Недавно узнал, что многие применяют LiFePo4 аккумуляторы как в гражданских автомобилях, так и в разнообразных корчах, особенно их ценят любители бездорожья.
Плюсы LiFePo4 по сравнению со свинцово-кислотными и даже с Li-ion аккумуляторами:
1) Устойчивость к температурам.
2) Большое число циклов перезаряда
3) Стабильность напряжение разряда
4) Устойчивость к перезаряду
5) Не горят, при сильном повреждении элементов — выделяется тепло и дым, но, в отличии от литий-ионных — нет пламени.
Главный плюс в нашем случае — в 4-5 раз меньшая масса при сравнимой ёмкости.
На фото LiFePo4 аккумулятор 45А*ч и свинцово-кислотный аккумулятор 60А*ч (ёмкость скорее всего дутая, ибо Bosch silver 56А*ч весит 17кг).
LiFePo4 аккумуляторы можно разделить на 3 основных ценовых группы:
1) Брендовые немецкие/американские/марсианские аккумуляторы, типичная цена — 150к рублей за 20А*ч
2) Импортные аккумуляторы менее известных брендов или российские, например VistaBattery, типичная цена 25к рублей за 20А*ч
3) Китайские аккумуляторы, типичная цена — 10к рублей за 20А*ч (или в моем случае 16к рублей за 45А*ч)
1 вариант откинул как неоправданный.
Хотел поддержать отечественного производителя (они якобы не клеят наклейку на китайский аккум, а собирают его сами из американских элементов и платы собственной разработки), но в процессе обсуждения покупки представитель VistaBattery в какой-то момент перестал отвечать на мои вопросы, что и склонило меня к переходу к 3й группе аккумуляторов. Зато получил за 2/3 цены в 2+ раза бОльшую ёмкость (может быть она дутая у китайцев, но кто знает?).
Аккумуляторы 20Ач весят вообще примерно 2кг, особенно если брать в «мопедном» корпусе, но тогда надо будет переделывать проводку.
Для совместимости со свинцово-кислотными и для возможности простой и быстрой замены, взял в «автомобильном» корпусе, +-1кг не играют особой роли на фоне общего выигрыша в 10-13кг.
PS а Веросса почти простаивает с полудохлой АКПП в ожидании приезда iECU и установки 6ст АКПП…
Аккумуляторы и батареи
Информационный сайт о накопителях энергии
Литиевые аккумуляторы для автомобилей
Многие автомобилисты задаются вопросом, есть ли смысл заменять кислотный АКБ на щелочной, литиевый. Уже есть прецеденты, Toyota Prius C, Ford Fusion Hybrid сходят с конвейера со стартовыми АКБ нового поколения. Литиевые стартовые аккумуляторы легче, имею большую емкость, но стоят дорого и есть особенности, мешающие их широкому внедрению. Тяговые литиевые аккумуляторы успешно работают на карах, подъемниках и другой аккумуляторной технике.
Литиевый аккумулятор 12 вольт для автомобиля
Что представляет ионно-литиевые аккумуляторы для автомобилей? В корпусе упаковано определенное количество элементов одного вида, соединенных между собой для обеспечения нужной емкости и напряжения батареи.
Для этого можно взять аккумуляторы с разными активными компонентами. Все они содержат ионы лития в разных химических соединениях, меняющих характеристики изделия.
Все литий-ионные элементы представляют призматические или цилиндрические герметичные упаковки, в которых внутри имеется катод, в виде графитового слоя на подложке из металлической фольги. На другой ленте расположен активный состав. Прокладка, сепаратор, пропитана неводным раствором литиевой соли. Она проницаемая, ион лития внедряется в структуру графита или уходит из нее, создавая разность потенциалов.
Состав и свойства разных литий-ионных аккумуляторов:
| Параметр | LiCoO2 | Li MnO4 | LiFePO4 |
| Уд. плотность энергии, Втч/кг | 150-190 | 100-135 | 90-120 |
| Жизненный цикл | 500-1000 | 500-1000 | 1000-2000 |
| Время быстрой зарядки, ч | 2-4 | Менее 1 | Менее 1 |
| Терпимость к перезарядке | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
| Номинальное напряжение V | 3,6 | 3,8 | 3,3 |
| Максимальное V | 4,2 | 4,2 | 3,6 |
| Минимальное V | 2,5-3,0 | 2,5-3,0 | 2,5-2,8 |
| Миним. t работы | -10 | -10 | -30 |
Однако кобальтовый состав больше склонен к возгоранию. Температура ниже +10 способствует резкой потере емкости.
