Johdanto
Elämme maailmassa, jonka virtalähteenä ovat litiumparistot. Niitä on puhelimissamme, aurinkojärjestelmissämme, trukeissamme, golfkärryissämme ja jopa autotallissa käyttämissämme työkaluissa. Mutta eräs yleinen tapa tappaa pikku hiljaa akkuja kaikkialla: antaa niiden kulkea aina 0%:hen asti..
Useimmat käyttäjät eivät ymmärrä, miten vahingollista se voi olla. Se on kuin jättäisi huomiotta auton öljyn merkkivalon ja odottaisi moottorin räjähtämistä - vain koska se "toimi vielä eilen". Olipa kyse sitten varavoiman hallinnasta tai sähköauton viimeisen kilometrin ajamisesta, litiumakun tyhjentäminen kokonaan voi johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen, pitkäaikaiseen hajoamiseen ja kalliisiin uusiin akkuihin.
Tässä oppaassa kerrotaan, miksi täysipurkaukset ovat niin haitallisia, mitä akun sisällä oikeastaan tapahtuu ja miten pienet muutokset käyttötavoissa voivat pidentää akun käyttöikää vuosilla. Tämä ei ole pelkkää teoriaa, vaan käytännönläheisiä, käytännönläheisiä neuvoja, jotka perustuvat akun todelliseen käyttöön.
Mitä tapahtuu litiumpariston sisällä, kun se purkautuu?
Aina kun litiumparistosta otetaan virtaa, litiumionit siirtyvät elektrolyytin kautta anodilta katodille. Se on puhdas ja tyylikäs prosessi. Mutta kun akku viedään lähelle 0%:tä, kemia alkaa toimia sinua vastaan. Jännite laskee jyrkästi, sisäinen vastus kasvaa ja kennon sisällä olevat materiaalit joutuvat rasitukseen.
Jos jännite laskee alle kriittisen kynnysarvon - tyypillisesti noin 2,5-3,0 V solua kohti - nämä kemialliset reaktiot alkavat hajota pysyvästi. Siitä ei voi vain ladata itseään ulos. Se on kuin repisi lihassäikeitä, joita ei ole koskaan ollut tarkoitus taivuttaa.
Siksi useimmissa litiumakkuissa on mukana myös Akun hallintajärjestelmä (BMS). Se toimii kuin älykäs portinvartija, joka katkaisee virran ennen kuin aiheutat vakavaa vahinkoa. Kaikki BMS-mallit eivät kuitenkaan ole samanlaisia, eivätkä kaikki käyttäjät pysähdy ennen varoitusmerkkien vilkkumista.
Turvallinen jännitealue: Näkymätön raja
Litiumparistot eivät pidä äärimmäisistä olosuhteista. Valmistajat asettavat tyypillisesti turvallisen käyttöikkunan välille 3.0V ja 4.2V per kenno. Sen alapuolella? Alat siirtyä vaaralliselle alueelle. Jos pysyt siinä liian kauan, edes BMS ei välttämättä pelasta akkua.
Kun ihmiset kysyvät: "Voinko ajaa sen 0%:hen vain kerran?", vastaus on, että olet saattanut tehdä sen jo liian usein. Ja joka kerta, kun teet niin, säästät hieman lisää akun tulevaisuudesta.
8 syytä, miksi litiumakkua ei saa koskaan tyhjentää kokonaan.
1. Poltat kapasiteettia, joka ei palaudu takaisin.
Syvät purkaukset kuluttavat katodimateriaalia, heikentävät elektrolyyttiä ja aiheuttavat pysyvää kemiallista kulumista. Ajan mittaan huomaat, että akku kestää yhä vähemmän latausta, vaikka vauvailisit sitä latauksen aikana. Se on kuin leikkaisi sivuja pois kirjasta: se saattaa vielä lukea, mutta se ei kestä.
2. Vähemmän syklejä tarkoittaa nopeampaa vaihtoa.
Akun käyttöikä mitataan lataus-purkaussyklit. Täysi sykli vastaa yhtä täydellistä tyhjennystä ja latausta. Mutta tässä on juju: akut kestävät paljon kauemmin, kun niitä ei tyhjennetä kokonaan.
Esimerkiksi LiFePO4-akku, joka on mitoitettu 2000 täydelle syklille, saattaa tuottaa seuraavat tehot 4000+ sykliä jos purkautuminen pidetään matalana, esimerkiksi 20% - 80%. Se merkitsee kaksinkertaista käyttöikää samalla akulla.
