Lítium-vas-foszfát akkumulátorok – amit tudni érdemes

A lítium-vas-foszfát akkumulátorok egyik előnyös tulajdonsága a rendkívül jó ciklusállóság. Akár 2000 teljes töltési-kisütési ciklust is teljesíteni tudnak 100%-os kisütési mélység mellett Másik fontos előnyük a cellafeszültségük. 4 db sorba kötött cella névleges kapocsfeszültsége 12,8V, ezáltal egy az egyben kiválthatók velük a 12V névleges kapocsfeszültségű (6 cellás) ólomakkumulátorok. Cellafeszültségük 2,5÷3,65V tartományban mozog a töltöttség függvényében.

Ciklikus élettartam

A tényleges ciklusok száma számos tényezőtől függ:

• kisütőáram nagysága
• kisütési mélység
• üzemi környezet: hőmérséklet, páratartalom, stb.

Az alábbi diagram a lítium-vas-foszfát akkumulátorok (LFP, LiFePO4) becsült töltési-kisütési ciklusszámát mutatja a kisütőáram és a kisütési mélység függvényében.1C kisütőáram esetén a diagramból az alábbi ciklikus élettartam becslést kapjuk:

• 2000 ciklus 100%-os kisütési mélység esetén
• 3000 ciklus 80%-os kisütési mélység esetén
• 8000 ciklus 55%-os kisütési mélység esetén

Egy savas ólomakkumulátor ciklikus élettartama átlagosan 500 ciklus 50%-os kisütési mélység mellett, ami töredéke egy LiFePO4 akkumulátor ciklusszámának. Lényeges, hogy az akkumulátor akkor éri el élettartamának a végét, amikor kapacitása lecsökken a névleges kapacitás 80%-ára.

LiFePO4 akkumulátorok töltése

Az LFP akkumulátorok töltése során be kell tartani a gyártó által specifikált feszültség-, és áramkorlátot. Előbbi általában 3,65V/cella, míg utóbbi jellemzően a névleges kapacitás 50%-ának megfelelő áramerősség. Savas ólomakkumulátorok esetében az utóbbi paraméter gyártótól függően 20%-30%, tehát a LiFePO4 akkumulátorok lényegesen rövidebb idő alatt visszatölthetők. A töltés során egy bizonyos töltöttségi szint elérését követően a töltési folyamat áramkorlátból átvált feszültségkorlátba és innen a töltőáram elkezd meredeken csökkenni. Bizonyos töltőáram alatt, vagy bizonyos időtartamú feszültségkorlátban történő töltést követően a 4 cellás akkumulátor 14,6V-os töltőfeszültségét csökkenteni kell 13,5V-ra, vagy a töltési folyamatot meg kell szakítani.

A LiFePO4 akkumulátorok másik nagy előnye a 99%-os töltési hatásfokuk, szemben a savas ólomakkumulátorok 90÷97%-os hatásfokával.Az alacsony hőmérséklet hatása lítium-vas-foszfát akkumulátorokra

Mind az ólom-sav mind pedig a LiFePO4 akkumulátorok alacsony környezeti hőmérséklet esetén veszítenek kapacitásukból. Az alábbi ábrán azonban látható, hogy a lítium-vas-foszfát akkumulátorok kapacitása kevésbé csökken.

-20°C-on a névleges kapacitás értékének megfelelő árammal kisütve, az ólom-sav akkumulátorból a névleges kapacitásának mindössze a 30%-át tudja leadni szemben a lítium-vas-foszfát akkumulátorral, mely kapacitásának több mint 80%-át képes leadni azonos körülmények között. 0°C-on az ólom-sav akkumulátor kapacitása 20÷30%-kal csökken, míg a lítium-vas-foszfát akkumulátoroké mindössze 10÷20%-os veszteséget szenved azonos hőmérsékleten. Tehát a LiFePO4 akkumulátorok sokkal jobb teljesítményt nyújtanak alacsony hőmérsékleten, mint az ólom-sav akkumulátorok.

LiFePO4 akkumulátorok elhelyezése, gázképződés

A gyártók azt javasolják, hogy az LFP akkumulátorokat függőlegesen, talpukra állítva tárolják és használják, ami hátrány a zárt savas ólomakkumulátorokkal szemben, ugyanis ezeket bármelyik oldalukra állítva lehet használni. Ugyanakkor kétségkívül nagy előnyük a LiFePO4 akkumulátoroknak, hogy használatuk közben nem keletkezik hidrogéngáz, így nem szükséges szellőztetésről gondoskodni.

Összegzés

A lítium-vas-foszfát akkumulátorok előnye az ólom-sav akkumulátorokkal szemben az alacsonyabb tömeg, a hosszú ciklikus élettartam és a magas töltési hatásfok. A LiFePO4 akkumulátorok ára többszöröse ugyan az ólom-sav akkumulátorok árának, azonban előnyei miatt alkalmazásuk hosszú távon gazdaságosabb elsősorban olyan ciklikus alkalmazásoknál ahol nagy a kisütőáram és/vagy rövid a visszatöltésre rendelkezése álló idő.