Все батареи собираются из отдельных аккумуляторов, используя последовательное и параллельное подключение. Это позволяет создать напряжение 12 В поставив последовательную цепь из 4 групп с параллельным включением 6 элементов. При этом обязательно требуется использовать балансиры и MBS для обеспечения равномерной зарядки до номинала всех банок, и специальная зарядная станция.
Преимущества и минусы стартовых литиевых АКБ для авто
Что для автомобилиста лучше, поставить на автомобиль аккумулятор нового поколения, стоящий около 120 000 рублей или купить дорогой (120$), но привычный кислотный АКБ?
К преимуществам литиевого аккумулятора относят его малый вес. Но так ли важно десять лишних килограмм для многосильного мотора? Да, зарядная емкость у литиевого аккумулятора выше раза в 2, циклов перезарядки он выдержит раза в 3 больше. Пусковой импульс стартер будет получать безотказно и стабильно, если выполнить условия эксплуатации.
Адаптация автомобиля под литиевый-литиевый аккумулятор выльется в сумму, больше стоимости самого источника энергии. Однако рассчитывать на длительную работу АКБ не приходится – максимум 3 года.
Вывод
Как тяговый, на транспорте литиевый аккумулятор уже занял рабочую нишу. Как стартовый – еще не находит широкого применения из-за высокой стоимости и адаптации к условиям эксплуатации. Посмотрите видео, почему нельзя ставить литиевый аккумулятор на неприспособленные автомобили.
Литиевый аккумулятор для автомобиля: а нужен ли?
Литиевый аккумулятор для автомобиля. Когда речь заходит об автомобильных аккумуляторах, в нашей голове сразу же возникает образ большой свинцово-кислотной АКБ, которая занимает достаточно большое место под капотом.
Самое интересное, что за всю эру автомобилетсроения данный тип батарей оставался верным спутником машины, даже не смотря на то, что на дворе ХХI век и изобретена масса других, более компактных и современных типов аккумуляторов.
К примеру, литий-ионные, встретить которые можно в любом мобильном телефоне. Почему же автопроизводители очень неохотно используют их в своей продукции? Неужели машины навсегда останутся с допотопными свинцово-кислотными АКБ?
Давайте разберёмся с этими вопросами и выясним, почему литиевый аккумулятор для автомобиля это невероятная экзотика.
Литиевый аккумулятор для автомобиля — классика или современность?
Поразительно, но тот тип батарей, которые повсеместно устанавливается в автомобили, был изобретён более века назад.
Конечно же, его внешний вид и конструктив постоянно совершенствовались, и сейчас это надёжные устройства, которые при должном внимании не подведут, но… Но они громоздкие, тяжёлые и зачастую требую внимания.
Почему же не использовать литий-ионный аккумулятор для автомобиля? Это современный тип батарей, они компактные, лёгкие и достаточно долговечные. На самом деле их можно встретить в автопроме, правда, не в массовом.
Такие АКБ штатно устанавливаются на транспортные средства, укомплектованные гибридными силовыми установками, и электромобили. Почему же их практически не встретить на обычных авто с двигателями внутреннего сгорания?
Может литиевый аккумулятор 12 вольт для автомобиля сложно сделать или они не выдерживают высоких токов, которые требуются для запуска мотора? Давайте это выясним.
Литиевые аккумуляторы: что это?
А начнём с конструкции литий-ионных АКБ. Состоит такая батарея из катода и анода, имеющих выводы на контакты и разделённых пористым сепаратором. Все эти элементы находятся в герметичном корпусе.
Кстати, корпус, как правило, имеет предохранительный клапан, который нужен, чтобы предотвратить резкое повышение давления внутри аккумулятора. Но самое главное не в этом, а в материалах катода и анода, именно они и химические реакции между ними определяют суть устройства.
Литиевыми такие батареи именуются из-за иона лития, который и является переносчиком электрического заряда. Этот ион способен взаимодействовать с кристаллическими решётками различных материалов, образовывая новые соединения.
Углубляясь в химию, можно увидеть, что и у этого вида аккумуляторов бывают разновидности. Как правило, отличается катодная часть, и у неё могут быть следующие варианты:
Сами по себе эти формулы для людей, не являющихся химиками, мало что говорят, но нужно отметить, что свойства батарей, изготовленных из разных материалов, немного отличаются. Наиболее интересными являются АКБ с литий-феррофосфатной катодной частью.
Из всей троицы они самые долговечные и меньше теряют ёмкость со временем, их напряжение практически не меняется в процессе разряда, а учитывая тот факт, что одна ячейка такого «аккума» выдаёт около 3,2 В, то, соединив четыре штуки, получим практически стандартное напряжение бортовой сети большинства автомобилей — 12,8 В. Помимо этого, они выдают хорошие пиковые токи.
