טעינת סוללת ליתיום עם מטען חומצת עופרת: הסיכונים

כשזה מגיע לטעינת סוללת ליתיום, בטיחות היא בראש סדר העדיפויות. משתמשים רבים, המחפשים נוחות או חיסכון בעלויות, שואלים לעתים קרובות: "האם אוכל לטעון סוללת ליתיום באמצעות מטען-חומצה עופרת?"

התשובה היא לא חד משמעית.למרות ששניהם עשויים להיראות כמו ספקי כוח סטנדרטיים, האלגוריתמים הנדרשים לטעינת סוללת ליתיום שונים באופן מהותי מאלה המשמשים לכימיה- של חומצות עופרת. שימוש בציוד שגוי לא רק יקצר את תוחלת החיים של הסוללה, אלא גם עלול לגרום לסכנות שריפה חמורות.

כדי להבטיח בטיחות-בין אם אתה מטפל בליתיום-תקני או ספציפיסוללת LiFePO4טְעִינָה-חשוב להבין את הפערים הטכניים הללו. מדריך זה יצלול למהעופרת-מטעני חומצההם קטלניים לסוללות ליתיום ועוזרים לך לבחור את פתרון הטעינה הנכון עבור המערכת שלך.

האם אתה יכול לטעון סוללת ליתיום עם מטען עופרת?

ממש לא מומלץ לעשות זאת-זה מסוכן ביותר!

למרות שבמצבי חירום מסוימים עשוי להופיע מטען עופרת-חומצהלטעון סוללת ליתיום, האלגוריתמי טעינהוהעקרונות הטכניים הבסיסיים של השניים שונים לחלוטין. באמצעות אמטען-חומצה עופרת לסוללת ליתיום עלול להוביל לתוצאות חמורות.

1. מצב טעינה (אלגוריתם) אי התאמה

• סוללות ליתיום:השתמש בפרופיל טעינה של CC/CV (זרם קבוע / מתח קבוע). ברגע שהסוללה מגיעה למתח שנקבע מראש, זרם הטעינה פוחת במהירות ולאחר מכן מפסיק כדי להגן על הסוללה.
• סוללות-עופרת חומצה:הטעינה מחולקת למספר שלבים. החלק המסוכן ביותר הוא שמטעני חומצה-עופרת כוללים בדרך כלל שלב של "טעינה צפה". סוללות חומצה-עופרת דורשות זרם קטן ומתמשך כדי לשמור על מתח, אך סוללות ליתיום אינן יכולות לסבול את הלחץ הקבוע הזה, שעלול להוביל לטעינת יתר של התאים ולנזק.

2. "מצב דה-sulfation" קטלני

זה ההיבט המסוכן ביותר. מטעני חומצה מודרניים-עופרת מצוידים בפונקציית דה-סולפאציה דופק, השולחת פולסי מתח- גבוהים (לעיתים גבוהים כמו 15–16V או יותר) כדי לשחזר סוללות חומצה-עופרת.

• פולסי המתח הגבוה- הללו יכולים לפרוץ באופן מיידי את מעגלי ההגנה BMS (מערכת ניהול הסוללות) של סוללת הליתיום, ולגרום לרכיבים אלקטרוניים להישרף ולהשאיר את הסוללה ללא כל פונקציות הגנה.

3. סיכון לבריחה תרמית (סכנת בטיחות רצינית)

מכיוון שמטען-חומצה עופרת אינו נכבה לחלוטין לאחר שסוללת ליתיום נטענת במלואה (כיוון שהיא ממתינה להיכנס לשלב הטעינה הציפה), הסוללה נשארת תחת מתח גבוה למשך תקופה ממושכת. זה יכול לגרום להיווצרות ליתיום דנדריט בתוך הסוללה, ובמקרים חמורים עלול לגרום לבריחה תרמית, שעלולה להוביל לשריפה או אפילו פיצוץ.

סיכום והמלצה:

• השתמש תמיד במטען ייעודי:יש לטעון סוללות ליתיום (כגון LiFePO₄ או ליתיום טריני) באמצעות מטען שתוכנן במיוחד לכימיה של ליתיום.
• ודא דירוגי מתח:גם בעת שימוש במטען ליתיום, ודא שמתח המטען תואם בדיוק לחבילת הסוללות (למשל, 12V, 24V, 36V, או 48V).

