalne – 3,25 V to napięcie znamionowe akumulatora. Do monitorowania ładowania i rozładowywania akumulatora wykorzystywane jest napięcie standardowe.
Napięcie przechowywania – 3,2 V-3,4 V Jeżeli akumulator nie będzie używany przez dłuższy czas, należy go przechowywać przy tym idealnym napięciu. Napięcie przechowywania zmniejsza utratę pojemności akumulatora, zapewniając w ten sposób jego prawidłowe działanie.
W pełni naładowany – Naładowany do 3,65 V, czyli napięcia maksymalnego. Jeśli akumulator zostanie naładowany powyżej tego poziomu, może to spowodować nieodwracalne uszkodzenie.
Napięcie rozładowania – 2,5 V to minimalne napięcie rozładowania. Nie zaleca się użytkownikom rozładowywania poniżej tego napięcia. Jeśli akumulator zostanie rozładowany powyżej limitu, może ulec uszkodzeniu.
Głębokie rozładowanie – W tym przypadku napięcie jest poniżej zalecanego poziomu. Po głębokim rozładowaniu akumulator LiFePO4 może ulec całkowitej awarii.
LiFePO4: 12 V 24 V 36 V 48 V 72 V
| SOC | 1 ogniwo (3,2 V) | 12 woltów | 24 wolty | 36 woltów | 48 woltów | 72 wolty |
| 100% ładowania | 3,65 V | 14,6 V | 29,2 V | 43,8 V | 58,4 V | 87,6 V |
| 100% odpoczynku | 3,4 V | 13,6 V | 27,2 V | 40,8 V | 54,4 V | 81,6 V |
| 90% | 3,35 V | 13,4 V | 26,8 V | 40,2 V | 53,6 V | 80,2 V |
| 80% | 3,32 V | 13,28 V | 26,56 V | 39,84 V | 53,12 V | 79,68 V |
| 70% | 3,3 V | 13,2 V | 26,4 V | 39,6 V | 52,8 V | 79,2 V |
| 60% | 3,27 V | 13,08 V | 26,16 V | 39,24 V | 52,32 V | 78,48 V |
| 50% | 3,26 V | 13,04 V | 26,08 V | 39,12 V | 52,16 V | 78,24 V |
| 40% | 3,25 V | 13 V | 26 V | 39 V | 52 V | 78 V |
| 30% | 3,22 V | 12,88 V | 25,76 V | 38,64 V | 51,52 V | 77,28 V |
| 20% | 3,2 V | 12,8 V | 25,6 V | 38,4 V | 51,2 V | 76,8 V |
| 10% | 3 V | 12 V | 24 V | 36 V | 48 V | 72 V |
| 0 | 2,5 V | 10 V | 20 V | 30 V | 40 V | 60 V |
Wykres napięcia ogniwa LiFePO4 3,2 V
Napięcie pojedynczego ogniwa LiFePO4 wynosi zwykle 3,2 wolta. Po pełnym naładowaniu napięcie wynosi 3,55 - 3,65 V. Po całkowitym rozładowaniu napięcie wynosi 2,5 V. Poniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 3,2 V
• Napięcie ładowania: 3,55 - 3,65 V (zalecane: 3,55V)
• Napięcie ładowania pływającego: 3,3 - 3,4V (zalecane: 3,4 - 3,5V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 2,5 V (zalecane: 3,0 - 3,1V)
Wykres napięcia akumulatora LiFePO4 12V
12 V to idealne napięcie dla rowerów elektrycznych, silniki trollingowe , morski baterie i platforma robocza sprzęt i domowa energia słoneczna. Poniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 12 - 12,8 V
• Napięcie ładowania: 14,2 - 14,6 V (zalecane: 14,2V)
• Napięcie ładowania pływającego: 13,6 V (zalecane: 13,6V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 10 V (zalecane: 12,0 - 12,8V)
Wykres napięcia akumulatora LiFePO4 24V
Akumulatory LiFePO4 24 V doskonale nadają się do stosowania z silnikami do trolingu łodzi oraz podnośnikami nożycowymi i wysięgnikami. Zamiatarki, maszyny do czyszczenia podłóg i pojazdy kempingowe energia.
