Karta katalogowa baterii LiFePO4: specyfikacja i zastosowania

Pytanie

karta katalogowa bateri LiFePO4

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Nie istnieje jedna „uniwersalna” karta katalogowa baterii LiFePO₄ – każdy producent publikuje własny arkusz danych dla danego modelu (np. EVE LF280K 280 Ah, CATL LF105 105 Ah, Victron 12 V 200 Ah).
• Aby pobrać konkretny PDF, musisz znać: producenta, oznaczenie modelu oraz – w przypadku całych pakietów – konfigurację (np. 16 S 48 V 100 Ah).
• Poniżej znajdziesz:
  • linki do aktualnych kart katalogowych,
  • typową strukturę arkusza danych,
  • przykładowe parametry trzech popularnych ogniw/pakietów,
  • wytyczne, jak czytać i stosować te informacje w praktyce.

Szczegółowa analiza problemu

1. Struktura typowej karty katalogowej LiFePO₄

1. Dane identyfikacyjne
   – producent, oznaczenie modelu, typ obudowy (cylindryczna / pryzmatyczna / pouch).

2. Parametry elektryczne (25 °C o ile nie wskazano inaczej)
   – napięcie nominalne 3,20 V ± 2 % (na ogniwo),
   – napięcie końca ładowania 3,60–3,65 V,
   – napięcie odcięcia rozładowania 2,50–2,80 V,
   – pojemność nominalna (Ah) przy 0,2 C,
   – prądy: standardowy i maks. ładowania / rozładowania (ciągły i impulsowy),
   – rezystancja wewnętrzna (AC 1 kHz) [mΩ],
   – energia właściwa [Wh kg⁻¹ / Wh l⁻¹].

3. Żywotność i warunki pracy
   – liczba cykli do 80 % SoH przy określonym DoD i prądach,
   – kalendarzowa trwałość,
   – zakres temperatur: ładowanie (0 ÷ 45 °C), rozładowanie (-20 ÷ 60 °C), składowanie.

4. Bezpieczeństwo i BMS
   – zalecenia CC-CV, limity napięcia/temperatury,
   – ochrona nad-/pod-napięciowa, termiczna, OCP, balansowanie.

5. Parametry mechaniczne
   – wymiary, masa, typ zacisków, moment dokręcania, stopień IP.

6. Charakterystyki graficzne
   – krzywe rozładowania w funkcji prądów i temperatur,
   – OCV vs SOC,
   – spadek pojemności i wzrost Ri w czasie.

7. Certyfikaty i normy
   – UN 38.3, IEC 62619, UL 1973/9540A, CE, RoHS.

2. Przykładowe rzeczywiste dane (2024 r.)

3. Jak interpretować kluczowe pojęcia

• C-rate = prąd [A] / pojemność [Ah].
• DoD – Depth of Discharge: 80 % DoD = 20 % SOC pozostaje w ogniwie.
• OCV – napięcie przy otwartym obwodzie; dla LiFePO₄ jest płaskie 3,30 ± 0,05 V od ~20 % do 90 % SOC – stąd bez BMS nie ocenimy precyzyjnie stanu naładowania.

4. Projektowanie pakietu – przykład

System PV 48 V / 5 kW: potrzebne 16 S × 280 Ah.
• Prąd falownika 5 kW/48 V ≈ 105 A → 0,38 C; LF280K spełnia 1 C, więc OK.
• Ładowanie: bulk 56,8 V (3,55 V/ogniwo), float 54 V.
• BMS: OVP 3,60 V, UVP 2,80 V, temp. odcięcia ≤ 55 °C, czujnik na ogniwo + grzałka ≤ 0 °C.
• Marginesy 0,05 V na ogniwo i 10 °C redukują stręs termiczny → + 20 % cykli.

Aktualne informacje i trendy

• 2023–2024: dominacja ogniw pryzmatycznych 280–305 Ah (EVE LF280K, CATL 302 Ah) w magazynach energii i camper-vanach.
• Wysokomocowe cylindry 4680 LiFePO₄ (20–25 Ah) testowane w e-motoryzacji.
• Rozwój chemii LFMP (LiFeMnPO₄) – wyższa gęstość energii przy zachowaniu bezpieczeństwa LFP.
• Standaryzacja interfejsów CAN/RS485 w pakietach „rack mount” 48 V 100 Ah ułatwia skalowanie do MWh.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego 3,65 V, a nie 4,2 V? Fosforan żelaza stabilizuje strukturę katody, co ogranicza napięcie, ale niemal eliminuje runaway termiczny (> 270 °C vs ≈ 160 °C dla NMC).
• Płaska krzywa napięciowa = stała moc inwertera, ale konieczność dokładnego balansowania – stąd BMS z aktywnym balanserem (≥ 5 A) zalecany dla dużych banków.
• Wzrost Ri o 100 % = utrata ~20 % dostępnej mocy; monitoruj rezystancję co 6–12 msc metodą AC 1 kHz / EIS.

Aspekty etyczne i prawne

• Transport: UN38.3 obowiązkowy dla każdej przesyłki; brak certyfikatu = zatrzymanie na granicy.
• Recykling Li Fe P O₄ jest prostszy (brak niklu/kobaltu), ale w UE wciąż < 10 % trafia do recyklera – planowana dyrektywa BatReg 2027 podniesie wymagany odzysk Li do 50 %.
• BHP: ładowanie < 0 °C bez ogrzewania = ryzyko metalicznego litu → mikro-zwarcia, możliwy pożar opóźniony (hours-days).

Praktyczne wskazówki

1. Pobierz oryginalny PDF bezpośrednio ze strony producenta (unikaj „przepisanych” arkuszy z marketplace).
2. Ustaw ładowarkę: CC ≤ 0,5 C, CV 3,45-3,55 V cell (jeśli priorytet to żywotność) lub 3,60-3,65 V (jeśli priorytet to pojemność).
3. Regularnie loguj temperaturę i skoryguj prądy: redukuj 50 % przy > 45 °C.
4. Co 6 msc wykonaj pełny cykl diagnostyczny 0 %–100 % przy 0,2 C i zaktualizuj SoH w BMS/EMS.
5. Parowanie ogniw: różnica pojemności < 2 %, Ri < 10 % – inaczej wzrośnie dryft.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Rynek zalany klonami EVE/CATL bez śladu weryfikacji; przed zakupem żądaj numeru partii + świadectwo UN38.3 + wynik testu impedancji.
• Parametry „200 Ah 6000 cykli” przy 25 °C mogą spaść o 40 % przy 40 °C; projektowanie bez analizy profilu temperatury = skrót do degradacji.

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu niskotemperaturowego ładowania podgrzewanego (self-heating cell) na retencję Li.
• Modelowanie starzenia (DFN + SEI) specyficzne dla LFP, weryfikacja z EIS.
• Standaryzacja komunikacji pakiet-inwerter (SUNSPEC BMS).
• Recyrkulacja ciepła (heat-pipe) w dużych szafach bateryjnych.

Krótkie podsumowanie

Karta katalogowa LiFePO₄ to kluczowe źródło: określa absolutne granice napięcia, prądu i temperatury, definiuje oczekiwaną żywotność oraz wymogi certyfikacyjne. Aby ją pozyskać, wskaż dokładny model; w projektowaniu trzymaj się wartości z datasheetu z odpowiednim marginesem (≈ 5 % napięcia, 20 % prądu, 10 °C). Aktualny trend to duże ogniwa pryzmatyczne ≥ 280 Ah i pakiety 48 V z interfejsem CAN; przyszłość – LFMP i integracja bezpośrednia z systemami PV.