טיפים:בפלטפורמות מסוימות, ייתכן שעדיין תראה מוצרי סוללות-עופרת מסויימים המסומנים כ"תואם לסוללות ליתיום." אולם טענה זו אינה מדויקת.

סוללות עופרת-חומצה וליתיום שונות מהותית באלגוריתמי טעינה, טווחי מתח ואסטרטגיות הגנה. ערבוב ישיר ביניהם יכול בקלותלהוביל לאי התאמה של פרמטרי טעינה. שימוש לרעה כזה הוא אחת הסיבות העיקריות לכך שסוללות ליתיום רבות מתיישנות בטרם עת או נכשלות!

CC/CV לעומת רב-שלב: הבנת אלגוריתמי טעינה

CC/CV תוכנן במיוחד עבור סוללות ליתיום, בעוד טעינה רב-שלבית מיועדת לסוללות חומצה-עופרת.

ערבוב של השניים הוא כמו חיבור מחשב שדורש ויסות מתח מדויק למקור מתח גבוה-לא יציב-זהו מתכון לאסון.

אלגוריתם טעינת סוללת ליתיום: CC/CV (זרם קבוע / מתח קבוע)

סוללות ליתיום הן רגישות ביותר ודורשות תהליך טעינה מדויק ביותר.

• שלב CC (זרם קבוע):כאשר מצב הטעינה של הסוללה נמוך, המטען מספק זרם קבוע. במהלך שלב זה, המתח עולה בהדרגה-בדומה למילוי מהיר של דלי ריק במים.
• שלב CV (מתח קבוע):ברגע שמתח הסוללה מגיע לגבול העליון שלו (לדוגמה, 4.2V לתא), המטען מפסיק להעלות את המתח ובמקום זאת שומר על מתח קבוע, בעוד זרם הטעינה הולך ומצטמצם לאט. כאשר הזרם יורד קרוב לאפס, הטעינה נפסקת לחלוטין.
• נקודת מפתח:לאחר שסוללת ליתיום טעונה במלואה, יש לנתק אותה מטעינה נוספת; יישום מתח רציף אינו מותר.

אלגוריתם טעינת סוללת עופרת-: טעינה מרובה-

סוללות-עופרת הן חזקות יחסית, אך הן סובלות מפריקה-עצמית, וזו הסיבה שנדרש תהליך טעינה מורכב יותר, מרובה-שלבים לתחזוקה.

שלב 1: כמות גדולה (טעינה נוכחית-גבוהה)

בדומה לשלב ה-CC, שלב זה טוען את הסוללה לקיבולת של כ-80%.

שלב 2: קליטה

בהשוואה לשלב קורות החיים, שלב זה מוסיף בהדרגה את הקיבולת שנותרה.

שלב 3: לצוף - מקור הסכנה

זה ההבדל העיקרי. לאחר שסוללת עופרת-חומצה טעונה במלואה, המטען לא נכבה. במקום זאת, הוא שומר על מתח נמוך יותר וממשיך לספק כוח. זה ידוע כטעינת ציפה, המשמשת לפיצוי על הפריקה-העצמית הטבעית של סוללות חומצה עופרת-.

שלב 4: שוויון (איזון / דה-סולציה) - הסיכון הקטלני

מטענים מסוימים מפעילים מעת לעת פולסים של מתח גבוה- כדי להסיר הצטברות סולפט על לוחות הסוללה.

קונפליקט הליבה: מדוע הם אינם ניתנים להחלפה

מדוע מצב דה-sulfation במטעני חומצת עופרת הורג סוללות ליתיום?

במילים פשוטות, "מצב דה-sulfation" מכונה "רוצח" עבור סוללות ליתיום מכיוון שהוא פולט פולסי מתח גבוהים- שסוללות ליתיום פשוט לא יכולות לעמוד בהן.

1. מהו מצב Desulfation? (ה"תרופה" לסוללות-עופרת חומצה)

עם הזמן, סוללות חומצה-עופרת מפתחות גבישי עופרת סולפט מוקשים על הלוחות (סולפטציה), מה שמפחית את קיבולת הסוללה. כדי להתמודד עם זה, מטעני חומצת עופרת- רבים מצוידים במצב של ניקוי גופה או תיקון.

