Какая литий-ионная батарея лучше для электропогрузчика: lfp или nmc

Как зарядить АКБ

Без электронного питающего устройства восстановить работоспособность батареи 18650 удается посредством порта мини USB (5 Вольт). Для этого в его конструкции должен быть предусмотрен специальный разъем. Если его нет – придется приобрести ЗУ подходящего типа.

Особенности работы с ЗУ

Чтобы зарядить серийный 18650 аккумулятор от внешнего источника тока – потребуется специальное питающее устройство, рассчитанное на его посадочный размер

При установке элемента важно соблюдать полярность подключения, в случае нарушения которой он может выйти из строя

В продаже имеются ЗУ, позволяющие заряжать сразу два изделия и в тоже время контролировать параметры процесса (ток и напряжение, в частности).

В розничной продаже также встречаются универсальные ЗУ. Они предназначаются для работы не только с элементами 18650, но и с аккумуляторами других размеров.

Как быть, если 18650 не удается зарядить?

Если при работе с новым ЗУ аккумулятор не заряжается, нужно сделать следующее:

проверить дату выпуска и убедиться, что срок его годности еще не закончился;
осмотреть контакты аккумулятора и ЗУ (не окислились ли они);
при наличии пленки окисла следует удалить ее мелкой наждачной шкуркой;
прикинуть, сколько циклов заряда и разряда уже сделано с этим элементом;
если их количество превышает допустимый ресурс (500 циклов) – придется приобрести новое изделие.

В случае, когда после устранения всех проблем АКБ по-прежнему не заряжается – нужно убедиться в работоспособности самого ЗУ, проверив его с заведомо исправным и рабочим аккумулятором.

Устройство и принцип работы лиферных аккумуляторов

Они устроены аналогично другим литиевым элементам:

Отрицательно заряженный электрод (анод) — изготавливается на основе медной фольги, которая покрывается слоем графита.
Положительно заряженный элемент (катод) — состоит из алюминиевой фольги с литий-феррофосфатным слоем.
Электролит — предназначен для наполнения пространства между катодом и анодом, пропускает положительные ионы лития, но не пропускает отрицательно заряженные электроны. Как правило, жидкий электролит выполняется на основе литиевых солей.
Сепаратор или разделитель — это пористый листовой полиэтилен, хорошо впитывающий и держащий в себе электролит, а также отделяющий катод от анода. Позволяет избежать необратимой химической реакции в случае короткого замыкания пластин или прорастания дендритов из образованного металлического лития.

Основным отличием от Li-ion батарей является литий-феррофосфатный катод. Батареи имеют устройство рулонного типа, состоящего из 3 лент: анода, сепаратора с электролитом и катода, скрученных в несколько слоёв. Все слои из меди и алюминия соединяются отдельно в один контакт, положительный сверху, а отрицательный снизу. Когда элемент начинает разряжаться из-за нагрузки, ионы лития переходят через сепаратор от катода к аноду и отдают накопленный заряд, приводящий к реакции окисления. При зарядке ионы лития проходят через сепаратор от анода к катоду и аккумулируют заряд, при этом происходит процесс восстановления.

Преимущества и недостатки гелевых аккумуляторов

Гелевые аккумуляторы дороже, чем другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому они не идеальны за пределами небольшого количества конкретных солнечных приложений (в основном, с очень жарким климатом). Технология затмила другие типы батарей, которые были разработаны совсем недавно.

Плюсы и минусы

Рассмотрим гелевый аккумулятор, его плюсы и минусы с точки зрения практической пользы:

Плюсы батарей:

Лучше всего подходит для применений с глубоким циклом, и их срок службы обычно составляет от 500 до 5000 циклов
Бесплатная поддержка
Поэтому минимальная коррозия совместима с чувствительным электронным оборудованием
Прочный и виброустойчивый
Очень безопасно, так как меньше риск ожогов серной кислотой
Самая низкая цена за месяц (стоимость / месяцы жизни)
Самая низкая цена за цикл (стоимость / жизненные циклы)

Минусы:

Высокая начальная стоимость
В случае перезарядки вода не может быть пополнена.
Требуются специальные зарядные устройства и регуляторы.
Горячие температуры могут отрицательно повлиять на кислоту, она может сильно повредить гель и может соскользнуть с пластин.

