Les batteries LiFePO4, un type de batterie rechargeable lithium-ion, utilisent du fer dans la cathode. Elles sont largement considérées comme le choix le plus sûr et le plus populaire pour les systèmes d'énergie solaire en raison de leur longue durée de vie en cycle, de leur haute densité énergétique et de leurs caractéristiques de sécurité améliorées. La tension nominale d'une seule cellule LiFePO4 est d'environ 3,2 volts. La tension des cellules LiFePO4 varie en fonction de leur état de charge. Une tension plus élevée dans les batteries LiFePO4 permet un stockage d'énergie plus important et une capacité globale améliorée.

La tension d'une cellule LiFePO4 complètement chargée se situe généralement entre 3,4 et 3,6 volts, tandis que la tension d'une cellule complètement déchargée peut être d'environ 2,5 à 2,8 volts. Ainsi, la plage de tension de fonctionnement est assez étroite, ce qui contribue à maintenir un fonctionnement stable et sûr. Il est important de surveiller de près la tension pour éviter la surcharge ou la décharge excessive, ce qui peut entraîner une réduction de la durée de vie de la batterie ou des dommages.

Détermination de l'état de charge (SOC) avec des graphiques de tension

La tension de la batterie LiFePO4 (phosphate de fer au lithium) est un bon indicateur de son état de charge (SOC), mais les changements de tension ne sont significatifs qu'au tout début et à la fin de son cycle de décharge. Une cellule LiFePO4 complètement chargée se situe généralement autour de 3,65 V, tandis qu'une cellule complètement déchargée est proche de 2,5 V. Pendant la plage intermédiaire de sa décharge, la tension reste relativement stable, ce qui rend un graphique de tension essentiel pour estimer avec précision le SOC.

• Plage intermédiaire stable :D'environ 20 % à 90 % de SOC, la tension d'une cellule LiFePO4 reste assez constante, généralement entre 3,0 V et 3,5 V.
• Tension élevée à pleine charge :La tension monte à environ 3,65 V lorsque la batterie est complètement chargée.
• Basse tension à l'état déchargé :Lorsque la batterie se décharge complètement, la tension chute rapidement à environ 2,5 V ou moins.

Pourquoi un graphique de tension est important

• Estimation du SOC :En comparant la tension mesurée à un graphique de tension LiFePO4, vous pouvez déterminer le SOC approximatif de la batterie, comme indiqué dans le tableau ci-dessus.
• Surveillance de l'état de la batterie :Le graphique aide les utilisateurs à comprendre les performances et l'état de la batterie.
• Prévention des dommages :La surveillance de la tension permet d'éviter la surcharge ou la décharge excessive, ce qui peut réduire la durée de vie de la batterie ou causer des dommages.

Le graphique de tension LiFePO4 est un outil crucial pour comprendre les niveaux de charge, les performances et l'état des batteries au phosphate de lithium-ion. Il montre la plage de tension, de complètement chargée à déchargée, vous aidant à déterminer l'état de charge (SoC) actuel de vos batteries. En utilisant ce graphique, vous pouvez évaluer les performances, assurer une utilisation optimale et prolonger la durée de vie de la batterie.

Tensions de charge en masse, de maintien et d'égalisation LiFePO4

La charge correcte de ces batteries nécessite des niveaux de tension spécifiques pour la charge en masse, la charge de maintien et l'égalisation, assurant ainsi une santé et des performances optimales de la batterie. Voici un aperçu de ces niveaux de tension :

Tension de charge en masse

La tension de charge en masse est la tension initiale et la plus élevée appliquée pendant le processus de charge. Pour les batteries LiFePO4, cette tension se situe généralement entre 3,6 et 3,8 volts par cellule. Ce niveau de tension est utilisé pour charger rapidement la batterie jusqu'à ce qu'elle atteigne environ 80 % à 90 % de sa capacité totale.

Tension de maintien

Une fois que la batterie atteint un certain niveau de charge pendant la phase de charge en masse, la tension de charge est abaissée à la tension de maintien. Pour les batteries LiFePO4, cette tension de maintien est généralement d'environ 3,3 à 3,4 volts par cellule. Cette tension réduite maintient la batterie complètement chargée sans risque de surcharge, prolongeant ainsi sa durée de vie et prévenant les dommages potentiels.

Tension d'égalisation

L'égalisation équilibre la charge entre les cellules individuelles d'un bloc-batterie, ce qui est essentiel pour les systèmes LiFePO4 multi-cellules afin de garantir que chaque cellule est complètement chargée. La tension d'égalisation pour les batteries LiFePO4 est généralement réglée légèrement au-dessus de la tension de charge standard, autour de 3,8 à 4,0 volts par cellule. Cette tension plus élevée aide toutes les cellules à atteindre la pleine charge et empêche les déséquilibres de capacité.

Comment la tension affecte-t-elle les performances de la batterie LiFePO4 ?

La tension joue un rôle crucial dans les performances des batteries au phosphate de fer au lithium (LiFePO4) de diverses manières importantes :

Capacité et densité énergétique

La tension a un impact significatif sur la capacité et la densité énergétique des batteries LiFePO4. Fonctionnant à une tension nominale de 3,2 V, inférieure à celle des autres types de lithium-ion, ces batteries ont une densité énergétique légèrement réduite. Cependant, elles sont connues pour maintenir une capacité stable sur une large plage de tensions de fonctionnement.

Puissance de sortie

La tension détermine la capacité de sortie de puissance des batteries. Les batteries à tension plus élevée peuvent fournir plus de puissance, ce qui est essentiel pour les applications à haute puissance telles que les véhicules électriques et les outils électriques. Étant donné que les batteries LiFePO4 ont une tension inférieure à celle des autres chimies lithium-ion, elles peuvent avoir besoin de plus de cellules en série pour atteindre la tension requise pour certaines utilisations.

Caractéristiques de charge

La tension d'une batterie LiFePO4 affecte son comportement de charge. Ces batteries maintiennent une tension relativement stable pendant la charge, ce qui les distingue des autres chimies lithium-ion qui peuvent subir des fluctuations de tension plus importantes. Cette stabilité rend les batteries LiFePO4 plus faciles à gérer.

Sécurité et stabilité

Le niveau de tension d'une batterie LiFePO4 améliore considérablement sa sécurité et sa stabilité. Connues pour leur stabilité thermique et chimique exceptionnelle, ces batteries fonctionnent à une tension inférieure à celle des chimies lithium-ion à tension plus élevée. Cette tension plus faible minimise le risque d'emballement thermique et améliore la sécurité globale pendant l'utilisation.

En résumé, la tension joue un rôle crucial dans la détermination des attributs de performance des batteries LiFePO4, impactant leur capacité, leur densité énergétique, leur puissance de sortie, leur comportement de charge et leurs caractéristiques de sécurité. Comprendre l'influence de la tension sur les batteries LiFePO4 est essentiel pour la conception et l'optimisation des systèmes utilisant ces batteries, tels que les véhicules électriques, les solutions de stockage d'énergie renouvelable et l'électronique portable.