• עִקָרוֹן:המטען פולט פולסי מתח-גבוהים-גבוהים (לעיתים עם מתחים מיידיים שמגיעים ל-16V, 20V או אפילו יותר) בניסיון לפרק את הגבישים באמצעות "רעידות חשמליות".

2. למה זה "רעל" לסוללות ליתיום?

המבנה והכימיה של סוללות ליתיום הופכים אותן לרגישות ביותר למתח. מצב דה-sulfation יכול להרוס סוללות ליתיום בשתי דרכים:

א. פירוק מיידי של BMS (מערכת ניהול סוללות)

בתוך כל סוללת ליתיום נמצא לוח הגנה (BMS). לרכיבים האלקטרוניים ב-BMS (כגון MOSFETs) יש אמגבלת מתח מדורג.

• תוֹצָאָה:פעימות המתח הגבוה-ממצב הפירוק-של מטען חומצה עופרת חורגים בהרבה מהסבילות של ה-BMS. זה כמו שנורה מדורגת ל-220V שנחשפת פתאום ל-1000V-ה-BMS תישרף באופן מיידי. ברגע שה-BMS נכשל, הסוללה מאבדת את טעינת היתר והגנת-הקצר, מה שהופך אותה למכשיר מסוכן ולא מוגן.

ב. נזק מאולץ למבנה הכימי של התא

לסוללות ליתיום יש מגבלות טעינה קפדניות מאוד (לדוגמה, אסור לתאים בודדים לעלות על 4.2V או 3.65V).

• תוֹצָאָה:גם אם ה-BMS ישרוד בנס, פעימות המתח הגבוה-מאלצות יוני ליתיום לפגוע באנודה במהירויות חריגות, מה שגורם להיווצרות שלליתיום דנדריטים (קוצים מתכתיים זעירים). דוקרנים אלה יכולים לנקב את המפריד בין האנודה לקתודה, מה שמוביל לקצר חשמלי פנימי,מה שעלול לעורר-הצתה עצמית או אפילו פיצוץ.

משתמשים רבים חושבים: "הטענתי אותו לזמן מה והסוללה לא התפוצצה, אז זה אמור להיות בסדר, נכון?"

האמת היא: הנזק הוא לעתים קרובות בלתי הפיך וסמוי.ייתכן שמצב דה-sulfation כבר הפך את ה-BMS לא יציב במיוחד או גרם נזק לתאים הפנימיים. האסון עשוי להתרחש רק במהלך הטעינה הבאה או אם הסוללה חווה הלם.

הסכנה של "טעינת ציפה" עבור תוחלת החיים של סוללת ליתיום

טעינת ציפההיא פעולה סטנדרטית עבור מטעני חומצת עופרת-, אך עבור סוללות ליתיום, היא פועלת כמו רעל כרוני, ומקצרת מהותית את תוחלת החיים של הסוללה.

מהי טעינת ציפה?

לסוללות-חומצה עופרת יש קצב פריקה עצמית- גבוהה יחסית. לכן, לאחר שהסוללה טעונה במלואה, מטען-חומצה עופרת אינו מנתק את החשמל. במקום זאת, היא שומרת על אזרם קטן ומתח קבועכדי להבטיח שהסוללה תישאר ב100% טעינה מלאה.

מדוע סוללות ליתיום לא צריכות טעינת ציפה?

לסוללות ליתיום יש כימיה יציבה מאוד וקצב פריקה עצמית-נמוך במיוחד. לאחר טעינה מלאה, הם אינם דורשים זרם נוסף כדי לשמור על הקיבולת שלהם.

עקרון הליתיום: הפסק לטעון פעם אחת מלאה (Cut-off).

שלושה נזקים מרכזיים של טעינת ציפה לסוללות ליתיום

א. פירוק אלקטרוליטים מואץ (פירוק כימי)

סוללות ליתיום הן הפגיעות ביותר כשהן טעונות במלואן (מתח גבוה). טעינת ציפה מאלצת את הסוללה להישאר במתח הניתוק המרבי לתקופות ממושכות.

