Šta je struja punjenja?
Kupac se pojavljuje sa specifikacijom i pita da li mogu puniti na 1C. Možeš. Ali 1C je plafon, a ne preporuka. Mnogi ljudi ne shvaćaju ovu razliku, ili je shvaćaju, ali ih nije briga. Dok se baterija rano ne isprazni i neko mora objasniti šta je pošlo po zlu.
Struja punjenja je brzina kojom gurate električnu energiju u bateriju. Ampera. Gledanje samo na pojačala je beskorisno, morate vidjeti odnos sa kapacitetom. 100Ah baterija na 100A je 1C, teoretski puna za jedan sat. Na 50A to je 0,5C, dva sata. 18650 ćelija sa 2600mAh, 0,5C znači 1,3A. C-stopa je industrijski standardan način za poređenje baterija različitih veličina na jednakim osnovama.
Većina litijumskih baterija radi na 0,5C za svakodnevnu upotrebu. Izrađivali smo baterije za viljuškare dovoljno dugo da vidimo dosta paketa koji su uništeni 1C punjenjem. Ne kažem da 1C ne može raditi, kratkoročno je u redu, ali nakon četiri ili petsto ciklusa razlika se vidi. Paketi od 0,5C još uvijek rade jako, a 1C već smanjuju kapacitet. Možete objasniti hemiju koliko god hoćete, ljudi ne vjeruju dok ne vide podatke iz vlastite flote.
Zašto se to dešava? Litijum joni treba da se interkaliraju u slojeve grafita na anodi prilikom punjenja. Struja je previsoka, joni se ne mogu postrojiti dovoljno brzo da uđu, već se gomilaju na površini kao metalni litijum. Metalni litijum prerasta u dendrite, probija se kroz separator, unutrašnji kratki spoj, termički bijeg. Incidente s fabrikom baterija sada se pojavljuju svakih nekoliko mjeseci. Obično više uzroka, ali problemi s punjenjem pojavljuju se u analizi uzroka češće nego što proizvođači žele priznati.
Punjenje litijumske baterije ima tri faze.
Svi u poslu to znaju, ali ne obraćaju svi pažnju na sva tri.
Pre{0}}naplata
Napon ispod 3V, ne možete ga pogoditi punom strujom. Struktura materijala anode postaje nestabilna nakon dubokog pražnjenja, prisiljavajući struju koja uzrokuje nepovratna oštećenja. Faza pred{3}}punjenja koristi oko 10% normalne struje, polako vraća napon. Možda 0,05C dok se napon ne vrati iznad praga. Mnogi jeftini punjači ovo u potpunosti preskaču. Baterija stoji cijelu zimu u negrijanom skladištu, napon padne na 2-poena-nešto, proljeće dođe i neko ga direktno uključi na punu struju. Nakon šest mjeseci počinju se pojavljivati problemi. Svake godine vidimo ovaj obrazac kod kupaca sa sjevera. Isti razgovor, isti ishod.
Konstantna struja
Stadijum sa konstantnom strujom čini teško podizanje. Struja ostaje fiksna dok napon raste, 0,5C dovodi do oko 80% za manje od dva sata. Tu ulazi većina energije. Ne treba mnogo objašnjavati o ovom dijelu, funkcionira onako kako biste očekivali.
Konstantni napon
Stupanj konstantnog napona je ono što ljudi vole da preskaču. Nakon što napon dostigne plafon-4,2V po ćeliji za ternarne hemije kao što je NMC, 3,65V za LFP struju mora da se smanji sam od sebe. Napon je stabilan, struja opada kako se ćelija približava punoj, završetak na oko 0,01C. Za tih 2600mAh 18650 to znači oko 26mA na samom kraju. Ova faza traje oko sat vremena. Kada gledate na sat i trebate da se viljuškar vrati na pod, ova faza se prekida. Rezultat je ili 10-15% nedovoljno napunjen ili opterećujete katodu pokušavajući utjerati veći kapacitet. Nijedno nije dobro, ali ljudi to ipak rade.
Faktor temperature
Temperatura mijenja stvari. Hladni elektrolit je viskozan, joni se ne kreću dobro. Istih 0,5C koji dobro funkcionira na sobnoj temperaturi može uzrokovati litijumsku prevlaku ispod nule. Za aplikacije u hladnjačama i hlađenim skladištima potrebne su baterije sa ugrađenim sistemima grejanja. Zagrejte ćelije na najmanje 5 stepeni pre nego što prihvatite struju punjenja. Kupci smatraju da je grijanje nepotreban trošak dok se baterije ne isprazne rano. Onda dolaze i pitaju zašto ih niko nije upozorio. Upozorili smo ih. U specifikacijama piše raspon radne temperature s razlogom.
LFP se bolje nosi sa zloupotrebom od ternarnog, zbog čega sada dominira u rukovanju materijalom. Neke ćelije su ocijenjene za punjenje od 15C. Može da se nosi sa tim ne znači da treba. Proveli smo uporedne testove, dugotrajno punjenje od 1C naspram 0,5C, dvogodišnje bicikliranje. Razlika u kapacitetu iznosila je 8-12% u zavisnosti od toga koliko je temperatura kontrolisana. Nije katastrofalno, ali to je pravi novac kada gledate troškove zamjene voznog parka.
Operativni rizik
Još jedan problem koji se stalno pojavljuje je usklađivanje punjača. 0.5C punjač napravljen za 200Ah daje 100A. Zamijenite zamjensku bateriju od 100 Ah i odjednom ste na 1C bez obzira na to namjeravali ili ne. Dešava se stalno tokom nadogradnje opreme i zamene baterija. Niko ne provjerava da li je punjač još prikladan za novo pakovanje. Baterija radi dobro dok ne radi.
Postoji izreka u poslu sa baterijama za viljuškare, cijena baterije je 30% cjelokupnog kamiona. OSHA ima posebne propise za područja punjenja, 1910.178, zahtjeve za ventilaciju vodonika, stanice za ispiranje očiju, rukovanje kiselinom. Ovo je bilo obavezno jer je nakupljanje vodonika tokom punjenja eksplozivno. U eri litijuma problem vodonika je nestao, ali je rizik od toplotnog bijega jednostavno promijenio oblik. Druga opasnost, i dalje treba obratiti pažnju.
Struja punjenja je samo broj u specifikaciji. Iza toga stoji koliko dugo vaša baterija traje i da li nešto pođe po zlu prije nego što je trebalo. Odaberite pravi izbor prilikom navođenja opreme, što je jeftinije od zamjene baterija nakon pojave problema.