Чем отличается от обычного, от других видов

Аккумуляторы VRLA выпускаются в двух разных версиях: аккумуляторы AGM и гелевые аккумуляторы. В гелевой батарее определенные элементы — часто специфические смеси кремния — добавляются в кислоту батареи, превращая электролит в гелеобразное вещество, которое не может вытекать. Путем «сверления» каналов в геле газообразный кислород перемещается из положительной пластины в отрицательную пластину. Здесь он сталкивается с газообразным водородом и рекомбинирует в воду, выделяя энергию. Гелевые аккумуляторы имеют отличную емкость, но слегка повышенная кислотостойкость делает их менее пригодными для использования в качестве стартовых аккумуляторов. Они обладают высокой устойчивостью к чрезмерно глубокому разряду, сохраняя функцию даже при разряде батареи до 20% от ее номинальной емкости.

Обычный аккумулятор AGM сравнительно дешевле, чем gel аккумулятор но он имеет более длительный срок службы и при необходимости дает более мощный импульс. Эта батарея лучше всего работает в условиях высокой мощности, например, в спортивных автомобилях.

Залитые свинцово-кислотные батареи являются наиболее экономически выгодным вариантом, но требуют регулярного технического обслуживания, когда герметичные свинцово-кислотные батареи (AGM и гель) стоят дороже, но не требуют регулярного технического обслуживания.
Аккумуляторы AGM противостоят вибрации и могут выдерживать более высокие скорости зарядки / разрядки, а гелевые аккумуляторы могут выдерживать высокие температуры и лучше всего работают при медленном и глубоком разряде миносового контакта.

Аккумуляторы бывают разных форм и размеров. В солнечной промышленности для наших целей хорошо работают две батареи: свинцово-кислотные и литиевые, хоть они и могут существенно отличаться.

Как ведет себя при минусовых температурах

При низких (ниже 30 градусов) гель начинает хуже проводить ток и отдавать энергию. При резком нагреве может наблюдаться деструкция гелевой структуры, которая снижает срок службы аккумулятора.

Где применяются

Литий ионные аккумуляторы 18650 предназначаются для электропитания современных девайсов и других электрических устройств различного класса и назначения: К ним относятся:

Электрические фонарики, рассчитанные под нужный типоразмер 18650.
Внешний источник питания (так называемый «Power Bank»).
Квадракоптеры.
Радиоуправляемые модели с моторами.
Электрические дрели и шуруповерты.
Мобильные телефонные трубки.
Ноутбуки и т. п.

Элементы от «Panasonic» наподобие cgr18650ce, например, применяются для питания «бортовой сети» велосипедов и других самодвижущихся средств, рассчитанных на вольтаж 3,7-4,3 В.

Российское производство

АКБ российского производства.

АКБ российского производства маркируются в соответствии с ГОСТ 959-91. В каждой конкретной маркировке заключена информация о количестве элементов питания в корпусе батареи, типе аккумулятора, его емкости, а также материале корпуса изделия. Также в маркировке присутствуют дополнительные буквы в конце, которые указывают на те или иные особенности конкретной модели. Среди особенностей может выделяться заряд батареи, материалы корпуса и сепараторов.

В стандартном обозначении не предусмотрено место для значений пускового тока и продолжительности заряда. Эти параметры указываются в специальных таблицах вместе с габаритами.

Обозначение АКБ	Габаритные размеры (мм)
Длина	Ширина	Высота
6CT-55	262	174	226
6CT-55A	242	175	210
6CT-60	283	182	237
6CT-66A	278	175	210
6CT-75	358	177	240
6CT-77A	340	175	210
6CT-90	421	186	240
6CT-110A	332	215	230

Основные причины выхода LFP из строя

Перезаряд, при котором происходит необратимый переход катодной массы в оксид лития. Типичные ситуации, когда батарея может быть перезаряжена:
- Использование зарядного устройства (регулятора, контроллера), выдающего на абсорбционной стадии напряжение выше 14,2В более 30 мин.
- Поддерживающая зарядка напряжением 13,8В, обычно от солнечных панелей. Мнение, что такое напряжение безопасно для LFP — серьезная ошибка.
- Разбалансировка последовательно соединенных ячеек. Обычно измеряют только общее напряжение заряжаемой батареи, при этом в случае неправильного подбора или разбалансировки отдельных элементов те из них, которые сохранили больший остаточный заряд, подвергаются перезаряду и выходит из строя.
- Неправильная настройка BMS (см. ниже).
Глубокий разряд, обычно при отсутствии ли неисправности BMS, обеспечивающей отключение при низком напряжении.

