Co je nabíjecí proud?
Zákazník se objeví se specifikací a ptá se, zda může účtovat za 1C. Můžete. Ale 1C je strop, ne doporučení. Spousta lidí tento rozdíl nechápe, nebo tomu rozumí, ale je jim to jedno. Dokud se baterie brzy nevybije a někdo bude muset vysvětlit, co se pokazilo.
Nabíjecí proud je rychlost, kterou do baterie vtlačíte elektřinu. Amperes. Dívat se jen na zesilovače je zbytečné, musíte vidět vztah s kapacitou. 100Ah baterie při 100A je 1C, teoreticky plná za jednu hodinu. Při 50A to je 0,5C, dvě hodiny. Článek 18650 s kapacitou 2600 mAh, 0,5C znamená 1,3A. C-rate je standardní způsob, jak porovnávat baterie různých velikostí na stejném základě.
Většina lithiových baterií funguje dobře při 0,5 C pro každodenní použití. Vyrábíme baterie pro vysokozdvižné vozíky dost dlouho na to, abychom viděli spoustu baterií zabitých nabíjením 1C. Neříkám, že 1C nemůže fungovat, krátkodobě je to v pořádku, ale po čtyřech nebo pěti stech cyklech se rozdíl projeví. 0,5C balení stále běží, 1C už má kapacitu. Můžete vysvětlovat chemii, jak chcete, lidé tomu nevěří, dokud neuvidí data ze své vlastní flotily.
Proč se to děje? Lithiové ionty se musí při nabíjení interkalovat do grafitových vrstev na anodě. Proud je příliš vysoký, ionty se nemohou seřadit dostatečně rychle, aby se dostaly dovnitř, místo toho se hromadí na povrchu jako kovové lithium. Kovové lithium roste do dendritů, proniká přes separátor, vnitřní zkrat, tepelný únik. Incidenty továrny na baterie se nyní objevují každých pár měsíců. Obvykle je více příčin, ale problémy s nabíjením se objevují v analýze hlavní příčiny častěji, než výrobci rádi připouštějí.
Nabíjení lithiové baterie má tři stupně.
Každý v oboru to ví, ale ne každý věnuje pozornost všem třem.
Před-nabití
Napětí pod 3V, plným proudem to netrefíte. Struktura materiálu anody se po hlubokém vybití stává nestabilní, vnucený proud dovnitř způsobuje nevratné poškození. Stupeň předběžného nabíjení využívá asi 10 % normálního proudu a pomalu obnovuje napětí. Možná 0,05C, dokud se napětí nezotaví nad prahovou hodnotu. Spousta levných nabíječek to úplně přeskakuje. Baterie leží celou zimu v nevytápěném skladišti, napětí klesne na 2-něco, přijde jaro a někdo ji rovnou zapojí na plný proud. O šest měsíců později se začnou objevovat problémy. Tento vzor vidíme každý rok od severních zákazníků. Stejný rozhovor, stejný výsledek.
Konstantní proud
Stupeň konstantního proudu dělá těžkou práci. Proud zůstává neměnný, zatímco napětí stoupá, 0,5 C vás dostane na přibližně 80 % za méně než dvě hodiny. Tady jde většina energie. O této části není moc co vysvětlovat, funguje tak, jak byste očekávali.
Konstantní napětí
Stupeň konstantního napětí je to, co lidé rádi přeskakují. Poté, co napětí dosáhne stropu-4,2 V na článek pro ternární chemie, jako je NMC, 3,65 V pro proud LFP se musí samo o sobě zužovat. Napětí je stabilní, proud klesá, jak se článek blíží k plnému stavu, ukončení kolem 0,01C. Pro těch 2600mAh 18650 to znamená cca 26mA na úplném konci. Tato fáze trvá asi hodinu. Když sledujete hodiny a potřebujete vysokozdvižný vozík zpátky na podlahu, tato fáze se zkrátí. Výsledkem je buď 10-15% podbití, nebo namáháte katodu tím, že se snaží vnutit větší kapacitu. Ani jedno není dobré, ale lidé to stejně dělají.
Teplotní faktor
Teplota věci mění. Studený elektrolyt je viskózní, ionty se špatně pohybují. Stejných 0,5 C, které fungují dobře při pokojové teplotě, může způsobit lithiové pokovování pod bod mrazu. Aplikace pro chladírenské a chlazené sklady vyžadují baterie se zabudovaným topným systémem. Před přijetím nabíjecího proudu zahřejte články alespoň na 5 stupňů. Zákazníci si myslí, že vytápění je zbytečný náklad, dokud baterie nevybijí brzy. Pak se ptají, proč je nikdo nevaroval. Varovali jsme je. Technický list uvádí rozsah provozních teplot z nějakého důvodu.
LFP zvládá zneužívání lépe než ternární, což je částečně důvod, proč nyní dominuje v manipulaci s materiálem. Některé články jsou určeny pro nabíjení 15C. Zvládnout to neznamená, že to udělat. Provedli jsme srovnávací testy, dlouhodobé nabíjení 1C vs 0,5C, cyklování ekvivalentní dva roky. Rozdíl kapacity byl 8-12% v závislosti na tom, jak dobře byla řízena teplota. Není to katastrofální, ale to jsou skutečné peníze, když se podíváte na náklady na výměnu vozového parku.
Provozní nebezpečí
Dalším problémem, který se neustále objevuje, je přizpůsobení nabíječky. Nabíječka 0,5C postavená na 200Ah má výstup 100A. Vyměňte 100Ah náhradní baterii a najednou jste na 1C, ať už jste to zamýšleli nebo ne. Stává se to neustále během upgradů zařízení a výměny baterií. Nikdo nekontroluje, zda je nabíječka stále vhodná pro nové balení. Baterie funguje dobře, dokud ne.
V obchodu s bateriemi pro vysokozdvižné vozíky se říká, že náklady na baterie jsou 30 % celého vozíku. OSHA má specifické předpisy pro oblasti nabíjení, 1910.178, požadavky na vodíkovou ventilaci, stanice na výplach očí, manipulaci s rozlitou kyselinou. Olověné-kyseliny byly povinné, protože hromadění vodíku během nabíjení je výbušné. V éře lithia problém vodíku zmizel, ale riziko tepelného úniku se změnilo. Jiné nebezpečí, stále vyžaduje pozornost.
Nabíjecí proud je pouze číslo na technickém listu. Za tím je, jak dlouho vám baterie vydrží a zda se něco pokazí dříve, než by mělo. Správný výběr při specifikaci zařízení je levnější než výměna baterií po objevení se problémů.