Что не так с литий-ионными АКБ?
Казалось бы, литиевый аккумулятор для автомобиля — отличное решение, но мы пока не говорили об их недостатках, а они имеются, поверьте. Итак, почему же нельзя выбросить старую кислотно-свинцовую АКБ и поменять её на компактный и современный «аккум»? А вот почему:
И что же, ради меньшего веса стоит мириться со всеми этими минусами?
Автопроизводители думают, что нет. Литиевый аккумулятор для автомобиля оправдан в случае разработки спорткаров, где каждый килограмм на счету, или же у гибридов и электромобилей, где нужно как-то хранить большие объёмы электрической энергии.
Друзья, надеемся, теперь стало ясно, почему современные виды АКБ не подходят для массовой автомобильной техники — с ними будет больше проблем, нежели выигрыша.
На этом всё, не забывайте заглядывать на наш блог и до новых публикаций!
Нюансы применения литиевых аккумуляторов на автомобилях
Приобретая автомобильный аккумулятор, в подавляющем большинстве случаев выбирать приходится именно среди свинцово-кислотных разновидностей АКБ.
Эти батареи могут иметь некоторые конструктивные особенности. В них применяется разный по агрегатному состоянию электролит, они бывают обслуживаемыми и необслуживаемыми. Но объединяет их то, что внутри банок находятся свинцовые пластины, покрытые теми или иными легирующими добавками, а окружается свинец раствором на основе серной кислоты и дистиллированной воды. Намного реже можно увидеть щелочные АКБ.
Но есть ещё одна категория батарей, которые часто привязывают к колёсному транспорту. Это литиевые источники питания.
Ведётся очень много споров и разговоров касательно того, какие перспективы у литиевых аккумуляторов, и смогут ли они заменить классические свинцово-кислотные АКБ. Или хотя бы составить им конкуренцию. Тут важно понимать, что основной упор делается именно на стартовые, а не на тяговые аккумуляторы. Ведь авто с ДВС нужен источник питания, способный выдать большой пусковой ток. Тяговые же батареи выполняют другую функцию.
Разновидности литиевых батарей
Под литиевыми батареями понимают сразу несколько разновидностей источников питания. Среди них стоит выделить такие:
Чтобы объективно взглянуть на батареи литиевого типа, акцентируя внимание на литий-ферро-фосфатных, стоит изучить их сильные и слабые стороны, основные характеристики.
Сильные и слабые стороны
У современных литиевых аккумуляторов для автомобилей есть определённый список преимуществ и недостатков.
К слабым сторонам можно отнести:
То есть основная проблема в стоимости самих АКБ, а также в необходимости дорабатывать электрическую систему при попытке установить такие батареи.
Но есть и положительные моменты. К преимуществам относят:
Но всё это можно отнести к литий-ферро-фосфатным АКБ при их сравнении с литиевыми аналогами. Если же сравнивать со свинцово-кислотными, то здесь факты говорят не в пользу лития. Слишком сырая технология, чтобы говорить о возможности превзойти классику нынешнего времени.
Выдерживаемое количество циклов
Важно акцентировать внимание на том, что дальнейший упор будет сделан на литий-ионных ферро-фосфатных аккумуляторах для автомобилей, поскольку они лучше остальных подходят как аналог свинцово-кислотным АКБ. Остальные актуальны для электрокаров, электроники, разного рода гаджетов, смартфонов.
И автомобилистам наверняка будет интересно знать, сколько циклов способна выдержать рассматриваемая батарея.
Цикл является процессом заряда–разряда. Срок службы отображает число циклов, которые выдерживает АКБ.
Работоспособность АКБ сохраняется до тех пор, пока ячейки батареи сохраняют способность накапливать и отдавать заряд.
В рамках проводимых испытаний было доказано, что литиевая АКБ способна выдержать около 1000 циклов. Специалисты создали условия, приближённые к реальной эксплуатации. Разумеется, речь не идёт об отрицательных температурах. В итоге в противовес литиевым батареям поставили несколько аккумуляторов. Это классические свинцово-кислотные батареи и источники питания, изготовленные по AGM технологии. В итоге AGM аккумулятор выдержал полные 180 циклов, а у свинцового показатель едва достиг 20 циклов. После многочисленных разрядов и зарядов ёмкость литиевой батареи не изменилась.
Но это ещё вовсе ничего не доказывает. Условия создавались реальные, но приближенные к идеальным.