• תוֹצָאָה:סביבת מתח גבוה-מתמשכת זו גורמת לאלקטרוליט הפנימי של הסוללה להתפרק כימית, לייצר גז ולהגביר את ההתנגדות הפנימית.זו הסיבה שסוללות ליתיום רבות בשימוש לרעה עם המטען הלא נכון מפתחות נפיחות ("נפיחות").

ב. צמיחה של דנדריטים ליתיום

תחת הלחץ המתמיד של טעינת ציפה, יוני ליתיום עשויים להצטבר על פני האנודה וליצור מחט-כמו גבישי מתכת הידועים בשם "דנדריטים ליתיום."

• תוֹצָאָה:גבישים חדים אלו יכולים לחדור בהדרגה את המפריד הפנימי של הסוללה. ברגע שהמפריד נפרץ, מתרחשים קצרים פנימיים, מה שגורם לבריחה תרמית ועלול לגרום לסוללהלהתלקח או להתפוצץ.

ג. צמצום חיי מחזור

אורך החיים של סוללת ליתיום נקבע על פי מחזורי הטעינה שלה. טעינת ציפה גורמת לסוללה לעבור שוב ושוב בין פריקות זעירות לבין טעינות מיקרו-.

• תוֹצָאָה:למרות שכל טעינה בודדת קטנה,תנודות קלות-לארוכות טווח אלו מדללות בהדרגה את החומרים הפעילים בתאים, מה שמוביל לאובדן קיבולת מהיר. סוללה שדורגה במקור ל-5 שנים עלולה לחוות ירידה משמעותית בטווח תוך 1-2 שנים עקב טעינת ציפה ממושכת.

הבדלים טכניים מרכזיים בין מטעני סוללות עופרת-לליתיום

השלכות ספציפיות של ערבוב מטענים שונים לסוללות

למען בטיחות הסוללה שלך, עבור מיד למטען LiFePO₄ ייעודי. [לחץ לצפייה בסדרה הייעודית של קופאו]

האם אתה יכול לטעון סוללת lifepo4 עם מטען סוללת ליתיום?

לא מומלץ לעשות זאת; יש להימנע מערבוב מטענים.

לַמרוֹתסוללת LiFePO4וסוללות ליתיום סטנדרטיות שתיהן שייכות למשפחת סוללות הליתיום, מאפייני המתח שלהן שונים באופן משמעותי.שימוש במטען שגוי עלול לגרום נזק לסוללה או למנוע טעינה מלאה.

1. ניתוק מתח לא תואם (הסיבה החשובה ביותר)

זהו הגורם הישיר לנזק לסוללה:

• סוללות ליתיום סטנדרטיות (לי-יון טרנרי):מתח טעינה מלא-לתא הוא בדרך כלל 4.2V.
• סוללות LiFePO₄:מתח טעינה מלא-לתא הוא בדרך כלל 3.65V.
• תוֹצָאָה:אם אתה משתמש במטען ליתיום סטנדרטי כדילטעון סוללת LiFePO₄, המטען ינסה לדחוף את המתח ל-4.2V, ולגרום לטעינת יתר חמורה. בעוד LiFePO₄ בטוח יחסית ואינו נוטה להתלקחות,טעינת יתר עלולה להוביל לנפיחות, לאובדן קיבולת מהיר, ואפילו לכשל מוחלט של הסוללה.

2. הבדלים מבניים בחבילות סוללות 12V

עבור ערכות סוללות נפוצות של 12V, התצורות הפנימיות שונות לחלוטין:

• 12V LiFePO4:מורכב בדרך כלל מ-4 תאים בסדרה (4S), עם מתח טעינה מלא- של 14.6V.
• ליתיום סטנדרטי 12V (לי-יון):מורכב בדרך כלל משלושה תאים בסדרה (3S), עם מתח טעינה מלא של 12.6V.

מצבים מביכים בעת ערבוב מטענים

• שימוש במטען 12.6V על סוללת 14.6V: הסוללה לעולם לא תיטען במלואה, בדרך כלל מגיע רק לכ-20%-30% מהקיבולת שלו.
• שימוש במטען 14.6V על סוללת 12.6V:הסוללה תהיה במתח יתר חמור, ואם ה-BMS (מערכת ניהול הסוללות) נכשל, קיים סיכון גבוה מאוד לשריפה.

