EN
creator cover Шхуна "Чава"
Шхуна "Чава"
От проекта до славных походов...
Шхуна "Чава"
40
subscribers
goals
0 of 100 000  money raised
На большой поход
Available to everyone
Dec 20 2021 14:35

Продолжительность жизни LFP батареи

Продолжим со спецификацией наших элементов Lishen 272Ah
Продолжительность жизни ячейки при температуре 25С.
Производитель гарантирует, что ячейка сохраняет 80 и более процентов номинальной емкости после 3500 полных циклов.
200 циклов - 97%,
500 циклов - 93%,
1000 циклов - 90%.
При температуре 55С продолжительность жизни ячейки значительно уменьшается:
80% - 2000 циклов
88% - 500
93% - 200
Полным циклом считается заряд током 1С (272А) до 3,65 В, потом разряд током 1С (272А) до 2,5 В. Это, замечу, очень крутая эксплуатация, возможная, наверное, если наша батарея - часть дома с солнечной электростанцией и ежедневным циклом заряда-разряда в несколько киловатт-часов. Даже в таких условиях батарея должна протянуть лет десять.
Интернет (Википедия) информирует, что если режим использования "смягчить", срок жизни, естественно, значительно увеличивается.
"...ресурс сильно зависит от тока заряда и разряда, так при токе 0,25C ресурс при 100% глубине разряда превышает 6000 циклов, при токе 1С падает до 3000. Также ресурс зависит от глубины разряда: если при токе 1C и 100% глубине разряда ресурс составляет 3000 циклов, то при 80% — 4500, а при 60% уже 10000 циклов.
Ток "0,25С", я напомню, для нашей батареи, это около 70 Ампер. Солидный ток в электросистеме парусной яхты. Доводить разряд до 100%, то есть до 10 В в сети, тоже вряд ли будет применимым на практике, поэтому, похоже, вопрос ресурса LFP батареи для применения на типичном круизном паруснике стоять не будет. Скорей всего, к тому времени, когда ячейки потеряют заметную часть емкости, появится какой-то новый, дешевый и удобный источник тока.
Еще один нюанс призматических ячеек, о котором кратко указано в методике испытаний - ячейки должны быть "зажаты" в процессе испытания. (Cells should be clamping during cycling.)
В принципе на этом изучение спецификации можно было бы и закончить, остальные части текста касаются тестов ячеек на безопасность, кстати, с безопасностью LFP, похоже, все действительно на высоте. Их кладут в печи, забивают в них гвозди, роняют на бетон, замыкают накоротко... в стандартных методиках испытаний, с условием, что не будет ни взрыва, ни возгорания.
Однако вопрос, что значит, ячейки должны быть "зажаты" меня заинтересовал, в спецификации нет других разъяснений, кроме того, что физический размер "ширина" ячейки должен измеряться после того, как к боковым стенкам будет приложено 3000N. Видимо, чтобы убрать некоторую "припухлость" боковых стенок ячеек, которая в моем случае не превышает 1-2 мм в обоих комплектах.
B тех.документации другого производителя, EVE, для похожих по физическим размерам и емкости элементов обнаружилось интересное разъяснение. Здесь это называется "fixture", и прилагаются графики, судя по которым получается, что батареи со "сжатыми" ячейками теряют емкость в течение первой тысячи циклов быстрей, но служат в полтора раза дольше батарей со свободными ячейками.
Некоторые предварительные выводы
1. Характеристики разряда-заряда, на первый взгляд, выглядят фантастично, во всяком случае для меня, после многих лет использования никель-кадмия и свинцово-кислотных батарей. Сразу хочется найти нагрузку побольше, подключить и снять практические кривые разряда и заряда, чем мы и займемся в следующих постах. 
2. Температурные режимы немного напрягают. Понятно, что для полярных экспедиций на яхте нужно что-то придумывать, подогрев батарей, совместную работу со свинцом, какие-то другие меры, иначе все преимущества LFP будут утеряны.
Тропические условия, видимо, такая батарея переносит проще, хотя ситуацию, когда в аккумуляторном ящике будет +35, и при зарядке или разряде большим током батарея разогреется еще на 30С, исключать нельзя. И это станет проблемой - либо BMS аварийно обесточит лодку, либо батарея может выйти за допустимые режимы работы.
3.  В процессе заряда свободно стоящая ячейка немного изменяет свои размеры - "пухнет", и это нужно учитывать при сборке их в батарею и монтаже контактных пластин. Ячейки в собранной батарее могут быть конструктивно опрессованы по их широким боковым стенкам и это благотворно скажется на ресурсе (что для нашего применения не играет большой роли) и снимет вопрос изменения размеров(а это действительно важно с точки зрения упрощения конструктива!). Допустимый (максимальный?) уровень давления - 3000N.(чуть больше 300кгс). 
4. Поскольку алюминиевый кожух ячейки имеет потенциал "плюсового" вывода и защищен только пластиковой пленкой, ячейки в собранной батарее должны быть разделены изолирующими прокладками.
5. Резьба М6 нарезана в ал. сплаве контактной площадки ячейки и имеет глубину в районе 6 мм, для надежного электрического контакта винты должны быть затянуты динамометрическим ключом с предельным моментом 8Nm, контактные площадки предварительно зачищены.
5. Ячейки герметичны, нигде в спецификациях я не нашел указаний эксплуатировать аккумулятор выводами вверх, но, на мой взгляд, это предпочтительный вариант, поскольку подрывные клапаны ячеек расположены сверху.

В принципе на этом работу с тех.документацией можно считать законченной, дальше нужно разобраться, в каких условиях будет работать наша батарея, типичные токи заряда-разряда, суточные циклы, и в результате какая электроника нам нужна для управления этим хозяйством. То есть, дальше подбираем BMS.
Log in, to post comments

Subscription levels

No subscription levels
Go up