Uvod
Živimo v svetu, ki ga poganjajo litijeve baterije. Te so v naših telefonih, solarnih sistemih, viličarjih, vozičkih za golf in celo v orodjih, ki jih uporabljamo v garaži. Vendar pa obstaja običajna navada, ki potihoma uničuje akumulatorske baterije povsod po svetu: jih pustite, da tečejo vse do 0%..
Večina uporabnikov se ne zaveda, kako škodljivo je to lahko. To je tako, kot da bi ignorirali indikator olja v avtomobilu in čakali, da se motor zagozdi - samo zato, ker je "še včeraj deloval". Ne glede na to, ali upravljate rezervno napajanje ali vozite svoje električno vozilo do zadnjega kilometra, lahko popolno praznjenje litijeve baterije privede do zmanjšanja zmogljivosti, dolgoročne degradacije in dragih zamenjav.
V tem vodniku boste izvedeli, zakaj so popolne izpraznitve tako škodljive, kaj se dejansko dogaja v bateriji in kako lahko z majhnimi spremembami navad uporabe podaljšate življenjsko dobo baterije za več let. To ni le teorija - to so praktični nasveti iz resničnega sveta uporabe baterij.
Kaj se zgodi v notranjosti litijeve baterije, ko se izprazni
Vsakič, ko iz litijeve baterije vzamete energijo, litijevi ioni potujejo od anode do katode skozi elektrolit. To je čist, eleganten proces. Ko pa baterijo približate vrednosti 0%, začne kemija delovati proti vam. Napetost močno pade, notranja upornost se poveča, materiali v celici pa se obremenijo.
Če napetost pade pod kritično vrednost - običajno okoli 2,5 V do 3,0 V na celico -, se te kemične reakcije začnejo trajno prekinjati. Iz tega se ne morete rešiti samo s polnjenjem. To je tako, kot da bi pretrgali mišična vlakna, ki jih nikoli niste nameravali razgibati.
Zato večina litijskih baterij vključuje Sistem za upravljanje baterije (BMS). Deluje kot pametni vratar, ki prekine napajanje, preden povzročite resno škodo. Vendar vse zasnove BMS niso enake - in vsi uporabniki se ne ustavijo, preden se pojavijo opozorilni znaki.
Razpon varne napetosti: Nevidna meja
Litijeve baterije ne marajo ekstremov. Proizvajalci običajno določijo varno okno delovanja med 3,0 V in 4,2 V na celico. Pod to vrednostjo? Vstopate na nevarno območje. Če boste tam ostali predolgo, baterije morda ne bo rešil niti sistem BMS.
Ko ljudje sprašujejo: "Ali ga lahko zaženem na 0% samo enkrat?" - odgovor je, da ste to morda že storili prepogosto. In vsakič, ko to storite, še malo skrajšate prihodnost svoje baterije.
8 razlogov, zakaj nikoli ne smete popolnoma izprazniti litijeve baterije
1. Izkoriščate zmogljivosti, ki se ne bodo vrnile
Globoke razelektritve uničujejo material katode, slabijo elektrolit in povzročajo trajno kemično obrabo. Sčasoma boste opazili, da se baterija vedno manj polni, tudi če jo boste med polnjenjem hranili. To je tako, kot če bi iz knjige izrezali strani: morda se bo še vedno brala, vendar ne bo več trajala.
2. Manj ciklov pomeni hitrejšo zamenjavo
Življenjska doba baterije se meri v cikli polnjenja in praznjenja. Polni cikel pomeni eno popolno praznjenje in polnjenje. Toda tu je bistvo: baterije zdržijo veliko dlje, če jih ne izpraznite do konca.
Baterija LiFePO4 z zmogljivostjo 2000 polnih ciklov lahko na primer zagotavlja Več kot 4000 ciklov če je praznjenje plitvo - recimo od 20% do 80%. To pomeni dvakrat daljšo življenjsko dobo iste baterije.
3. Sistem se lahko izklopi brez opozorila
Ko napetost pade pod varno raven, sistem BMS takoj izklopi paket. Ta zaščita je odlična - dokler se ne zgodi sredi kritičnega dogajanja. Videli smo, da se je to zgodilo v komunikacijskih enotah, nameščenih na terenu, in solarnih inverterjih med nočno nevihto.
Ne dovolite, da bi bila "zaustavitev zaradi globokega praznjenja" razlog za okvaro vaše opreme.
4. Celice so lahko nesinhronizirane
V večceličnem paketu se vse celice ne izpraznijo enakomerno. Najšibkejša celica se navadno najprej izprazni - in če baterijo izvlečete do vrednosti 0%, se neravnovesje na ravni celic razkrije. Ko se to začne, je paket težje uravnotežiti, izgubi učinkovitost, polnjenje pa postane bolj tvegano.
Dobri sistemi BMS aktivno uravnavajo celice, vendar jim popolno praznjenje otežuje delo.
5. Elektronika se lahko pokvari ali sesuje
Električno orodje, nadzorne plošče za sončno energijo in celo električna kolesa se lahko ob nenadnem padcu napetosti baterije obnašajo nepredvidljivo. Videli smo, da so enote GPS zamrznile sredi poti in da so se industrijski krmilniki ponovno zagnali med občutljivimi operacijami - vse to zaradi globokega izpraznitve baterije.
Nekatere naprave slabo prenašajo izgubo napetosti. Ne dovolite, da bi baterija prekinila vaše delo.
6. Majhen naboj = večja toplota = večje tveganje
Ko se baterija bliža izpraznitvi, se notranja upornost poveča. To pomeni več toplote - zlasti med polnjenjem. Če je pretok zraka slab ali če je okolje že vroče (pomislite na poletje v zaprti sončni omari), se lahko sistem nevarno približa toplotni pobeg.