3. הנטל על ה-BMS (מערכת ניהול סוללות)

למרות שלסוללות-איכות גבוהה יש BMS שיכול לנתק בכוח טעינת מתח יתר,BMS משמש כקו אחרון בטיחותי ואין להשתמש בו כבקר טעינה יומי.

• אילוץ מטען "להילחם" עם מתח החיתוך BMS לטווח ארוך מאיץ את ההזדקנות של רכיבי לוח ההגנה.
• ברגע שה-BMS נכשל והמטען חסר את מתח הניתוק הנכון, ההשלכות עלולות להיות הרות אסון.

מאמר קשור:

זמן תגובה של BMS הסבר: מהיר יותר זה לא תמיד טוב יותר

מהי מערכת ניהול הסוללות LiFePO4?

מדריך מקיף למפרטי טעינת חומצה- של LiFePO4 לעומת עופרת

תקציר: כיצד לבחור את מטען סוללת lifepo4 הנכון?

כדי להבטיח את הבטיחות שלסוללות LiFePO4 נטענות, בחירת מטען אינה קשורה רק לשאלה אם הוא יכול לטעון את הסוללה-זה קשורהאם המפרט שלו מדויק ותואם.

1. ודא שאלגוריתם הטעינה הוא CC/CV

סוללות LiFePO₄דורש היגיון טעינה של זרם קבוע / מתח קבוע (CC/CV).

• דְרִישָׁה:המטען חייב להיות מסוגל לנתק לחלוטין את הפלט ברגע שמגיעים למתח הניתוק, או להיכנס למצב תחזוקה מינימלי ביותר. אסור לכלול בו-פולסי "דה סולפטציה" במתח גבוה או שלבי "טעינה צפה" מתמשכים כמו מטען חומצה עופרת-.

2. ודא את מתח המוצא המדויק

• ערכת סוללות 12V (4S): תפוקת המטען חייבת להיות 14.6V
• ערכת סוללות 24V (8S): תפוקת המטען חייבת להיות 29.2V
• ערכת סוללות 36V (12S): תפוקת המטען חייבת להיות 43.8V
• ערכת סוללות 48V (16S): תפוקת המטען חייבת להיות 58.4V

פֶּתֶק:אפילו הבדל של 0.1V בטווח הארוך יכול להשפיעחיי סוללה lifepo4, כך שהמתח חייב להיות מותאם במדויק.

3. בחר את זרם הטעינה המתאים (אמפרז')

מהירות הטעינה תלויה בזרם.מומלץ לפעול לפי ההנחיות של 0.2C עד 0.5C.

• תַחשִׁיב:עבור סוללה בקיבולת 100Ah, זרם הטעינה המומלץ הוא 20A (0.2C) עד 50A (0.5C).
• עֵצָה:זרם גבוה מדי עלול לגרום לחימום יתר ולקצר את חיי הסוללה, בעוד שזרם נמוך מדי יגרום לזמני טעינה ארוכים מדי.

💡 3 טיפים "מהמורות-להימנעות" בעת רכישת מטען סוללות Lifepo4

• בדוק את התווית:העדיפו מוצרים המסומנים בבירור כ-"LiFePO₄ Charger" על המעטפת. הימנע מתוויות "מטען ליתיום" גנריות.
• בדוק את התקע ואת הקוטביות:ודא שהמחבר של המטען (למשל, תקע אנדרסון, מחבר תעופה, קליפ תנין) תואם את הסוללה שלך, ולעולם אל תהפוך את המסוף החיובי והשלילי.
• בדוק את המאוורר והקירור:עבור מטענים-בהספק גבוה, בחר בדגם מארז אלומיניום-עם מאוורר קירור פעיל לפעולה יציבה ובטוחה יותר.

הבחירה הטובה ביותר היא תמיד המטען המקורי שסופק על ידי יצרן הסוללות. סוללות Copow LiFePO₄ מגיעות עם מטענים שתוכננו במיוחד עבורן.