3. Järjestelmä saattaa sammua ilman varoitusta
Kun jännite laskee turvallisen tason alapuolelle, BMS sammuttaa pakkauksen välittömästi. Tämä suojaus on loistava - kunnes se tapahtuu kesken jonkin kriittisen toimenpiteen. Olemme nähneet sen tapahtuvan kenttäkäytössä olevissa viestintäyksiköissä ja aurinkoinverttereissä yöllisen myrskyn aikana.
Älä anna "syväpurkauksen sammuttamisen" olla syy laitteesi epäonnistumiseen.
4. Solut voivat hävitä synkronoinnista
Monikennoisessa pakkauksessa kaikki kennot eivät purkaudu tasaisesti. Heikoimmalla kennolla on taipumus tyhjentyä ensimmäisenä - ja akun vetäminen 0%:een paljastaa nämä kennotason epätasapainot. Kun tämä alkaa, akkua on vaikeampi tasapainottaa, sen hyötysuhde heikkenee ja sen lataaminen on riskialttiimpaa.
Hyvät BMS-järjestelmät tasapainottavat kennoja aktiivisesti, mutta täysi purkaus vaikeuttaa niiden työtä.
5. Elektroniikka voi häiriintyä tai kaatua
Sähkötyökalut, aurinkoenergian ohjaustaulut ja jopa sähköpyörät voivat käyttäytyä arvaamattomasti, kun akun jännite romahtaa yhtäkkiä. Olemme nähneet GPS-yksiköiden jäätyvän kesken matkan ja teollisuuden ohjainten käynnistyvän uudelleen herkkien toimintojen aikana - kaikki akkujen syvän tyhjenemisen vuoksi.
Jotkin laitteet eivät siedä jännitehäviötä hyvin. Älä anna akun vetää töitäsi pois päältä.
6. Alhainen lataus = enemmän lämpöä = enemmän riskejä
Kun akku lähestyy tyhjenemistä, sisäinen vastus kasvaa. Se tarkoittaa lisää lämpöä - erityisesti latauksen aikana. Jos ilmavirtaus on heikko tai ympäristö on jo ennestään kuuma (ajatelkaa kesää suljetussa aurinkokaapissa), tämä voi ajaa järjestelmän vaarallisen lähelle terminen karkaaminen.
Turvajärjestelmät saattavat estää katastrofin, mutta miksi ottaa riski?
7. Varastoitu tyhjänä = Kuollut saapuessaan
Vaikka litiumparistot eivät olisi käytössä, niiden varaus vähenee ajan myötä. Sitä kutsutaan Itsepurkautuminen, ja vaikka se on hidas, se ei koskaan pysähdy. Jos säilytät pakkauksen 5%:n lämpötilassa ja jätät sen muutamaksi kuukaudeksi? Se saattaa pudota alle palautumisjännitteen.
Tämä on yksi yleisimmistä syistä, miksi uudet akut saapuvat "DOA". Säilytä aina 40-60% SoC.
8. Jotkin tuotemerkit mitätöivät takuun syväpurkausten vuoksi.
Tarkista akun takuuilmoitus. Siellä on todennäköisesti jotain tällaista: "Purkaminen alle 10,5 V:n jännitteen mitätöi takuun.". Tämä ei ole vain lakisääteistä pehmustetta, vaan heijastaa todellisia rajoja. Jos lataus alittaa tämän rajan, saatat jäädä ilman tukea tai korvaavaa laitetta, vaikka akku olisi vain vuoden vanha.
BYD:n, EVE:n ja LG:n kaltaiset tuotemerkit mainitsevat nämä suojaukset syystä. Kunnioita niitä.
Miten vastuuvapauden myöntäminen tapahtuu oikein
Aseta älykkäät rajat (30-40% Minimum SoC)
Paras käytäntö: lataa akku, kun se iskee. 30%-40%. Tämä antaa sinulle puskurivaraa ja auttaa välttämään hiipivää jännitteen alenemista. Useimmat älykkäät BMS-sovellukset tai -mittarit näyttävät SoC:n - käytä niitä.
BMS-ominaisuuksien ymmärtäminen
Älä vain oleta, että akkusi on suojattu. Jotkut BMS-järjestelmät ovat passiivisia, halpoja tai huonosti viritettyjä. Korkealuokkaisemmissa malleissa voit asettaa jännitteen katkaisuarvoja, SoC-hälytyksiä tai kirjata purkaustapahtumia. Tiedä, mitä omasi tekee - ja mitä se ei tee.
