Когда-то были в ходу свинцово-кислотные аккумуляторы, но потом на рынке появились литий-ионные ― они мощнее, эффективнее, сподручнее. С их помощью устройства могли работать без подзарядки, и в этом было их огромное преимущество. Литий-ионные аккумуляторы до сих пор пользуются большим спросом, люди их активно покупают. Их можно использовать в самых разнообразных устройствах ― цифровых камерах, смартфонах, ноутбуках и даже электромобилях. Но, к сожалению, есть у них и существенный минус: они быстро теряют свою ёмкость.
Чтобы решить эту проблему, американский профессор разработал инновационный аккумулятор под названием LiFePO4. Для изготовления катода он использовал литий, железо и фосфат. Но данный аккумулятор не очень хорошо продавался ― да, он был в разы надёжнее предыдущих версий, но его начальная ёмкость была ниже. Чтобы разобраться и с этой проблемой, учёный привлёк многочисленных инвесторов, среди которых была всем известная компания Motorola. Крупные суммы денег помогли разобраться с этим вопросом ― технология была усовершенствована, и LiFePO4 вышел на международный рынок.
На сегодняшний день аккумуляторы LiFePO4 продолжают набирать популярность, и, кажется, они будут пользоваться спросом ещё не одно десятилетие.
Чем же так хороши литий-ионные аккумуляторы LiFePO4?
☑️ Они безопасны. Риск возгорания минимальный. Также они устойчивы к внешним повреждениям, что снижает вероятность возникновения пожара.
☑️ Нет проблем с зарядкой и разрядкой. Благодаря сниженному внутреннему напряжению зарядка и разрядка ускоряются, что приводит к повышению эффективности аккумулятора.
☑️ Служат верой и правдой не один год. Из аналогичных аккумуляторов LiFePO4 ― лучшие: они идеально подходят для таких устройств, как, например, источники бесперебойного питания или системы накопления солнечной энергии.
☑️ Поддерживают разные рабочие режимы. Именно LiFePO4 лучше всего выдерживают разные режимы эксплуатации и нагрузки, потому и пользуются таким большим спросом.
Что сделать, чтобы продлить жизнь аккумулятору?
✅ Не превышайте допустимые значения. Литий-ионные аккумуляторы, включая LiFePO4, изнашиваются быстрее при частых глубоких разрядах или длительном нахождении на зарядке. Снижение уровня заряда ниже допустимого приводит к уменьшению ёмкости, ускоряя разряд батареи. Перезарядка также вредна: из-за образования газа внутри ячеек аккумулятор может вздуться и выйти из строя. Чтобы продлить срок службы LiFePO4, рекомендуется заряжать их до 3,65 В (максимум 3,7 В) и не допускать разряда ниже 2,5 В (минимум 2 В).
✅ Применяйте защитную плату BMS. В устройствах, таких как смартфоны и электромобили, аккумуляторы обычно заряжаются до полного уровня и сразу расходуют заряд. Однако если зарядное устройство остается подключенным после завершения зарядки, это может привести к вздутию и повреждению батареи.
Чтобы избежать проблем с перезарядкой и глубоким разрядом, разработаны платы управления BMS (Battery Management System), которые устанавливаются на аккумуляторы. BMS контролирует параметры работы батареи и автоматически управляет процессами зарядки и разрядки. При перезарядке она распределяет нагрузку на ячейки, а при критически низком уровне заряда отключает аккумулятор от устройства, предотвращая его повреждение.
Если вы используете отдельные аккумуляторные ячейки без установки BMS, распределение напряжения между ними может быть неравномерным. Например, в батарее из четырех ячеек три могут иметь заряд 3,5 В, а одна — 4,25 В, что вызовет её перезарядку и поломку, даже если общее напряжение остается в допустимых пределах. При невозможности установки BMS стоит использовать балансировочные платы, которые помогают поддерживать равномерное распределение напряжения между ячейками.
✅ Обращайте внимание на режим работы. Аккумуляторы могут работать в двух основных режимах: циклическом и буферном. Циклический режим характерен для устройств, таких как смартфоны: вы используете устройство в течение дня, затем заряжаете его, и после полной зарядки снова эксплуатируете. В буферном режиме аккумулятор постоянно находится на подзарядке, как это происходит в источниках бесперебойного питания (ИБП). При таком режиме уровень заряда редко опускается до критических значений, что способствует более длительному сроку службы по сравнению с циклическим использованием. Для продления срока службы аккумуляторов LiFePO4 рекомендуется снизить напряжение заряда до 3,40–3,45 В. Однако лучше всего следовать рекомендациям производителя, которые можно уточнить у продавца при покупке.
✅ Балансировка ячеек. При сборке аккумулятора самостоятельно важно заранее сбалансировать ячейки, обычно на уровне 3,2 В. Поскольку степень заряженности ячеек может различаться, перед началом эксплуатации необходимо провести выравнивание. Для этого соедините все ячейки параллельно: объедините их положительные выводы и отдельно — отрицательные. Затем зарядите их до напряжения 3,65 В. Если у отдельных ячеек окажется различное сопротивление, в процессе балансировки напряжение выровняется, что обеспечит корректную работу готового аккумулятора.
Что обязательно нужно запомнить
- Следите за уровнем напряжения аккумулятора: оно не должно опускаться ниже 2,00 В или превышать 3,70 В. Оптимальный диапазон — от 2,5 В до 3,65 В.
- При покупке LiFePO4 ячеек обязательно устанавливайте защитную плату BMS.
- В буферном режиме рекомендуется снижать напряжение заряда до 3,4–3,45 В.
- Используйте только специализированное зарядное устройство для зарядки аккумулятора.
- Перед сборкой аккумулятора выполните балансировку ячеек, чтобы выровнять их напряжение.