Азиатский стандарт маркировки аккумулятора автомобиля

Азиатский стандарт имеет обозначение JIS D 5301 состоит из шести символов, которые означают:

первые две цифры — емкость батареи, умноженная на поправочный коэффициент (эксплуатационный показатель, который характеризует соотношение между ёмкостью аккумулятора и работой стартера)
третий символ — буква, которая указывает на отношение АКБ к определенному классу, определяющий форму батареи, а также его размеры. Всего есть 8 групп (на легковых авто используются только четыре первых) — от A до H:- A — 125 х 160 мм- B — 129 х 203 мм- C — 135 х 207 мм- D — 173 х 204 мм- E — 175 х 213 мм- F — 182 х 213 мм- G — 222 х 213 мм- H — 278 х 220 мм
четвертый и пятый символ — число, соответствующее базовому размеру аккумулятора, обычно так обозначается его округленная длина в см
шестой символ — буквы R или L, который обозначают расположение отрицательной клеммы на аккумуляторе.

Буквы. Аббревиатура SMF (Sealed Maintenance Free) в переводе означает, что данная батарея является необслуживаемой. То есть, доступ к отдельным банкам закрыт, доливать в них воду или электролит невозможно, да и не нужно. Такое обозначение может стоят как в начале, так и конце основной маркировки. Кроме SMF также встречается MF (Maintenance Free) – обслуживаемая и AGM (Absorbent Glass Mat) – необслуживаемая, как и первый вариант, поскольку там абсорбированный электролит, а не жидкий, как это есть в классическом варианте свинцово-кислотных аккумуляторов.

Иногда код имеет в конце дополнительную букву S, которая дает понять, что у батареи токовыводы тонкие «азиатские» клеммы или стандартные европейские.

Исполнение аккумуляторных японских аккумуляторных батарей может быть следующим:

N — открытая с нерегламентированным расходом воды
L — открытая с малым расходом воды
VL — открытая с очень малым расходом воды
VRLA — открытая с регулирующим клапаном

Пример такой маркировки с расшифровкой приведен на изображении ниже

Ниже приведен пример маркировки азиатской АКБ на этикетке

1 — Технология изготовления. 2 — Потребность в периодическом обслуживании. SMF (Sealed Maintenance Free) – полностью необслуживаемая; MF (Maintenance Free) – обслуживаемые, нуждаются в периодическом доливе дистиллированной воды. 3 — Маркировка параметров АКБ (старый тип) в данном случае это аналог аккумулятора 80D26L. 4 — Полярность (расположение клеммы). 5 — Номинальное напряжение. 6 — Ток холодного запуска (A). 7 — Пусковой ток (A). 8 — Емкость (Ah). 9 — Индикатор заряженности АКБ. 10 — Дата изготовления. Год и Месяц подчеркиваются маленькой отметкой.

На Азиатских АКБ (если смотреть на аккумулятор спереди, со стороны наклейки) «плюс» располагают на правой клемме, а «минус» на левой… Но не всегда. Поэтому надо быть внимательным.

Диаметр клемм на азиатских АКБ составляет: «плюс» — 12,5 мм, а «минус» — 11,1 мм.

Что такое LFP аккумуляторы

Аббревиатура LFP означает Lithium Ferro Phosphate – на русском языке это «литий-железо-фосфат». Первые литий-ионные аккумуляторы с таким химическим составом разработаны в 1996 году. Сегодня они широко используются в промышленных и складских транспортных средствах с электрическим приводом. Другое обозначение таких аккумуляторов – LIFePo4, а в народе их называют просто «лифер».

Преимущества батарей LFP:

Высокая безопасность, благодаря химической стабильности и стойкости к тепловому разгону. Даже при проколе ячейки батарея LFP обычно не загорается, а только дымит.
Возможность быстрой зарядки высокими токами. Чтобы полностью зарядить электропогрузчик достаточно 1-2 часов.
Долговечность: ресурс от 2000 циклов заряда-разряда, срок хранения до 15 лет. Естественная потеря ёмкости всего 1,5% в год.
Отсутствие заметного эффекта памяти, что позволяет подзаряжать аккумуляторы в любой момент.
Высокая удельная мощность.
Доступная цена. Литий-железо-фосфатная технология давно на рынке, поэтому элементы производятся в больших количествах и цены на них ниже, чем на элементы других типов.
Надежность. За более чем два десятка лет конструкция LIFePo4 батарей многократно совершенствовалась, поэтому сегодня доведена до ума.

