Hvad er ladestrøm?
Kunden dukker op med specifikationsark og spørger, om de kan oplade ved 1C. Det kan du. Men 1C er et loft, ikke en anbefaling. Mange mennesker får ikke denne sondring, eller de får den, men er ligeglade. Indtil batteriet dør tidligt, og nogen skal forklare, hvad der gik galt.
Ladestrøm er, hvor hurtigt du skubber strøm ind i batteriet. Ampere. At se på forstærkere alene er nytteløst, du skal se sammenhængen med kapacitet. 100Ah batteri ved 100A er 1C, teoretisk fuldt ud på en time. Ved 50A er det 0,5C, to timer. En 18650 celle vurderet til 2600mAh, 0,5C betyder 1,3A. C-rate er industristandardmetoden til at sammenligne batterier i forskellige størrelser på lige fod.
De fleste lithium-batterier klarer sig fint ved 0,5C til daglig brug. Vi har lavet gaffeltruckbatterier længe nok til at se masser af pakker dræbt af 1C-opladning. Ikke at sige, at 1C ikke kan fungere, på kort sigt er det fint, men efter fire eller fem hundrede cyklusser viser forskellen sig. 0,5C-pakkerne kører stadig stærkt, 1C-pakkerne falder allerede i kapacitet. Du kan forklare kemien alt, hvad du vil, folk tror ikke på det, før de ser dataene fra deres egen flåde.
Hvorfor sker dette? Lithium-ioner skal indskydes i grafitlagene på anoden, når de oplades. For høj strøm kan ioner ikke stille sig hurtigt nok til at komme ind, de hober sig op på overfladen som metallisk lithium i stedet. Metallisk lithium vokser til dendritter, stikker gennem separatoren, intern kortslutning, termisk løbsk. Batterifabrikshændelser kommer nu i nyhederne med få måneders mellemrum. Der er normalt flere årsager, men opladningsproblemer dukker oftere op i grundårsagsanalysen, end producenter kan lide at indrømme.
Lithium batteriopladning har tre trin.
Alle i branchen ved dette, men ikke alle er opmærksomme på alle tre.
Forud-opladning
Spænding under 3V, du kan ikke ramme den med fuld strøm. Anodens materialestruktur bliver ustabil efter dyb afladning, og at tvinge strøm ind forårsager irreversibel skade. For-opladningstrinet bruger omkring 10 % af normal strøm, bringer langsomt spændingen op igen. Måske 0,05C indtil spændingen kommer over tærskelværdien. Mange billige opladere springer dette helt over. Batteriet står hele vinteren i et uopvarmet lager, spændingen falder til 2-noget, foråret kommer, og nogen sætter det direkte i stikkontakten med fuld strøm. Seks måneder senere begynder problemer at dukke op. Vi ser dette mønster hvert år fra nordlige kunder. Samme samtale, samme resultat.
Konstant Strøm
Konstant strømtrin gør det tunge løft. Strømmen forbliver fast, mens spændingen stiger, 0,5C får dig til omkring 80 % på under to timer. Det er her, det meste af energien går ind. Ikke meget at forklare om denne del, den fungerer som du ville forvente.
Konstant spænding
Konstant spændingstrin er, hvad folk kan lide at springe over. Efter at spændingen rammer loftet-4,2V pr. celle for ternære kemier som NMC, skal 3,65V for LFP-strøm aftage af sig selv. Spændingen holder konstant, strømmen falder, når cellen nærmer sig fuld, terminering ved omkring 0,01C. For den 2600mAh 18650 betyder det omkring 26mA til allersidst. Denne fase tager cirka en time. Når du holder øje med uret og har brug for gaffeltrucken tilbage på gulvet, bliver denne fase afbrudt. Resultatet er enten 10-15 % underopladet, eller også stresser du katoden ved at forsøge at tvinge mere kapacitet ind. Det er heller ikke godt, men folk gør det alligevel.
Temperaturfaktor
Temperaturen ændrer tingene. Kold elektrolyt er tyktflydende, ioner bevæger sig ikke godt. Samme 0,5C, der fungerer fint ved stuetemperatur, kan forårsage lithiumplettering under frysepunktet. Anvendelser til køle- og kølelager kræver batterier med indbyggede varmesystemer. Varm cellerne op til mindst 5 grader, før de accepterer ladestrøm. Kunder mener, at opvarmning er unødvendige omkostninger, indtil batterierne dør tidligt. Så kommer de og spørger, hvorfor ingen advarede dem. Vi advarede dem. Specifikationsarket siger driftstemperaturområde af en grund.
LFP håndterer misbrug bedre end ternært, hvilket er en del af grunden til, at det dominerer inden for materialehåndtering nu. Nogle celler er klassificeret til 15C opladning. Kan klare det betyder ikke, at man skal gøre det. Vi kørte sammenligningstests, 1C vs 0,5C langtidsopladning, to års tilsvarende cykling. Kapacitetsforskellen var 8-12% afhængig af hvor godt temperaturen blev kontrolleret. Ikke katastrofalt, men det er rigtige penge, når du ser på omkostningerne ved flådeudskiftning.
Operationel fare
Et andet problem, der dukker op konstant, er opladermatchning. 0,5C opladeren bygget til 200Ah udgange 100A. Skift et 100Ah erstatningsbatteri ud, og pludselig er du ved 1C, uanset om du havde tænkt dig det eller ej. Sker hele tiden under udstyrsopgraderinger og batteriudskiftninger. Ingen tjekker, om opladeren stadig passer til den nye pakke. Batteriet virker fint, indtil det ikke gør det.
Der er et ordsprog i gaffeltruckbatteribranchen, at batteriomkostningerne er 30 % af hele lastbilen. OSHA har specifikke regler for opladningsområder, 1910.178, krav til brintventilation, øjenskyllestationer, håndtering af syrespild. Bly-æraen, disse var obligatoriske, fordi opbygning af brintgas under opladning er eksplosiv. Brintproblemet i lithiumtiden forsvandt, men risikoen for løb af termisk løb har lige ændret form. Anden fare, kræver stadig opmærksomhed.
Ladestrøm er kun et tal på specifikationsarket. Bagved står, hvor længe dit batteri holder, og om noget går galt, før det burde. Få valget rigtigt, når du specificerer udstyr, billigere end at udskifte batterier efter problemer viser sig.
