LiFePO4 baterie: Cyklování a hloubky vybití

• 19. 12. 2024
• Redakce

 

Cyklování LiFePO4 baterií

Cyklování označuje proces opakovaného nabíjení a vybíjení baterie. U LiFePO4 baterií je tento proces obzvláště efektivní:

1. Vysoká cyklická životnost: Díky chytrému BMS (Battery Management System, Systém správy baterie) naše LiFePO4 baterie typicky zvládnou 6000 až 8000 cyklů.
2. Nezávislost na kalendářním čase: Životnost LiFePO4 baterií není primárně určena časem od výroby, ale počtem a intenzitou cyklů.
3. Odolnost vůči samovybíjení: LiFePO4 baterie mají nízkou míru samovybíjení, což přispívá k zachování kapacity i při delším skladování.
4. Role chytrého BMS: Systém správy baterie (BMS) hraje klíčovou roli v dosažení vysokého počtu cyklů. Optimalizuje nabíjení a vybíjení, chrání před přebíjením a hlubokým vybitím, a zajišťuje vyrovnávání článků. Sleduje talé teplotu článků.

Detailní pohled na cyklus baterie

Pro správné pochopení životnosti LiFePO4 baterií je klíčové porozumět, co přesně znamená jeden cyklus:

1. Definice cyklu: Jeden cyklus představuje použití celkové kapacity baterie, bez ohledu na to, zda k němu došlo během jednoho vybití nebo několika částečných vybití. Například pro 100Ah baterii:
   • Jedno vybití z 100% na 0% se počítá jako jeden cyklus.
   • Dvě vybití z 100% na 50% se také počítají jako jeden cyklus.
   • Deset vybití z 100% na 90% se dohromady počítá jako jeden cyklus.
2. Částečné cykly: Každé částečné vybití se počítá jako poměrná část cyklu. Například vybití o 30% se počítá jako 0,3 cyklu.
3. Kumulativní efekt: Cykly se sčítají postupně. Baterie nemusí být vybita na určitou úroveň najednou, aby se to počítalo jako cyklus.
4. Význam udávaného počtu cyklů: Když uvádíme, že naše LiFePO4 baterie s chytrým BMS zvládnou 6000-8000 cyklů, znamená to:
   • Baterie může být vybita a znovu nabita 6000-8000krát, než její celková kapacita klesne na přibližně 80% původní hodnoty.
   • Tyto cykly nemusí být denní. Mohou se akumulovat rychleji nebo pomaleji v závislosti na způsobu používání.
5. Vliv hloubky vybití na počet cyklů: Čím menší je hloubka vybití, tím více cyklů baterie zvládne:
   • Při 100% DOD může baterie zvládnout méně cyklů, například 3000-4000.
   • Při 50% DOD může zvládnout více cyklů, třeba 8000-10000.
   • Při velmi malé hloubce vybití (10-20% DOD) může počet cyklů přesáhnout 12 000.
6. Praktický příklad: V solárním systému s denním cyklem:
   • Pokud se baterie každý den vybije o 70% a znovu nabije, životnost 6000 cyklů odpovídá přibližně 16 letům provozu.
   • Pokud se baterie typicky vybíjí jen o 30% denně, stejná baterie může vydržet výrazně déle, protože každý den se počítá jen jako 0,3 cyklu.
7. Rozdíl oproti běžnému nabíjení: Je důležité rozlišovat mezi cyklem a běžným nabíjením. Doplnění baterie z 90% na 100% nepředstavuje celý cyklus, ale pouze jeho malou část (v tomto případě 0,1 cyklu).

Hloubka vybití (DOD) a její vliv

Hloubka vybití je klíčovým parametrem ovlivňujícím životnost a výkon baterie:

1. Vyšší tolerance k hlubokému vybití: LiFePO4 baterie mohou být běžně vybíjeny do 70-80% DOD bez významného snížení životnosti. To kontrastuje s olověnými bateriemi, u kterých se doporučuje nepřekračovat 50% DOD.
2. Flexibilita využití: Při nižších hloubkách vybití (10-20% DOD) mohou LiFePO4 baterie dosáhnout ještě vyššího počtu cyklů, což umožňuje flexibilní přizpůsobení různým případům použití.
3. Efektivní využití kapacity: Díky vyšší toleranci k hlubokému vybití je možné efektivněji využít dostupnou kapacitu baterie, což snižuje celkové náklady na její provoz.