Możesz kupić akumulator LiFePO4 24V lub możesz kupić dwa identyczne akumulatory 12V i połączyć je szeregowo. Poniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 25,6 V
• Napięcie ładowania: 28,4 - 29,2 V (zalecane: 28,4V)
• Napięcie ładowania pływającego: 27,2 V (zalecane: 27,2V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 20 V (zalecane: 24 - 25,6V)
Wykres napięcia akumulatora LiFePO4 36V
Akumulatory 36V są rzadko spotykane i wykorzystywane głównie w wózkach golfowych, samochodach elektrycznych, zabawkach, UTV, ATV. Pniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 36 - 38,4 V
• Napięcie ładowania: 42,6 - 43,8 V (zalecane: 42,6V)
• Napięcie ładowania pływającego: 40,8 V (zalecane: 40,8V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 30 V (zalecane: 36 - 38,4V)
Wykres napięcia akumulatora LiFePO4 48V
48 V to najlepszy wybór dla domowej energii słonecznej Zasilacz 5 kWh - 20 kWh, elektryczny wózki golfowe, platformy robocze, wszelki sprzęt RTV i AGD, serwerownie. Pniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 48 - 51,2 V
• Napięcie ładowania: 56,8 - 58,4 V (zalecane: 56,8V)
• Napięcie ładowania pływającego: 54,2 V (zalecane: 54,4V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 40 V (zalecane: 48 - 51,2V)
Wykres napięcia akumulatora LiFePO4 72V
Baterie 72V projektowane dla Wózków golfowych 72V, samochodów elektrycznych, samochodów turystycznych i silników zaburtowych. Pniższy wykres ilustruje spadek napięcia w czasie rzeczywistym wraz ze spadkiem pojemności akumulatora.
• Napięcie nominalne: 72 - 76,8 V
• Napięcie ładowania: 83,6 - 87,6 V (zalecane: 83,6V)
• Napięcie ładowania pływającego: 81,6 V (zalecane: 81,8V)
• Napięcie odcięcia rozładowania: 60 V (zalecane: 72 - 76,8V)
Parametry ładowania akumulatora LiFePO4
Wydajność, zdrowie i trwałość akumulatora zapewniają zalecane parametry ładowania. Podczas ładowania każdy użytkownik ma obowiązek przestrzegać tych parametrów. Upewnij się, że akumulator nie jest przeładowany lub niedoładowany, aby zapewnić efektywne magazynowanie energii i dłuższą żywotność. Tabela parametrów ładowania akumulatora LiFePO4 znajduje się poniżej.
Stałe napięcie akumulatora LiFePO4, ładowanie pływające i napięcie wyrównawcze
Akumulatory LiFePO4 mają trzy stopnie napięcia: masowy, pływakowy i wyrównawczy. Na etapie masowym do akumulatora doprowadzany jest prąd stały, aby szybko naładować go do określonego napięcia. Napięcie podtrzymujące jest przykładane do akumulatora w stanie pływającym. Dzięki temu wydajność i żywotność baterii ulegają wydłużeniu. Zapewniając równomierne ładowanie, etap wyrównywania równoważy ogniwa.
| Dane techniczne | 3,2 V | 12 V | 24 V | 36 V | 48 V | 72 V |
| Napięcie ładowania | 3,5-3,65 V | 14,2-14,6 V | 28,4–29,2 V | 42,6-43,8 V | 56,8–58,4 V | 83,6-87,6 V |
| Napięcie pływakowe | 3,2 V | 13,6 V | 27,2 V | 40,8 V | 54,2 V | 81,6 V |
| Maksymalne napięcie | 3,65 V | 14,6 V | 29,2 V | 43,8 V | 58,4 V | 87,6 V |
| Minimalne napięcie | 2,5 V | 10 V | 20 V | 30 V | 40 V | 60 V |
| Napięcie nominalne | 3,2 V | 12/12,8 V | 24/25,6 V | 36/38,4 V | 48 V/51,2 V | 72/76,8 V |
Jaki jest związek między stanem naładowania (SOC) a napięciem akumulatora LiFePO4?
Stan naładowania (SOC) akumulatora wskazuje poziom jego naładowania w stosunku do jego pojemności. Jeśli chodzi o SOC, 0% jest wyczerpane lub rozładowane, a 100% jest w pełni naładowane.
DOD to kolejny pomiar związany z SOC, obliczany jako 100 – SOC (100% przy pełnym naładowaniu, 0% przy wyczerpaniu). Podczas gdy SOC ogólnie wskazuje aktualny stan akumulatora podczas użytkowania, DOD ogólnie wskazuje żywotność akumulatora po wielokrotnych cyklach ładowania i rozładowywania.
Kiedy akumulator osiągnie niski stan naładowania (zbliżony do 0%), system zarządzania akumulatorem (BMS) interweniuje, aby zapobiec nadmiernemu rozładowaniu. Podobnie, gdy akumulator zbliża się do wysokiego stanu naładowania (zbliżającego się do 100%), ładowanie jest spowalniane lub zatrzymywane w celu ochrony akumulatora.
