Verkürzt sich die Lebensdauer, wenn die LiFePO4-Batterie geladen und entladen wird?

Lithium-Eisenphosphat -Batterien (LiFePO4) erfreuen sich aufgrund ihrer robusten Lebensdauer, Sicherheit und Effizienz zunehmender Beliebtheit . Mit zunehmender Anwendungsvielfalt ist es wichtig, Lade- und Entladegewohnheiten zu untersuchen und deren Lebensdauer zu optimieren. Eine häufige Sorge beim Entladen einer LiFePO4-Batterie während des Ladevorgangs (Pass-Through-Laden) ist, ob dies ihre Lebensdauer beeinträchtigen oder verkürzen kann. Lesen Sie weiter, um mehr über dieses Thema zu erfahren, einschließlich der Auswirkungen, Gründe und Tipps zur Erhaltung der Lebensdauer Ihrer LiFePO4-Batterie.

Was ist eine LiFePO4-Batterie?

LiFePO4 ist die Abkürzung für Lithium-Eisenphosphat, eine Art Lithium-Ionen-Batterie, die mit Eisenphosphat als Kathodenmaterial hergestellt wird. LiFePO4-Batterie – Eine beliebte Wahl für Elektrofahrzeuge/erneuerbare Energien und grobe E-Geräte, da sie stabiler sind und eine längere Lebensdauer haben.

Hauptmerkmale

Sicherheit : LiFePO4-Batterien gehören zu den stabilsten Lithium-Ionen-Batterietypen und sind weniger anfällig für thermisches Durchgehen.

Lebenszyklen: Sie halten normalerweise 2.000 bis über 5.000 Lade-Entlade-Zyklen aus – viel mehr als andere Lithium-Ionen-Batterien.

Laden und Entladen: Die Effizienz dieser Batterien ist ebenfalls hoch, wobei die typische Lade- und Entladeeffizienz bei 95 % liegt.

Umweltfreundlichkeit: Da keine giftigen Metalle wie Kobalt enthalten sind, belasten sie die Umwelt weniger.

Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die Funktionsweise des Lade- und Entlademechanismus (im Inneren), es wäre jedoch interessant zu wissen, was sich hinter einem externen Ladegerät verbirgt. GetMapping hat mit dem Lademechanismus begonnen. Externe Ladegeräte sind nicht sehr unterhaltsam.

Ladevorgang

Beim Laden wandern Lithium-Ionen durch den Elektrolyten von der Kathode (typischerweise LiFePO4 ) zur Anode (typischerweise Graphit). Dieser Prozess spart Energie in der Batterie.

Entladevorgang

Beim Laden bewegen sich Lithiumionen von der Kathode zur Anode, während Energie in der Batterie gespeichert wird. Beim Entladen fließen sie zurück und geben die gespeicherte Energie frei, die zum Betrieb mobiler Geräte verwendet werden kann.

Gleichzeitiges Laden und Entladen

Das gleichzeitige Laden und Entladen findet statt, wenn eine Batterie Strom liefert (Lithiumionen bewegen sich zur Kathode), während sie geladen wird (Lithiumionen bewegen sich in Richtung Anode). Dadurch befindet sich die Batterie in einer potenziell volatilen, unbekannten Umgebung.

Auswirkungen auf den Lebenszyklus

Erhöhter Innenwiderstand

Ein weiterer Effekt des gleichzeitigen Ladens und Entladens ist der erhöhte Innenwiderstand der Batterie. Dieser Widerstand erzeugt Wärme, die zu Batterieschäden (insbesondere zur Verschlechterung des Elektrolyts und der Elektroden) beitragen kann. Dies kann wiederum die Lebensdauer Ihrer Zellen mit der Zeit verkürzen.

Elektrochemischer Stress

Die Batterie wird durch das gleichzeitige Laden und Entladen zusätzlich elektrochemisch belastet. Da Lithiumionen auf ihrem Weg durch die Batterie hin und her springen, können solche Bewegungen das Gleichgewicht im Inneren stören und zu Hotspots führen. Dies wiederum kann zu Lithiumplattierung an der Anode und anderen Nebenreaktionen führen, die die Batterie verschleißen.

Temperatureffekte

Beim gleichzeitigen Entladen und Laden ist die Wärmeentwicklung ein großes Problem. Höhere Temperaturen können die Elektrolyt- und Elektrodenmaterialien schneller zersetzen und so die Gesamtlebensdauer einer Batterie verkürzen. Um diese Folgen zu reduzieren, muss das Wärmemanagement sorgfältig optimiert werden.

Entladetiefe (DoD)

Die Entladetiefe (DoD) ist ein wichtiger Faktor für die Batterielebensdauer. Flache Entladungen (etwa 30 %) hingegen belasten die Batterie kaum und können ihre Lebensdauer verlängern. Normalerweise dauert dies Jahre. Wird die Batterie jedoch während des Ladevorgangs entladen (wie es viele Fahrer von Elektrofahrzeugen tun), ist es schwieriger, flache Zyklen einzuhalten. Dies kann zu tieferen Zyklen führen, die die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Zelle verkürzen.