Недостатки LFP аккумуляторов:

Главный недостаток в сравнении с другими типами литиевых батарей – меньшее количество энергии, которое хранится в ячейке (90–150 Вт·ч/кг). По этой причине LIFePo4 не подходит для компактной техники, где нужен максимальный запас энергии при минимальном весе. Например, для легковых электромобилей важен максимальный запас хода при минимальном весе АКБ, поэтому LIFePo4 аккумуляторы лучше не применять. Другим примером служат компактные самоходные электротележки. Зато LFP батареи – разумный выбор для более крупного, тяжелого оборудования, такого как вилочные погрузчики с противовесом.

Что такое гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор – это свинцово-кислотный источник питания, в котором электролит между пластинами находится в абсорбированном, гелевом состоянии. В гелевом аккумуляторе электролит загущен силикагелем.

Такие аккумуляторы чрезвычайно прочны и универсальны. Аккумуляторы этого типа выделяют мало дыма и могут использоваться в местах, где отсутствует достаточная вентиляция.

Устройство и принцип работы

И гелевые, и AGM-технологии основаны на концепции свинцово-кислотной технологии, которая была открыта еще в 1869 году. За все эти годы основная технология свинцово-кислотных систем практически не изменилась: электролит является кислотным, а пластины изготовлены из свинца.

Использование тонких пластин означало, что его можно использовать для приложений, требующих сильных и быстрых скачков тока (пусковые электродвигатели в автомобилях), в то время как более толстая пластина делала его идеальным для применений с глубоким циклом (холодильники, силовое освещение и т. д.).

С защитой или без?

Перед тем, как покупать ту или иную модель, важно определиться нужна ли защита. Потому что некоторые устройства могут спокойно работать от аккумуляторов, где нет никакой механической и электронной защиты

Конечно, у них будут некоторые ограничения в эксплуатации, но каких-либо глобальных изменений нет.

АКБ с защитой

Сегодня встречается 4 популярных производителя, которые выпускают аккумуляторы 18650 без защиты:

Sony;
LG;
Panasonic;
Samsung.

Но в некоторых магазинах продаются модели этих брендов, но с электронной защитой элементов питания. Следует понимать, что подобные версии являются неофициальными, из-за чего доверять представленной на упаковке информации не рекомендуется. Такие модели изготавливают на китайских предприятиях, которые не имеют никакого соглашения с выше представленными брендами.

Единственная разница между защищенными и незащищенными батареями заключается в наличие электронной платы. Благодаря ей устройство способно работать дольше и безопаснее, особенно если внутри не предусмотрено никаких вспомогательных контроллеров тока разряда. Но у такого решения слишком много недостатков, чтобы каждый покупал их для личного применения:

Высокая стоимость;
Представленные характеристики вряд ли будут соответствовать действительности;
Из-за больших габаритов резко сокращается область применения аккумуляторов;
Не подойдет для установки в мощных приборах, так как ток разряда ограничивается электронной защитой;
Не подойдет для установки в фонари с защитой.

Но все перечисленные недостатки относятся только к аккумуляторам, которые выпускаются плохой компанией. Если человеку требуются подобные АКБ, лучше приобретать у популярных фирм, которые давно зарекомендовали себя на рынке, а качество сборки практически ничем не отличается от топовых незащищенных моделей.

Подобные изделия подойдут для использования в электронных устройствах, где отсутствует собственная защита от короткого замыкания, перегрева и т.п. Кроме того, некоторые пользователи использую такие элементы питания в оборудовании с последовательным подключением АКБ.

Модели без защиты

При покупке незащищенных аккумуляторов, человек получает следующие преимущества:

Полное соответствие техническим характеристикам;
Оптимальные размеры, которые подойдут для каждого устройства;
Длительный срок службы;
Качественная сборка.

Но у такого решения присутствует один недостаток:

Аккумуляторы нельзя использовать в приборах, которые не обладают встроенной защитой от КЗ.

Если у человека присутствует техника, которая оснащена специальным защитным контроллером, рекомендуется применять только незащищенные модели. Другой вариант будет бесполезен. К таким устройствам относят различные электрические инструменты, ноутбуки и т.п. В них изделие прослужит длительный период и не испортится от внезапного замыкания.

Кроме того, незащищенные модели отлично подойдут для оборудования, где требуется высокая токоотдача. Один из примеров – электронные сигареты. В подобном устройстве уже присутствует встроенный контроллер заряда и разряда, а в некоторых моделях устанавливается полноценная защита от короткого замыкания.