Przykład: Pojemność rozładowania akumulatora 100Ah wynosi 30Ah. W rezultacie SOC wynosi 30%. Po naładowaniu akumulatora do 100Ah i rozładowaniu do 70Ah pozostaje 30Ah.
Krzywa ładowania
Napięcie: Powszechnie uważa się, że im wyższe napięcie nominalne akumulatora, tym jest on w pełni naładowany. Akumulator LiFePO4 3,2 V jest w pełni naładowany, gdy osiągnie napięcie 3,65 V.
Kulombometr: To urządzenie mierzy prąd wpływający do i wypływający z akumulatora oraz określa ilościowo szybkość ładowania i rozładowywania akumulatora w amperosekundach (As).
Ciężar właściwy: Do pomiaru SOC wymagany jest areometr. Wypór cieczy można wykorzystać do pomiaru jej gęstości.
Krzywa rozładowania akumulatora LiFePO4
Rozładowanie odnosi się do procesu pozyskiwania energii elektrycznej z akumulatora w celu zasilania urządzenia elektronicznego. Krzywa rozładowania akumulatora zwykle przedstawia zależność pomiędzy napięciem i czasem rozładowania. Poniższy rysunek przedstawia krzywą rozładowania akumulatora LiFePO4 12 V przy różnych szybkościach rozładowania.
Głębokość rozładowania jest jednym z najważniejszych czynników wydłużających żywotność baterii. Krótko mówiąc, im częściej akumulator LiFePO4 jest ładowany i rozładowywany, tym krótsza jest jego żywotność.
Jak sprawdzić pojemność akumulatora LiFePO4
Najlepszy sposób na zapewnienie długotrwałej wydajności Twojego Bateria LiFePO4 jest jego regularne sprawdzanie i monitorowanie. Akumulatory LiFePO4 można dokładnie zmierzyć za pomocą następujących metod.
Multimetr -
Multimetry zapewniają dokładne odczyty napięcia i pomiary pojemności baterii.
Zewnętrzny monitor baterii -
Za pomocą tej niezawodnej metody testowania baterii można określić pojemność baterii. Oprócz oceny stanu akumulatora, jego pojemności, napięcia i energii rozładowania monitor akumulatora przewiduje jego żywotność.
Ładowanie przez inwerter lub kontroler solarny -
Pojemność akumulatora LiFePO4 sprawdzana jest przez kontrolery ładowania słonecznego. Z tej metody mogą skorzystać systemy energii słonecznej.
Aplikacja monitorowania -
Niektóre akumulatory LiFePO4 można monitorować i zdalnie sterować. Aplikacje na smartfony umożliwiają monitorowanie wydajności, napięcia i innych funkcji.
Wzór na obliczenie pojemności akumulatora jest następujący: Pojemność = Prąd rozładowania (A) x Czas rozładowania (godziny).
Budowa i zasada działania akumulatora LiFePO4
Po lewej stronie LiFePO4 to elektroda dodatnia, połączona z elektrodą dodatnią akumulatora folią aluminiową. Pośrodku znajduje się separator polimerowy, który umożliwia przejście jonów litu (Li+), blokując jednocześnie elektrony (e-). Miedź łączy elektrodę ujemną akumulatora z elektrodą ujemną węgla (grafit) po prawej stronie.
Proces ładowania:
Podczas utleniania LiFePO4 uwalniane są jony litu (Li+) i elektrony (e-). Elektroda ujemna przyjmuje jony litu (Li+) przechodzące przez elektrolit i separator. Elektroda ujemna elektrody przechowuje jony litu (Li+) w węglu (graficie).
Proces rozładowania:
Poprzez elektrolit i separator jony litu (Li+) przemieszczają się z elektrody ujemnej do elektrody dodatniej. Pomiędzy jonami litu (Li+) i LiFePO4 na elektrodzie dodatniej zachodzi reakcja redukcji, uwalniając elektrony (e-). Urządzenie zasilające zasilane jest przez uwolnione elektrony (e-) przepływające przez obwód zewnętrzny. Jony litu (Li+) i elektrony (e-) w akumulatorze kontynuują cykl podczas ładowania i rozładowywania.
Czynniki wpływające na żywotność akumulatorów LiFePO4
Temperatura ma kluczowy wpływ na trwałość ogniw LiFePO4. Dbanie o odpowiednie warunki ich pracy jest niezbędne do osiągnięcia maksymalnej efektywności i długiej żywotności, co przekłada się na większe korzyści dla użytkownika i środowiska. Dla maksymalnej trwałości ogniw LiFePO4 zaleca się pracę w umiarkowanych temperaturach, zwykle w zakresie od 10°C do 30°C. To właśnie w tym przedziale ogniwa są najbardziej stabilne, co pozwala zminimalizować efekty degradacji chemicznej i mechanicznej.