Praktické využití: Příležitostné nabíjení vysokozdvižných vozíků

Koncept cyklování a hloubky vybití má přímé praktické využití v průmyslu, zejména v oblasti vysokozdvižných vozíků. LiFePO4 baterie zde přinášejí revoluci díky své schopnosti efektivně zvládat příležitostné nabíjení.

1. Příležitostné nabíjení (Opportunity Charging): Tato metoda umožňuje dobíjet baterie vysokozdvižných vozíků kdykoli je to možné, typicky během přestávek nebo v době nečinnosti, aniž by bylo nutné čekat na úplné vybití baterie.
2. Výhody pro provoz vysokozdvižných vozíků:
   • Prodloužená doba provozu: Vozíky mohou pracovat déle bez nutnosti výměny baterie nebo dlouhého nabíjení.
   • Eliminace výměny baterií: Odpadá potřeba mít náhradní baterie a měnit je během směny, a to šetří čas a náklady.
   • Flexibilita provozu: Vozíky lze dobíjet během krátkých přestávek, což umožňuje nepřetržitý provoz.
3. Vliv na cyklování:
   • Každé krátké dobití se počítá jako částečný cyklus.
   • LiFePO4 baterie s chytrým BMS jsou schopny zvládnout tisíce takových částečných cyklů bez významného snížení kapacity.
   • Například, 15minutové dobití během 30minutové přestávky může představovat cyklus o hloubce 10-20%, což má minimální vliv na celkovou životnost baterie.
4. Srovnání s tradičními olověnými bateriemi:
   • Olověné baterie jsou méně vhodné pro příležitostné nabíjení kvůli riziku sulfatace a snížení životnosti při častém částečném nabíjení.
   • LiFePO4 baterie tato omezení nemají, a tak jsou ideálním řešením pro tento typ použití.
5. Ekonomické výhody:
   • Snížení prostojů vozíků vede k vyšší produktivitě.
   • Delší životnost baterií (6000-8000 cyklů) a nižší náklady na údržbu přispívají k celkové ekonomické efektivitě.
6. Vliv na infrastrukturu nabíjení:
   • Možnost instalace nabíjecích stanic na strategických místech v provozu.
   • Není potřeba mít velké prostory pro nabíjecí místnosti nebo skladování náhradních baterií.

Srovnání s olověnými bateriemi

Pro lepší pochopení výhod LiFePO4 baterií je užitečné srovnání s tradičními olověnými bateriemi:

1. Životnost: Olověné baterie jsou často navrženy pro cca 1500 cyklů při 50% DOD, zatímco naše LiFePO4 baterie s chytrým BMS zvládnou 6000-8000 cyklů při vyšší hloubce vybití.
2. Využitelná kapacita: U olověných baterií je často nutné instalovat dvojnásobnou kapacitu pro dosažení požadovaného výkonu, zatímco u LiFePO4 baterií lze využít větší část nominální kapacity.
3. Citlivost na hluboké vybití: Olověné baterie jsou náchylné k poškození při hlubokém vybití, včetně rizika sulfatace. LiFePO4 baterie jsou v tomto ohledu mnohem odolnější.

Závěr

LiFePO4 baterie s chytrým BMS představují pokročilé řešení pro ukládání energie, které nabízí významné výhody v oblasti cyklování a hloubky vybití. Jejich schopnost zvládat 6000-8000 cyklů bez významného snížení životnosti je činí ideálními pro širokou škálu využití, od manipulační techniky, přes domácí solární systémy až po průmyslové záložní zdroje.

Příklad využití LiFePO4 baterií pro příležitostné nabíjení vysokozdvižných vozíků ukazuje, jak tyto teoretické koncepty nacházejí uplatnění v praxi, přinášejí významné provozní a ekonomické výhody a mění zavedené postupy v průmyslových operacích.

Zdroj: portál https://www.liftpowerrental.com/