Varnostni sistemi lahko preprečijo nesrečo, vendar zakaj bi tvegali?
7. Shranjeno prazno = mrtvo ob prihodu
Litijske baterije sčasoma izgubijo polnjenje, tudi če jih ne uporabljate. To se imenuje samopraznjenjein čeprav je počasen, se nikoli ne ustavi. Če shranite paket pri 5% in ga pustite nekaj mesecev? Lahko se zgodi, da bo padla pod obnovitveno napetost.
To je eden od najpogostejših razlogov, zakaj nove baterije pridejo "DOA". Vedno shranjujte pri temperaturi 40-60% SoC.
8. Nekatere blagovne znamke razveljavijo garancijo za globoke izpuste
Preverite garancijski list baterije. Verjetno boste videli nekaj takega: "Razrešitev pod 10,5 V razveljavlja garancijo." To ni le zakonska podloga, ampak odraža dejanske omejitve. Če se spustite pod to vrednost, lahko ostanete brez podpore ali zamenjave, tudi če je paket star le eno leto.
Znamke, kot so BYD, EVE in LG, te zaščite navajajo z razlogom. Spoštujte jih.
Kako pravilno razrešiti
Nastavite pametne omejitve (najmanj 30-40% SoC)
Najboljša praksa: napolnite baterijo, ko je 30%-40%. To vam daje prostor za blažilnik in pomaga preprečiti plazečo se napetost. Večina pametnih aplikacij BMS ali merilnikov prikazuje SoC - uporabite jih.
Poznavanje funkcij sistema BMS
Ne domnevajte, da je baterija zaščitena. Nekateri sistemi BMS so pasivni, poceni ali slabo nastavljeni. Višji modeli omogočajo nastavitev napetostnih mej, alarmov SoC ali beleženje dogodkov praznjenja. Vedite, kaj vaš sistem počne - in česa ne.
Poznavanje vpliva globine izpusta (DoD)
DoD pomeni, koliko zmogljivosti uporabljate. 100% DoD vsak dan? Pričakujte krajšo življenjsko dobo. 50% DoD? Verjetno jo boste podvojili. Večina strokovnjakov ohranja dnevno DoD med 30-70% za optimalno življenjsko dobo in zmogljivost.
Kjer se prikradejo polni izpusti
Sončna energija in energija zunaj omrežja
Oblačna črta? Napačen krmilnik polnjenja? Videli smo že, da so se banke za shranjevanje sončne energije čez vikend počasi izčrpavale, ne da bi kdo to opazil - dokler se ni pokvaril inverter. Če se zanašate na sončno energijo, namestite opozorila o nizki vrednosti SOC.
Električna vozila in vozički
"Samo še nekaj kilometrov" vas lahko stane paket. Popolno praznjenje na cesti, zlasti v vročem vremenu, je za litijeve celice brutalno. Ne zanašajte se, da vas bo rešil sistem BMS - ostanite napolnjeni.
Če vam orodje ne sporoči, da je zaloga nizka, tega ne boste vedeli. Številni cenovno ugodni paketi ali paketi "naredi sam" nimajo prikazovalnikov napetosti ali alarmov. Ko prenehajo delovati, je že prepozno. Priskrbite si pametni polnilec ali zvočni signal za napetost.
Zaključek
Ni vam treba voziti litijeva baterija na nič, da bi dosegli dobro zmogljivost. Pravzaprav je to najhitrejši način, da jo uničite. Popolne izpuste si predstavljajte kot doseganje rdeče črte motorja - morda vznemirljivo, vendar sčasoma škodljivo.
Namesto tega določite varne mejne vrednosti, spremljajte svoj SoC in se seznanite s sistemom BMS. Če resno skrbite za zmogljivost in dolgo življenjsko dobo, si ustvarite navade, ki bodo vaše baterije zaščitile - ne le za danes, temveč tudi za prihodnja leta.
Želite drugo mnenje o nastavitvi baterije? Obrnite se na nekoga, ki se na litijeve sisteme spozna iz prve roke. Vaša baterija je tako pametna, kot je pametna oseba, ki jo upravlja.
POGOSTA VPRAŠANJA
V1: Moja baterija ima sistem BMS - ali lahko še vedno uporabljam 0%?
Tehnično gledano da. Vendar še vedno obremenjujete celice in skrajšujete življenjsko dobo. Poskusite jih napolniti zgodaj, ne šele takrat, ko vas sistem BMS odklopi.
V2: Katera je najnižja napetost, ki jo lahko varno dosežem z 12,8V litijevo baterijo?
O 10.5V, vendar preverite svojo specifikacijo. Nekatere se prekinejo pri 11,0 V, odvisno od kemije in števila celic.
V3: Če sem po nesreči preveč izpraznil baterijo, ali jo lahko popravim?
Včasih. Če napetost ni preveč padla, jo lahko oživite z napajalnikom z nizkim tokom. Vendar bodite previdni - poškodovani paketi so lahko nestabilni.
V4: Ali je praznjenje pri shranjevanju res tako nevarno?
Da. večmesečno skladiščenje pri nizki temperaturi SoC omogoča, da napetost pade v nepovratna območja. Preden baterijo pospravite, jo vedno napolnite na ~50%.
V5: Kako lahko ugotovim, ali sem celico preveč izpraznil?
Uporabite multimeter. Če je vrednost katere koli celice nižja od 2.5V, obstaja verjetnost, da je bil poškodovan. Drugi znaki: nabrekanje, pregrevanje, ne drži polnjenja.
V6: Kateri je najboljši DoD za dolgoživost?
Držite se 30%-70% vsakodnevna uporaba. To je najboljša točka, ki jo večina strokovnjakov upošteva pri shranjevanju energije in uporabi električnih vozil.