Napięcia Powszechnie uważa się, że im wyższe napięcie nominalne akumulatora, tym jest on w pełni naładowany. Akumulator LiFePO4 3,2 V jest w pełni naładowany, gdy osiągnie napięcie 3,65 V. Kulombometr: To urządzenie mierzy prąd wpływający do i wypływający z akumulatora oraz określa ilościowo szybkość ładowania i rozładowywania akumulatora w amperosekundach (As).
Głębia cyklu ładowania i rozładowania jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na żywotność ogniw LiFePO4. Praca w optymalnych zakresach napięć oraz unikanie skrajnych poziomów pozwala maksymalizować trwałość ogniw i korzystać z ich pełnego potencjału. System zarządzania baterią (BMS) może dodatkowo wspierać użytkownika w utrzymaniu odpowiednich parametrów pracy ogniw, zwiększając bezpieczeństwo i efektywność systemu. Regularne stosowanie płytkich cykli rozładowania (np. rozładowywanie ogniw tylko do 70–80% pojemności nominalnej) ma pozytywny wpływ na trwałość. Umożliwia to ogniwom osiągnięcie większej liczby cykli ładowania-rozładowania, często przekraczając nawet 5000–8000 cykli w takich warunkach. Oznacza to dłuższą żywotność ogniwa oraz bardziej stabilne działanie w czasie.
| Woltaż | Pojemność | Cykle ładowania | Żywotność (powyżej 80% oryginalnej pojemności) |
| 14,4 V | 100% | 3200 cykli | 9 lat |
| 13,6 V | 100% | 3200 cykli | 9 lat |
| 13,4 V | 99% | 3200 cykli | 9 lat |
| 13,3 V | 90% | 4500 cykli | 12,5 roku |
| 13,2 V | 70% | 8000 cykli | 20 lat |
| 13,1 V | 40% | 8000 cykli | 20 lat |
| 13,0 V | 30% | 8000 cykli | 20 lat |
| 12,9 V | 20% | 8000 cykli | 20 lat |
| 12,8 V | 17% | 6000 cykli | 16,5 lat |
| 12,5 V | 14% | 4500 cykli | 12,5 roku |
| 12,0 V | 9% | 4500 cykli | 12,5 roku |
| 10,0 V | 0% | 3200 cykli | 9 lat |
Ładowanie i rozładowywanie - Ważne jest, aby nie przeładować ani nie rozładować akumulatora. Podłączanie i odłączanie ładowarki w odpowiednim momencie jest istotne. Przeładowanie i nadmierne rozładowanie ma wpływ na żywotność akumulatora.
Głębokość rozładowania - Aby naukowo przedłużyć żywotność akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, należy w miarę możliwości unikać głębokich rozładowań.
Środowisko pracy - Aby uniknąć wpływu na działanie akumulatora LiFePO4, nie używaj akumulatora w środowisku o wysokiej lub niskiej temperaturze. Podgrzewany akumulator LiFePO4 jest najlepszym wyborem, jeśli akumulator będzie używany w niższej temperaturze. Nadmierne rozładowanie dowolnego akumulatora LiFePO4 może prowadzić do nieodwracalnych uszkodzeń i skrócenia jego żywotności. Aby zoptymalizować trwałość, zaleca się utrzymywanie głębokości rozładowania poniżej 80%.
Jak zwiększyć żywotność baterii LiFePO4? - Powyższe wykresy napięcia LiFePO4 zapewniają kompleksowy przegląd charakterystyki napięcia akumulatorów LiFePO4, a także ich pojemności, cyklu ładowania i oczekiwanej długości życia. Aby zoptymalizować wydajność i żywotność akumulatorów LiFePO4, użytkownicy mogą zapoznać się z powyższymi tabelami i uwzględnić je odpowiedzialnie w procesie korzystania i konfiguracji urządzeń do pracy z bateriami. Korzystając z tych wykresów napięcia, użytkownicy mogą podejmować świadome decyzje dotyczące poziomów napięcia, cykli ładowania i oczekiwanej długości życia, zapewniając optymalną wydajność i trwałość akumulatorów LiFePO4.
23.03.2025r. - M.M. Junction.biz
W artykule wykorzystano materiały producentów baterii LiFePO4, znajdujące się pod adresem: https://www.lithium-battery-factory.com
Artykuł przetłumaczony, edytowany i uzupełniony przez Junction.biz, wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie, powielanie i udostępnianie treści publikowanych na naszych stronach, w całości lub fragmentach, bez pisemnej zgody Junction.biz jest zabronione.