Особенности зарядки
Теперь стоит поговорить о том, как заряжать аккумулятор, если речь идёт про литиевый автомобильный источник питания.
Для литиевых АКБ предусмотрены специальные зарядные устройства. Классические ЗУ для свинцово-кислотных батарей использовать не получится.
Такие батареи отличаются способностью быстро накапливать энергию. То есть в теории на зарядку уходит меньше времени. Но тут есть одна особенность. Электрохимические процессы не протекают моментально, а изменения электролита происходят непропорционально. Чем ближе слой к электроду, тем быстрее он накапливает энергию. И наоборот, отдалённые от электрода слои заряжаются медленнее.
Нет смысла увеличивать ток заряда, чтобы ускорить процесс. В действительности на скорость это никак не повлияет в случае с литиевыми батареями.
Добиться нужного напряжения можно за короткий промежуток времени, но придётся ещё дождаться полного насыщения. Суть такая. Чем выше зарядный ток, тем быстрее происходит процесс зарядки, но замедляется процесс насыщения.
Зарядный ток выбирают, исходя из ёмкости.
Заряжать литиевые АКБ необходимо током 5% от ёмкости.
Если у вас условно батарея имеет 80 Ач, тогда зарядка будет осуществляться током не 8 Ампер, как это делается для обычных батарей, а только 4 А.
Отталкиваться нужно и от инструкции. Некоторые производители варьируют ток заряда в пределах от 5 до 10% от ёмкости. Потому тут лучше предварительно свериться с заводскими рекомендациями.
Как выбрать
Воспринимать литиевый аккумулятор как автомобильный ещё достаточно рано. Да, некоторые разновидности таких батарей на машинах применяются, но в основном речь идёт об электрокарах.
Как и говорилось ранее, только ферро-фосфатные литиевые аккумуляторы потенциально могут стать распространённым решением для машины. Но даже при подборе LifePo4 АКБ приходится обращать внимание на ряд нюансов.
Объективно будет правильно сказать, что пока литиевые аккумуляторы в отношении машин с ДВС рассматриваются только как вспомогательные источники питания. Это тот случай, когда можно поставить одну или несколько небольших литиевых батарей, используя их как автономные источники для работы той же аудиосистемы, каких-то потребителей, которые не будут забирать заряд от обычной стартерной батареи, сохраняя его для лёгкого запуска двигателя.
Адаптировать АКБ под машину, рассчитанную на обычные батареи, очень сложно и дорого. Одни только элементы питания могут обойтись в сумму порядка 100 тысяч рублей. Плюс преобразователи, специальное зарядное устройство и многое другое.
Особенности установки
В настоящее время Li-ion аккумулятор позиционируется как автомобильный, но ориентированный на электрокары. Если же говорить про литий-ферро-фосфатный вариант, то его в теории можно установить под капот машины и адаптировать под работу вместо классической свинцово-кислотной батареи.
Но для реализации такой идеи придётся потратить много сил, времени и денег. Только элементы питания для создания ёмкости около 70 Ач обойдутся в сумму не меньше 100 тысяч рублей.
Далее потребуется последовательно соединить несколько элементов, найти им место в подкапотном пространстве, качественно изолировать все подключения. Ещё нужен промежуточный элемент между аккумулятором и генератором, поскольку прямое подключение здесь недопустимо.
В теории возможно всё. Но на практике пока ещё рано говорить о приспособленности литиевых батарей к автомобилям с ДВС.
Все, что вы хотели знать о Li-Ion аккумуляторах, но боялись спросить (часть 1).
Сейчас на рынке представлено огромное разнообразие Li-Ion аккумуляторов различных марок, как с защитой, так и без. Взрывной рост их популярности пришелся на 2008-2010гг., когда на рынке появились большое количество мощных светодиодных фонарей в зарубежных интернет-магазинах.
Но, стоит признать, что, до сих пор, для большинства пользователей, этот тип элементов питания является достаточно новым и незнакомым. Чтобы не запутаться во всем этом многообразии мы хотим вам дать несколько советов, чтобы помочь определиться, какой именно литиевый аккумулятор вам необходим (защищенный-незащищенный) и как не купить откровенно некачественный товар.
Что нужно знать при использовании Li-Ion аккумуляторов.
В силу технологии Li-Ion аккумуляторы имеют ряд ограничений, которые необходимо соблюдать в процессе эксплуатации.
