LiFePO4 Akumulator litowo żelazowo fosforanowy

Akumulatory LiFePO4 litowo żelazowo fosforanowe należą do akumulatorów z rodziny litowo jonowych. Cechują się wysoką tolerancją na nieprawidłowa pracę, niską wagę oraz wyjątkowo dużą wytrzymałością na rozładowania. Z uwagi na swoje właściwości są stosowane w samochodach elektrycznych, elektronarzędziach a ostatnio również w fotowoltaicznych układach zasilania z panelami słonecznymi. Zastosowanie akumulatora LiFePO4 np w kamperze zwalnia nas na wiele lat z potrzeby wymiany takiego akumulatora oraz ze wszystkich tych czynności, które musimy wykonywać przy tradycyjnym akumulatorze żelowym np doładowanie w czasach składowania np zimą lub pilnowanie aby doładowanie po rozładowaniu nastąpiło w jak najkrótszym terminie.

Jak wygląda akumulator LiFePO4

Konstrukcja tego typu składa się z 4 ogniw połączonych ze sobą szeregowo. Każde ogniwo pracuje z napięciem 3,2V co daje razem 12,8V. Ładowanie akumulatora może być przeprowadzone elastycznym napięciem w zakresie 14V do 14,4V. Nieodzowną częścią akumulatora jest elektroniczny system zarządzania pracą o nazwie BMS. Szczegóły można znaleźć poniżej.

Niskie samo rozładowanie

Tradycyjne akumulatory żelowe lub akumulatory zbudowane w technologii AGM charakteryzują się dość szybkim samo rozładowaniem. Już po pierwszych trzech miesiącach warto jest doładować akumulator aby nie znajdował się on w stanie zbytniego rozładowania co będzie miało wpływ na jego trwałość. Przy akumulatorach litowo żelazowo fosforanowych taki problem występuje w znacznie mniejszej skali. Akumulator możemy pozostawić nawet na rok bez jakiegokolwiek ładowania bez obaw, że straci on swoją pojemność. Rozładowany akumulator LiFePO4 wystarczy naładować do pełna aby ponownie cieszyć się jego pełną pojemnością.

Pojemność akumulatorów LiFePO4

W porównaniu do tradycyjnych akumulatorów baterie LiFePO4 dysponują bardzo dużą pojemnością. Tradycyjny akumulator 100Ah waży 30 kg gdy taki sam akumulator litowo żelazowo fosforanowy tylko połowę tego. Do tego prąd rozładowania i ładowania może być wielokrotnie większy niż w akumulatorach AGM czy żelowych. Dla typowego akumulatora żelowego za optymalny prąd rozładowania i ładowania uważa się 10A natomiast maksymalny prąd nie powinien przekraczać 0.3C a więc 30A. Dla akumulatora LiFePO4 sytuacja jest zgoła odmienna bez najmniejszego problemu możemy naładować akumulator w 30 minut prądem aż 200 Amper bez uszczerbku na zdrowiu. Akumulatory tego typu wykorzystywane są w samochodach elektrycznych gdyż umożliwiają błyskawiczne ładowanie szybkimi ładowarkami sieciowymi.

Długa żywotność

Nawet 25 lat tylko może wytrzymać akumulator LiFePO4 zamontowany w kamperze lub łodzi. Możliwe jest to dzięki temu, że akumulatory te są niezwykle odporne na wykonywanie głębokich rozładowań. Przy 50% cyklu rozładowania który w pracy cyklicznej występuje najczęściej akumulator może wytrzymać ich aż 5000 bez spadku pojemności. W porównaniu do 400 cykli akumulatorów żelowych przy 80% rozładowaniu wynik robi wrażenie. Należy też pamiętać,że akumulator żelowy lub AGM nie możemy rozładować do zera podczas gdy akumulator litowo żelazowo fosforanowy tak. Oznacza to wyższą sprawność baterii a także fakt, że cykl 50% może być porównywalny do cyklu 80% akumulatorów żelowych lub AGM

Brak efektu pamięciowego

Przez całą swoją żywotność a więc 5000 cyklów 50% akumulatory litowo żelazowo fosforanowe wykazują stałą niezmienną pojemność co w przypadku tradycyjnych konstrukcji żelowych jest nieosiągalne. Z biegiem lat i upływu czasu nie musimy się martwić, że z naszego akumulatora będą uchodziły bezpowrotnie amperogodziny. Jest to bardzo istotne w systemach z panelami słonecznymi. Przyjmijmy, że kupując system fotowoltaiczny z akumulatorem 100AH i panelem 300W czas ładowania wyniesie ok 4,5 godziny. Jednak po kilku latach i 400 cyklach pojemność akumulatora maleje nawet o połowę a czas ładowania skróci się do 2 godzin. W takiej sytuacji ryzykujemy możliwość gazowania akumulatora i jego uszkodzenie np poprzez pęknięcie celi. Przy akumulatorach litowych takie ryzyko nie istnieje i można je stale ładować i rozładowywać dużym prądem.

Akumulator LiFePO4 i zarządzanie BMS

Akumulatory tego typu wymagają zarządzania elektronicznego oraz równoważenia napięcia cel. Do tego wykorzystywany jest system BMS zapewniający poprawną charakterystykę pracy akumulatora i nie dopuszczając do zbytniego przeładowania akumulatora lub jego rozładowania. System BMS np w akumulatorach firmy Victron Energy podłączany jest specjalnymi dedykowanymi przewodami wyprowadzonymi z wnętrza akumulatora. Akumulatory LiFePO4 nie powinny pracować bez zarządzania systemem energii BMS ponieważ mogą ulec uszkodzeniu.

Wysoka cena

Niestety akumulatory tego typu cechuje wysoka cena. Jest ona różna w zależności od producenta ale również tu jak i wszędzie indziej cena stanowi o jakości produktu. Nie zmienia to faktu, że akumulatory takie są 3 do 6 razy droższe od swoich żelowych odpowiedników. Ich wysoką cenę rekompensuje wysoka sprawność, niesamowita trwałość, odporność na rozładowania i niska waga. Użytkując akumulator LiFePO4 przez wiele lat jest on znacznie bardziej opłacalny niż tańszy akumulator żelowy który należy wymieniać co 3-4 lata w zależności od intensywności użytkowania.