Tunne purkautumissyvyyden (DoD) vaikutus.
DoD tarkoittaa sitä, kuinka paljon kapasiteettia käytät. 100% DoD joka päivä? Odota lyhyempää käyttöikää. 50% DoD? Todennäköisesti tuplaat sen. Useimmat ammattilaiset pitävät päivittäisen DoD:nsa välillä 30-70% optimaalisen käyttöiän ja suorituskyvyn varmistamiseksi.
Missä täydet purkaukset hiipivät sisään
Aurinkoenergia ja sähköverkon ulkopuolinen energia
Pilvinen viiru? Viallinen lataussäädin? Olemme nähneet aurinkovarastojen tyhjenevän hitaasti viikonlopun aikana ilman, että kukaan on huomannut - kunnes invertteri kaatuu. Asenna matalan suoC:n hälytykset, jos olet riippuvainen aurinkoenergiasta.
Sähköajoneuvot ja -kärryt
"Vain muutama kilometri lisää" voi maksaa sinulle pakkauksen. Täyspurkaukset tien päällä, erityisesti kuumalla säällä, ovat raakoja litiumkennoille. Älä luota siihen, että BMS pelastaa sinut - pysy ladattuna.
Jos työkalusi ei kerro, että se on vähissä, et tiedä sitä. Monista edullisista tai DIY-pakkauksista puuttuu jännitteen näyttö tai hälytys. Kun ne lakkaavat toimimasta, on jo liian myöhäistä. Hanki älykäs laturi tai jännitesummeri.
Päätelmä
Sinun ei tarvitse ratsastaa litiumparisto nollaan hyvän suorituskyvyn saavuttamiseksi. Itse asiassa se on nopein tapa pilata se. Ajattele täysiä purkauksia kuin moottorin punaisen rajan ylittämistä - ehkä jännittävää, mutta ajan mittaan vahingollista.
Aseta sen sijaan turvalliset raja-arvot, seuraa SoC:täsi ja tutustu BMS-järjestelmään. Jos olet tosissasi suorituskyvystä ja pitkäikäisyydestä, kehitä tapoja, jotka suojaavat akkujasi - ei vain tänään, vaan myös tulevina vuosina.
Haluatko toisen mielipiteen akkuasennuksestasi? Ota yhteyttä henkilöön, joka ymmärtää litiumjärjestelmiä omakohtaisesti. Akkusi on yhtä älykäs kuin sitä hallinnoiva henkilö.
FAQ
Kysymys 1: Akussani on BMS - voinko silti käyttää 0%:tä?
Teknisesti ottaen kyllä. Mutta soluja rasitetaan silti ja niiden elinikä lyhenee. Yritä ladata aikaisin, älä silloin, kun BMS katkaisee yhteyden.
Kysymys 2: Mikä on alin jännite, jonka voin turvallisesti käyttää 12,8 voltin litiumparistossa?
Noin 10.5V, mutta tarkista tekniset tiedot. Jotkut katkaisevat 11,0 V:n jännitteen kemiasta ja kennojen lukumäärästä riippuen.
Kysymys 3: Ylipurkauduin vahingossa - voinko korjata sen?
Joskus. Pienellä virralla toimiva penkkivirtalähde saattaa elvyttää sen, jos jännite ei ole laskenut liian alas. Mutta ole varovainen - vaurioituneet pakkaukset voivat olla epävakaita.
Kysymys 4: Onko varastointipäästö todella niin vaarallista?
Kyllä. Säilytys alhaisella SoC:llä kuukausien ajan antaa jännitteen laskea peruuttamattomille alueille. Täytä aina ~50%:hen ennen kuin laitat akun pois.
K5: Mistä tiedän, onko kenno ylipurkautunut?
Käytä yleismittaria. Jos jonkin kennon lukema on alle 2.5V, on mahdollista, että se on vaurioitunut. Muita vihjeitä: turvotus, ylikuumeneminen, ei pidä latausta.
Q6: Mikä on paras DoD pitkäikäisyyden kannalta?
Pidä kiinni 30%-70% päivittäiseen käyttöön. Tämä on se piste, jota useimmat ammattilaiset noudattavat energiavarastojen ja sähköautosovellusten osalta.