Что такое зарядный ток?
Клиент приходит со спецификацией и спрашивает, могут ли они взимать плату в 1C. Ты можешь. Но 1С – это потолок, а не рекомендация. Многие люди не понимают этого различия или понимают его, но им все равно. Пока батарея не разрядится раньше времени и кому-то не придется объяснять, что пошло не так.
Зарядный ток — это то, насколько быстро вы пропускаете электричество в батарею. Амперы. Смотреть только на усилители бесполезно, нужно видеть взаимосвязь с емкостью.. 100Ач-аккумулятор на 100 А составляет 1 С, теоретически он полностью заряжается за один час. При 50А это 0,5С, два часа. Элемент 18650 емкостью 2600 мАч, 0,5C означает 1,3А. Коэффициент C- – это стандартный отраслевой способ сравнения аккумуляторов разных размеров на равных.
Большинство литиевых батарей прекрасно справляются с ежедневным использованием при температуре 0,5°С. Мы производим аккумуляторы для вилочных погрузчиков достаточно долго, чтобы увидеть множество аккумуляторов, выведенных из строя зарядкой 1C. Я не говорю, что 1С не может работать, кратковременно все в порядке, но после четырех-пятисот циклов разница проявляется. Пакеты 0,5C все еще работают, а емкость 1C уже теряет. Вы можете сколько угодно объяснять химию, но люди не поверят, пока не увидят данные своего собственного флота.
Почему это происходит? Ионы лития должны интеркалироваться в слои графита на аноде при зарядке. Ток слишком велик, ионы не могут выстроиться достаточно быстро, чтобы проникнуть внутрь, вместо этого они накапливаются на поверхности в виде металлического лития. Металлический литий разрастается в дендриты, протыкается через сепаратор, внутреннее короткое замыкание, тепловой разгон. Инциденты на заводах по производству аккумуляторов теперь появляются в новостях каждые несколько месяцев. Обычно причин несколько, но проблемы с зарядкой обнаруживаются при анализе первопричин чаще, чем производители любят признавать.
Зарядка литиевой батареи имеет три этапа.
Все в бизнесе это знают, но не все обращают внимание на все три фактора.
Предварительная-оплата
Напряжение ниже 3В, на него нельзя подать полный ток. Структура материала анода становится нестабильной после глубокого разряда, и нагнетание тока вызывает необратимые повреждения. На этапе предварительной-зарядки используется около 10 % нормального тока, медленно восстанавливается напряжение. Возможно, 0,05C, пока напряжение не превысит пороговое значение. Многие дешевые зарядные устройства полностью пропускают это. Аккумулятор лежит всю зиму на неотапливаемом складе, напряжение падает до 2-баллов с чем-то, приходит весна и кто-то прям включает его на полный ток. Через полгода начинают проявляться проблемы. Эту картину мы видим каждый год у северных клиентов. Тот же разговор, тот же результат.
Постоянный ток
Стадия постоянного тока делает тяжелую работу. Ток остается постоянным, пока напряжение растет, 0,5C позволит вам достичь примерно 80% менее чем за два часа. Именно сюда уходит большая часть энергии. Об этой части особо нечего объяснять, она работает так, как и следовало ожидать.
Постоянное напряжение
Этап постоянного напряжения — это то, что люди любят пропускать. После того, как напряжение достигает потолка -4,2 В на ячейку для тройных химических элементов, таких как NMC, напряжение 3,65 В для тока LFP должно снижаться само по себе. Напряжение остается стабильным, ток падает по мере приближения к заполнению элемента, завершение происходит при температуре около 0,01C. Для этого 2600мАч 18650 это означает около 26мА в самом конце. Этот этап занимает около часа. Когда вы смотрите на часы и вам нужно, чтобы погрузчик снова оказался на полу, эта фаза прерывается. В результате либо недозаряд на 10-15%, либо вы нагружаете катод, пытаясь увеличить емкость. Ни то, ни другое не хорошо, но люди все равно это делают.
Температурный фактор
Температура меняет дело. Холодный электролит вязкий, ионы плохо движутся. Те же самые 0,5°С, которые нормально работают при комнатной температуре, могут привести к тому, что литиевое покрытие опустится ниже точки замерзания. Для холодильных и холодильных складов требуются батареи со встроенной системой обогрева. Перед подачей зарядного тока элементы разогрейте как минимум до 5 градусов. Клиенты считают, что отопление — это ненужные затраты, пока батареи не разрядятся раньше времени. Потом приходят и спрашивают, почему их никто не предупредил. Мы их предупредили. В спецификации не зря указан диапазон рабочих температур.
LFP справляется со злоупотреблениями лучше, чем тройной, и это одна из причин, почему сейчас он доминирует в сфере обработки материалов. Некоторые аккумуляторы рассчитаны на зарядку при температуре 15C. Сможешь с этим справиться, не значит, что должен это сделать. Мы провели сравнительные тесты: длительную зарядку 1C и 0,5C, эквивалентную двухлетнюю циклическую зарядку. Разница в производительности составляла 8-12% в зависимости от того, насколько хорошо контролировалась температура. Это не катастрофа, но это реальные деньги, если учесть затраты на замену автопарка.
Эксплуатационная опасность
Еще одна проблема, которая возникает постоянно, — это соответствие зарядного устройства. Зарядное устройство 0,5C, рассчитанное на 200 Ач, выдает ток 100 А. Замените аккумулятор емкостью 100 Ач, и вы внезапно окажетесь в 1C, независимо от того, намеревались вы этого или нет. Это происходит постоянно при обновлении оборудования и замене аккумуляторов. Никто не проверяет, подходит ли зарядное устройство для новой упаковки. Батарея работает нормально, пока не сломается.
В сфере аккумуляторов для вилочных погрузчиков есть поговорка: стоимость аккумулятора составляет 30% от стоимости всего грузовика. OSHA имеет особые правила для зарядных зон, 1910.178, требования к водородной вентиляции, станциям для промывания глаз, обращению с разливами кислоты. В-эпоху свинцовой кислоты они были обязательными, поскольку накопление газообразного водорода во время зарядки взрывоопасно. В эпоху лития проблема с водородом исчезла, но риск теплового выхода из-под контроля просто изменил форму. Другая опасность, все еще требует внимания.
Зарядный ток — это просто цифра в спецификации. За этим стоит то, как долго прослужит ваша батарея и пойдет ли что-то не так раньше, чем должно. Сделайте правильный выбор при выборе оборудования: это дешевле, чем замена батарей после обнаружения проблем.