Отличие от стартерных

Главное отличие тяговых аккумуляторов от стартерных моделей заключается в строении токоотводящих пластин электрода. В пусковых батареях они тонкие, но их много

Большая поверхностная площадь позволяет быстро отдать много тока, что важно при пуске двигателя. В тяговых аккумуляторах, напротив – пластины более крупные и заметно толще

В результате реакция серной кислоты и рабочего состава пластин протекает медленнее, из-за чего нет возможности отдать много тока сразу, но длительность процессов, образующих ток, несопоставимо дольше, чем у батарей с тонкими решетками. Массивные пластины, помимо продолжительных электрохимических реакций, имеют гораздо больший срок службы, они менее подвержены износу и сульфатации.

Тяжелые внутренние элементы требуют соответствующей наружной конструкции, поэтому тяговые батареи упакованы в монолитный жесткий корпус, изготовленный из эбонита или высокопрочных полимеров.

Виды аккумуляторов 18650

Можно легко выделить следующие главные группы аккумулятора 18650:

Литий — кобальтовые типы

Эта разновидность аккумулятора 18650 имеет самую большую суммарную емкость. Но она требует большего внимания к собственной защите, поскольку известна своей нестабильностью.

Данные АКБ несовместимы с современной быстрой зарядкой и разрядкой. Поэтому подключение нагрузки, когда выполнится разрядка батареи меньше чем за тридцать минут, фактически недопустима.

Перезаряд более 4,2 вольта тоже здесь запрещен.

Нижняя граница разряда — 3 Вольта. Продолжение функционирование после достижения самого нижнего порога легко сломает АКБ. В этих батареях желательно применение защитной платы.

Литий — кобальтовые аккумуляторы сегодня используются в мобильных компьютерах и электронных сигаретах.

Литий — марганцевые аккумуляторы

Эти аккумуляторные элементы считаются самыми популярными, так как у них достаточно хорошая стабильность всех процессов.

Кроме того, они фактически без проблем переносят разряд тока до 2,5 Вольт, а также держат низкоомную нагрузку. В связи с этим, их часто именуют высоковольтными, IMR.

Не обошлось, правда, и без минусов. Эти батареи имеют меньшую емкость. Во всем остальном это просто прекрасный выбор для разнообразных электрических инструментов.

Тем не менее, сегодня довольно активно применяется версия INR, куда включено много никеля. Данный гибрид стал, наверное, оптимальным выбором для подобных АКБ, так как в нем совместилась высокая энергия никеля с малым сопротивлением марганца.

В аккумуляторе INR 18650 нет специальной защиты, потому что их читают вполне безопасными и применяются в самых разных устройствах.

Литий — железо — фосфатные виды

Данные батареи отличаются от других типов своей более высокой надежностью и стабильностью. На эти АКБ не устанавливают специальную плату для защиты. Также они поддерживают любую низкоомную нагрузку.

Цикл заряд-разряд тоже наиболее высокий и равен 2 тысячам циклов. Эти батарейки отличаются также своим стабильным напряжением тока в 3,2 Вольта. Оно будет хорошо держаться почти до полноценной разрядки.

Максимальная граница разряда — 2 Вольта. Если батарею регулярно разряжать ниже данного предела, то батарея будет обязательно испорчена.

Основной недостаток данных батарей — это более низкая емкость, нежели у других категорий изделий 18650.

Как обслуживать гелевый аккумулятор

Обслуживание гелевых аккумуляторов это восстановлению объема геля-электролита и заряда батареи. Несмотря на то, что поставщики не делают особенный упор на то, что в гелевых батареях происходит полная регенерация газов и они не поступают в атмосферу, утечка всё-таки присутствует. После использования батарею нужно правильно утилизировать.

Зарядное устройство

Хорошее зарядное устройство, допустим, Auto Welle AW05-1204, поддерживает заряд в несколько стадий, каждая из которых активируется в автоматическом режиме. Мультистудийный заряд позволяет держаться оптимальных параметров, которые зависят от заряда аккумулятора. Повышенная точность выходных параметров позвоялет обеспечить 100% заряд. Простые ЗУ работают в 2-3 этапа, в дорогих приборах заряд может производится в 5 и больше этапов.

Особенности зарядки

Низкокачественная зарядка аккумулятора может нести для него опасность. Например, превышение тока зарядки может привести к «усыханию» аккумулятора. По стандарту, гелевые АКБ считаются самодостаточными (не обслуживаются), так как держат воду в своих капсулах. Тем не менее при повышенном токе заряда могут проходить испарения через клапаны защиты. Отработанный аккумулятор сильно теряет свои характеристики.

Проверка работоспособности

Рекомендуется выполнить тестовый запуск в объеме 30-40 процентов от планируемой нагрузки. Чтобы убедиться в рациональность выбора нагрузки для теста, лучше обратиться к инструкции и уточнить данные там.