Lade- und Entladeraten

Die Belastung einer Batterie steigt bei hohen Lade- und Entladeraten weiter an, insbesondere bei gleichzeitiger Belastung. Schnelles Laden und Entladen mit hohen Strömen erzeugen Wärme, die die elektrochemische Belastung erhöht und so die Lebensdauer weiter verkürzt. Dies kann durch optimale Lade- und Entladeraten einer Batterie minimiert werden.

Studien und Erkenntnisse

Forschungserkenntnisse

Ein Großteil der Forschung konzentriert sich auf LiFePO4-Batterien, die gleichzeitig geladen und entladen werden. Die meisten Studien stimmen darin überein, dass diese Vorgehensweise die Anzahl der Zyklen bis zur Degradation der Batterie reduzieren kann (aus den oben genannten Gründen).

Branchenpraktiken

Viele Branchen bevorzugen unabhängiges Laden und Entladen, um die Lebensdauer der gleichzeitig geladenen/entladenen Batterien zu verlängern. Hersteller von Elektrofahrzeugen beispielsweise entwickeln ihr Batteriemanagementsystem (BMS) in der Regel so, dass dieses Szenario vermieden oder eingeschränkt wird.

Beispiele aus der Praxis

Solarenergiespeicher: Bei einem Solarenergiespeichersystem wird die Batterie tagsüber durch den von Solarmodulen erzeugten Strom aufgeladen und nachts entladen. Ein gut konzipiertes System versucht, die Anzahl gleichzeitiger Lade-/Entladezustände auf ein Minimum zu reduzieren und so die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

Tragbare Geräte: Hersteller tragbarer Geräte wie Laptops und Smartphones benötigen einen Ladealgorithmus, der gleichzeitiges Laden und Entladen vermeidet, um die Akkulaufzeit zu verlängern.

So pflegen Sie LiFePO4-Batterien – Best Practices

Nicht gleichzeitig laden und entladen

Wenn möglich, konzipieren Sie Ihr System so, dass es nie gleichzeitig lädt und entlädt. Dies lässt sich durch Energiemanagement und eine entsprechende Planung erreichen.

Wärmemanagement ist der Schlüssel

Stellen Sie sicher, dass Ihr Batteriesystem über ein gutes Wärmemanagement verfügt, um die beim Laden und Entladen entstehende Wärme zu reduzieren. Dies erfordert entweder eine Deaktivierung (große Luftzirkulation, Luftstrom) oder eine vernünftige Kühlung (ein Unterstützer.0 Beiträge. HttpResponseRedirect verhindert, dass Terminalcode aus dem generierten Token exodermisiert wird?

Halten Sie die Lade-/Entladeraten moderat

Laden oder entladen Sie die Batterie nicht mit sehr hoher Geschwindigkeit, um die Belastung zu verringern. Laden Sie mit moderater Geschwindigkeit entsprechend den Empfehlungen des Batterieherstellers.

BMS steht für Batteriemanagementsystem. Schalten Sie Ihr BMS ein und lassen Sie es seine Arbeit erledigen!

Ein zuverlässiges BMS überwacht und steuert den Lade- und Entladevorgang und sorgt so für maximale Leistung und eine lange Lebensdauer Ihrer Batterie. Überladung und Tiefentladung werden verhindert, und die Temperaturregelung funktioniert einwandfrei.

Tägliche Überwachung und Wartung

Überprüfen Sie regelmäßig Spannung, Strom, Temperatur und Kapazität der Batterie. Einmal pro Woche muss eine Neukalibrierung durchgeführt werden. Wenn die Batterie einsam und unbeaufsichtigt bleibt, kann sie krank werden!

Planen Sie die Entladetiefe

Daher ist es ratsam, Tiefentladungen so weit wie möglich zu vermeiden. Wir haben auch festgestellt, dass sich die Lebensdauer der Batterie verkürzen kann, wenn sie regelmäßig unter 20 % geladen wird.

Anwenden von Arbeitszyklus und Anwendung

Konstruieren Sie das Batteriesystem entsprechend dem Arbeitszyklus und den Anwendungsspezifikationen. Mit anderen Worten: Wenn die Anwendung regelmäßige Zyklen erfordert, wählen Sie eine Batterie mit einer höheren Zyklenlebensdauer, vorausgesetzt, Ihr System wird nicht häufig gleichzeitig geladen und entladen.

Zusammenfassung

Das gleichzeitige Laden und Entladen von LiFePO4-Akkus kann zu einer Verkürzung der Zykluslebensdauer führen. Dies ist auf den erhöhten Innenwiderstand, elektrochemische Belastungen, hohe Temperaturen und eine größere Entladetiefe zurückzuführen. Einige Ideen zur Schadensminderung und Verlängerung der Lebensdauer von LiFePO4-Akkus.

Korrektes Systemdesign, gutes Wärmemanagement, langsame Lade- und Entladeraten sowie eine leistungsstarke BMS-Lösung sind für die Lebensdauer dieser Batterien unerlässlich. Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Belastung durch gleichzeitiges Laden und Entladen, die diese Prinzipien für Ihre Batterien bedeuten. Dadurch verlängern Sie ihre Lebensdauer und stellen sicher, dass sie zuverlässige Lösungen für ein noch zuverlässigeres Anwendungsspektrum sind.