Hva er ladestrømmen?
Kunden dukker opp med spesifikasjonsark og spør om de kan lade ved 1C. Du kan. Men 1C er et tak, ikke en anbefaling. Mange mennesker får ikke denne forskjellen, eller de får den, men bryr seg ikke. Helt til batteriet dør tidlig og noen må forklare hva som gikk galt.
Ladestrøm er hvor raskt du skyver strøm inn i batteriet. ampere. Å se på forsterkere alene er ubrukelig, du må se forholdet til kapasitet. 100Ah batteri ved 100A er 1C, teoretisk fullt på én time. Ved 50A er det 0,5C, to timer. En 18650-celle vurdert til 2600mAh, 0,5C betyr 1,3A. C-rate er bransjestandard måte å sammenligne forskjellige størrelser på batterier på lik linje.
De fleste litiumbatterier klarer seg fint ved 0,5C for daglig bruk. Vi har laget gaffeltruckbatterier lenge nok til å se mange pakker drept av 1C-lading. Sier ikke at 1C ikke kan fungere, på kort sikt er det greit, men etter fire eller fem hundre sykluser viser forskjellen seg. 0,5C-pakkene kjører fortsatt sterkt, 1C-pakkene har allerede redusert kapasitet. Du kan forklare kjemien alt du vil, folk tror det ikke før de ser dataene fra sin egen flåte.
Hvorfor skjer dette? Litiumioner må interkalere inn i grafittlagene på anoden under lading. For høy strøm kan ikke ioner stille seg raskt nok til å komme inn, de hoper seg opp på overflaten som metallisk litium i stedet. Metallisk litium vokser til dendritter, stikker gjennom separatoren, intern kortslutning, termisk løping. Batterifabrikkhendelser kommer nå i nyhetene med noen måneders mellomrom. Vanligvis flere årsaker, men ladeproblemer dukker opp i rotårsaksanalysen oftere enn produsenter liker å innrømme.
Lading av litiumbatteri har tre trinn.
Alle i bransjen vet dette, men ikke alle tar hensyn til alle tre.
Forhåndslading.-
Spenning under 3V, du kan ikke treffe den med full strøm. Anodens materialstruktur blir ustabil etter dyp utladning, å tvinge inn strøm forårsaker irreversibel skade. For-ladetrinn bruker omtrent 10 % av normal strøm, og bringer spenningen sakte opp igjen. Kanskje 0,05C til spenningen kommer over terskelverdien. Mange billige ladere hopper over dette helt. Batteriet står hele vinteren i et uoppvarmet lager, spenningen faller til 2-noe, våren kommer og noen kobler det rett inn med full strøm. Seks måneder senere begynner problemer å dukke opp. Dette mønsteret ser vi hvert år fra nordlige kunder. Samme samtale, samme resultat.
Konstant strøm
Stadig med konstant strøm gjør de tunge løftene. Strømmen forblir fast mens spenningen stiger, 0,5C får deg til omtrent 80 % på under to timer. Det er her mesteparten av energien går inn. Ikke mye å forklare om denne delen, den fungerer slik du forventer.
Konstant spenning
Stadium med konstant spenning er det folk liker å hoppe over. Etter at spenningen treffer taket-4,2V per celle for ternære kjemier som NMC, må 3,65V for LFP-strøm avta av seg selv. Spenningen holder seg jevn, strømmen synker når cellen nærmer seg full, terminering ved rundt 0,01C. For den 2600mAh 18650 betyr det omtrent 26mA helt på slutten. Dette stadiet tar omtrent en time. Når du ser på klokken og trenger gaffeltrucken tilbake på gulvet, blir denne fasen avkortet. Resultatet er enten 10-15 % underladet eller du stresser katoden og prøver å tvinge inn mer kapasitet. Ingen av delene er bra, men folk gjør det likevel.
Temperaturfaktor
Temperaturen endrer ting. Kald elektrolytt er viskøs, ioner beveger seg dårlig. Samme 0,5C som fungerer fint ved romtemperatur kan forårsake litiumbelegg under frysepunktet. Kjølelager og kjølelagerapplikasjoner trenger batterier med innebygde varmesystemer. Varm opp cellene til minst 5 grader før de aksepterer ladestrøm. Kunder mener oppvarming er unødvendig kostnad inntil batteriene dør tidlig. Så kommer de og spør hvorfor ingen advarte dem. Vi advarte dem. Spesifikasjonsarket sier driftstemperaturområde av en grunn.
LFP håndterer misbruk bedre enn ternært, noe av hvorfor det dominerer i materialhåndtering nå. Noen celler vurdert for 15C lading. Kan håndtere det betyr ikke at man skal gjøre det. Vi kjørte sammenligningstester, 1C vs 0,5C langtidslading, to års tilsvarende sykling. Kapasitetsforskjellen var 8-12 % avhengig av hvor godt temperaturen ble kontrollert. Ikke katastrofalt, men det er ekte penger når du ser på utskiftingskostnader for flåten.
Operasjonell fare
Et annet problem som dukker opp hele tiden er ladertilpasning. 0,5C-laderen bygget for 200Ah gir ut 100A. Bytt inn et 100Ah erstatningsbatteri og plutselig er du på 1C enten du hadde tenkt det eller ikke. Skjer hele tiden under utstyrsoppgraderinger og batteribytte. Ingen sjekker om laderen fortsatt passer for den nye pakken. Batteriet fungerer fint til det ikke gjør det.
Det er et ordtak i gaffeltruckbatteribransjen, batterikostnaden er 30 % av hele lastebilen. OSHA har spesifikke forskrifter for ladeområder, 1910.178, krav til hydrogenventilasjon, øyeskyllestasjoner, håndtering av syresøl. Bly-tid, disse var obligatoriske fordi oppbygging av hydrogengass under lading er eksplosiv. Hydrogenproblemet forsvant i litiumtiden, men risikoen for løping av termisk flykt endret bare form. Annen fare, trenger fortsatt oppmerksomhet.
Ladestrøm er bare et tall på spesifikasjonsarket. Bak er hvor lenge batteriet varer og om noe går galt før det burde. Få valget riktig når du spesifiserer utstyr, billigere enn å bytte batterier etter at problemer dukker opp.