Это:
• максимальное напряжение (напряжение перезаряда) не должно превышать 4,25-4,35В
• минимальное напряжение (напряжение переразряда) не должно быть ниже 2,2-2,5В
• ток разряда не должен превышать 2ух-кратное значение емкости (2С): т.е. для аккумулятора с емкостью 2200мАч максимальный ток разряда не должен быть выше 4400мА, а обладателя емкости в 3100мАч можно смело разряжать током до 6200мА. Есть особые типы высокомощных Li-Ion аккумуляторов, которые предназначены для работы с большими разрядными токами, превышающими величину их емкости в 5-10 раз.
• ток заряда не должен быть выше половины значения емкости аккумулятора (0,5С).
По аналогии с током разряда для аккумулятора с емкостью 2200мАч максимальный ток заряда не должен быть выше 1100мА, а аккумулятор с емкостью 3100мАч можно зарядить током в 1550мА.
• Li-Ion аккумулятор НЕ ЗАРЯЖАЕТСЯ при минусовой температуре, но достаточно спокойно относится к работе на морозе с небольшой потерей емкости. Т.е. зарядили аккумулятор дома, пошли, — поработали на улице, потом, опять, принесли заряжать аккумулятор домой. Это утверждение вы можете проверить в действии на вашем смартфоне или фотоаппарате/видеокамере, — там стоит такой же литиевый аккумулятор, только в другом типоразмере.
• Незащищенные аккумуляторы нельзя паять. Если вы хотите собрать из отдельных аккумуляторов большую батарею,
то следует учитывать, что Li-Ion аккумуляторы очень не любят перегрева, а при попытке припаять провод к контакту аккумулятора вы, скорее всего, его перегреете.
Поэтому собирают аккумуляторные батареи с помощью контактной сварки и специальной ленты.
Опять же, для обслуживания такой батареи вам понадобится контроллер,
который будет следить за процессами заряда-разряда аккумуляторов.
Но, перейдем от теории к практике и попробуем дать ответы на самые распространенные вопросы, которые возникают у покупателей при выборе Li-Ion аккумулятора.
1. Защищенный или нет.
Как мы уже говорили, Li-Ion аккумуляторы должны работать в диапазоне напряжений 4,2-2,5В. Для того, чтобы в процессе работы напряжение на АКБ не выходило за пределы этого диапазона на минусовой контакт незащищенного Li-Ion АКБ (их еще называют «ячейка») ставят небольшую электронную плату защиты (зачастую, она именуется просто «защита»).
Именно эта плата обеспечивает работу ячейки в допустимом диапазоне напряжений, предохраняет от перегрузки по току и от короткого замыкания.
Плата защиты приваривается стальной лентой к контактам аккумулятора
и весь этот «бутерброд», упаковывается в термо-пленку с обозначение бренда и емкости (как реальной так и совершенно бредовой, в некоторых случаях).
Из-за платы защищенные аккумуляторы на пару миллиметров длиннее своих незащищенных сородичей и на 0,5 мм толще.
А, так как, качественная Li-Ion ячейка имеет длину 65мм, то защищенный Li-Ion АКБ вырастает в длине до 68-70мм. Такие аккумуляторы могут обозначаться типоразмером 18700 (где первые две цифры это диаметр в мм., а вторые две- длина). Это надо учитывать при выборе аккумулятора, — сможет ли такой аккумулятор влезть, к примеру, в ваш фонарь или зарядное устройство.
PS. На некоторых зарядных устройствах для Li-Ion аккумуляторах производители заранее указывают, что их продукт может заряжать аккумуляторы типоразмера вплоть до 18700.
Защищенные аккумуляторы можно применять в любых устройствах, которые расчитаны на работу с Li-Ion источниками питания и не имеют встроенного контроллера заряда-разряда. В настоящее время основными потребителями защищенных АКБ являются светодиодные фонари, так как именно такие аккумуляторы способны обеспечить питанием мощные светодиоды в течении продолжительного времени.
Так же, защищенные аккумуляторы находят все большее распространение в разнообразной маломощной бытовой электронике, которая работает от одного-двух АКБ.
При необходимости собрать более серьезный источник питания прибегают к изготовлению аккумуляторных батарей. Тут уже в ход идут только незащищенные аккумуляторы.
Такие батареи стоят в большинстве современных ноутбуках, в электроинструменте, фото-видео технике, электровелосипедах и т.д. Управляет такими батареями специальный контроллер, который следит за напряжением на каждом отдельном аккумуляторе в батарее и необходимости в индивидуальных платах защиты нет.
Подитог: если у вас светодиодный фонарь, с вероятностью 99% вам необходим защищенный аккумулятор. Если вы хотите отремонтировать батарею в ноутбуке или в шуруповерте или просто вам нужна БАТАРЕЯ из LI-Ion аккумуляторов, то вам необходимы именно незащищенные АКБ.
Часть 2
