Смешивание разных типов аккумуляторных элементов LiFePO4 в одной батарее:

Допустимо или рисковано?

Смешивать различные литиевые аккумуляторные элементы не рекомендуется, даже если химический состав полностью одинаковый. Причина в том, что смешивание может непредсказуемо повлиять на характеристики и безопасность литий-ионной батареи. Это краткий ответ, а подробности читайте ниже.

Экологическая безопасность LiFePO4 батарей

Влияние смешивания аккумуляторных элементов на LiFePO4 батарею

Производительность любой литий-ионной батареи зависит от ее типа, напряжения, емкости, марки, конструкции, возраста. Использование разных по характеристикам ячеек вносит хаос в конструкцию. Кроме того, судить о надежности системы нужно по самому слабому компоненту.

Причины, по которым смешивание нежелательно:

Форма элементов бывает цилиндрической, призматической, пакетной. При этом напряжение, емкость, скорость разряда и заряда могут быть одинаковыми. Если смешать «цилиндры» с «призматиками», то изменится распределение тепла, а также устойчивость к вибрациям, ударам, внутреннему давлению. В итоге литий-ионная батарея потеряет преимущества, которые дают цилиндрические или призматические ячейки, но обретет все их недостатки.
Химический состав разных аккумуляторов LiFePO4 может иметь незначительные, но важные изменения. Многие производители добавляют в электролит присадки, влияющие на термостойкость, проводимость, стойкость к образованию дендритов, срок службы. Состав, толщина активного материала электродов могут влиять на плотность энергии, удельную мощность.

Между аккумуляторными элементами разных марок могут быть различия на 5–10%, хотя номинальные характеристики указаны одинаковые. Поэтому не стоит смешивать продукцию разных производителей, брендов, марок. «Сильные» ячейки всегда будут ограничиваться более «слабыми». Со временем разница между ними усугубится, что приведет к нестабильности всей системы, проблемам с безопасностью.
Также опасно сочетать новые и бывшие в употреблении аккумуляторы, даже одной марки и совпадающие по номинальным характеристикам. После многократного использования старого аккумуляторного элемента его параметры ухудшаются, ведь с возрастом он деградирует. В итоге один деградировавший компонент может отрицательно повлиять на работу всей литий-ионной батареи.

Призматические и цилиндрические элементы

При последовательном или последовательно-параллельном соединении ячейка меньшей емкости разрядится и зарядится быстрее, чем соседняя ячейка большей емкости. При разрядке и зарядке это грозит тем, что плата BMS отключит LiFePO4 батарею раньше срока.

Последовательное соединение ячеек аккумуляторной батареи

При параллельном соединении аккумуляторы разной емкости заряжать можно, при условии, что остальные параметры одинаковые. Для примера возьмем два резервуара для воды одинаковой высоты, но разной ширины, которые параллельно соединены между собой трубками и одновременно наполняются водой. В итоге они наполнятся водой до одного уровня. Так происходит и с аккумуляторами.

Параллельное соединение ячеек аккумуляторной батареи

Сравнение тяговых литиевых батарей на призматических и цилиндрических элементах

Выводы

Мы выяснили, почему не рекомендуется объединять различные LiFePO4 аккумуляторы. При сборке или ремонте нужно использовать элементы одинаковых форм, размеров, типов, марок, емкостей, напряжений, возраста. Иногда учитывают даже номер партии, поскольку не у всех производителей качество стабильное. Если ячейки будут неодинаковыми, то самым очевидным последствием станет несоответствие литий-ионной батареи вашим ожиданиям. Кроме того, снизиться срок службы, появятся проблемы со стабильностью питания вашего оборудования.

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog.

Темы этой статьи:

Тяговые АКБ

Литий-ионные АКБ

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 09 декабря 2022