Lithium-železo-fosfátové bateriové články nejsou ničím novým. Už před 15 lety jsme je používali v nosičových bateriích pro přestavěná elektrokola a víme tedy, že mají pozoruhodnou životnost. Technologie LiFePO4 prochází také neustále pozvolnou vývojovou evolucí, kdy pomaličku roste energetická hustota a deklarovaný počet nabíjecích cyklů (u renomovaných výrobců, jako EVE, CALB, CATL atd.).
Jak zacházet s LiFePO4 články?
Oproti Li-ion technologii byly také vždy násobně bezpečnější a odolnější při jejich poruše, podbití nebo poškození. Aby vydržely perfektně fungovat co nejdéle, je ale třeba dodržet některé podmínky.
Vždy jen s pořádnou BMS elektronikou!
Pokud vám bude nějaký „odborník“ tvrdit, že tyto články nepotřebují BMS ochranný obvod, nebo stačí pouze balancer, rychle utíkejte. Pro dlouhý a hlavně bezpečný provoz baterie je kvalitní BMS obvod se všemi ochranami kriticky důležitý!
Nabíjení LiFePO4 článků pouze v plusových teplotách
Toto je jeden ze základních požadavků pro dlouhou životnost. Zatím co vybíjet lze LiFePO4 články do hlubokých teplot pod bodem mrazu, u nabíjení nemůže být článek vychlazený pod 0°C. Respektive již při nízkých teplotách kolem 5°C většina výrobců doporučuje snížit maximální nabíjecí proudy.
Proč to tak je?
Nabíjením při nízkých teplotách se výrazně zpomalují elektrochemické procesy v článku. Tato zpomalená reakce vede ke zvýšení vnitřního odporu a může způsobit tvorbu nežádoucích usazenin, jež degradují aktivní materiál článku. Hrozí jev „pokovování lithiem“, při kterém se lithium hromadí na anodě. To vede k většímu vnitřnímu odporu baterie. Tento proces může baterii nevratně poškodit.
Řešení
Kvalitní BMS obvody monitorují teplotu článků až čtyřmi čidly a umožňují nastavit teplotu, do které je BMS dovolí nabíjet a teplotu, na kterou se články musí ohřát, aby možnost nabíjení opět obnovil. Ideální je pak provozovat baterii v teplotně stálých podmínkách, ale pokud nelze (třeba v obytném autě), je možné kromě blokování nabíjení použít i různé vyhřívací podložky, které baterii temperují, když je to potřeba. Některé BMS Jikong mají třeba tuto funkci integrovanou v sobě a stačí pouze připojit kompatibilní vyhřívací desku.
Správná poloha článků
Spíše existuje pouze jedna nesprávná poloha, a to je terminály a tedy i bezpečnostním ventilem dolů. Všechny ostatní polohy jsou povoleny a nemají žádný vliv na životnost. Někdy se setkáváme s tvrzením, že kvůli tekutému elektrolitu uvnitř je nutné směrovat články výhradně terminály nahoru, ale není tomu tak. Elektrolit z lithiových solí je trvale nasáklý mezi jednotlivými vrstvami článků, a i když se v článku nachází zbytkový elektrolit v tekuté formě (někdy je ho tam cítit, jak se přelévá), jedná se o velice těkavou látku, u které je zcela jedno, ve které části článku se zrovna nachází. Tedy není se třeba obávat, že by třeba baterie, které mají články usazené na bok, měly kvůli tomu rozdílnou životnost.
Komprese článků
Vlastností LiFePO4 článků v běžných tenkých alu kanystrech je, že se (zvláště při rychlém nabíjení) mohou takzvaně nafukovat a dochází k tzv. delaminaci vrstev článků. Zjednodušeně dochází mezi vrstvami (katoda/separátor/anoda) k tvorbě drobných bublinek, které tyto vrstvy postupně od sebe nevratně oddalují. Správným stažením článků, kdy se jednoduše nemá kam na své velké ploše rozšiřovat, lze tento jev ale prakticky potlačit. Stačí přitom opravdu decentní stažení, které zamezí rozpínání článku (proti-síla toho rozpínání není moc velká). Naopak stažení velkou silou může článek poškodit!
Všechny kovové obaly baterií LiFePO4, které používáme ve výrobě, mají ve své konstrukci již toto komprimování článků vyřešené a poskytují tedy článkům nejlepší podmínky pro dlouhou životnost.
Proč se už nepoužívají LiFePO4 baterie v elektrokolech?
Jednoduše pro svoji menší energetickou hustotu a větší hmotnost. V elektrokole chceme mít co nejlehčí baterii s co nejdelším dojezdem a zde vítězí Li-ion články. LiFePO4 se proto více prosazují ve stacionárních aplikacích nebo nově v elektromobilech s nižším dojezdem, kde je kladen důraz na životnost.
