Сколько служит аккумулятор LiFePO4

В паспорте ячейки LiFePO4 стоит 4 000–8 000 циклов. Цикл — это полный заряд и разряд, а заканчивается ресурс не поломкой: батарея просто держит меньше — 80 или 70 % от новой. Разберём, откуда берутся эти числа и что на них влияет сильнее всего.

Что написано в даташитах

Даташиты EVE, как на странице ячейки LiFePO4. Испытания при полном размахе 2,5–3,65 В и токе 0,5C. Конец ресурса — 80 % ёмкости, у MB31 — 70 %.

Что такое цикл и конец ресурса

Один цикл — это полный разряд и заряд. Два раза по половине ёмкости — тоже один цикл: ресурс считают в эквивалентных полных циклах.

Конец ресурса — не поломка. Когда ёмкость упала до 80 %, батарея работает дальше, просто где было 100 А·ч, остаётся 80. В описаниях наших батарей мы пишем 3000–6000 циклов — с запасом на условия, которые хуже лабораторных.

Сколько это лет

Если батарея проходит полный цикл каждый день, как в доме без сети или на солнечной станции, 4 000 циклов — это около 11 лет, 6 000 — около 16 лет.

Если батарея работает реже — лодка по выходным, резерв на случай отключений, — циклов хватит на десятилетия. Тогда срок определяет не их число, а возраст батареи и условия, в которых она живёт: литий стареет и без работы.

Глубина разряда: влияет, но слабо

У свинцовых батарей ресурс сильно зависит от глубины разряда, поэтому их разряжают наполовину. У LiFePO4 эта зависимость слабая. В исследовании Sandia (Preger et al., 2020) ячейки LFP почти три года гоняли в окнах 0–100, 20–80 и 40–60 % заряда. По оценке авторов, LFP выдерживают 2 500–9 000 эквивалентных циклов до 80 % ёмкости, причём большинство ячеек к концу испытаний до этой черты так и не дошли. При 25 °C окно 20–80 % дало почти то же, что полный размах 0–100 %. Авторы прямо пишут, что NMC и NCA от глубины разряда зависят сильнее, чем LFP.

Держать LiFePO4 строго в середине ради ресурса почти бессмысленно. В другой работе (Naumann и др., 2020) неглубокие циклы в середине заряда дали неожиданно заметную, хотя частично обратимую потерю ёмкости. Плата защиты и так не даст разрядить ячейку ниже 2,5 В. Если хочется запаса, производитель LF280K рекомендует окно 10–90 %.

Температура важнее глубины

Жара съедает ресурс заметно сильнее: по тем же даташитам при 45 °C ячейки выдерживают в 2–2,4 раза меньше циклов, чем при 25 °C. В исследовании Sandia ячейки LFP при 15 °C старели медленнее, чем при 25 °C, а при 25 °C — медленнее, чем при 35 °C.

Отсюда практика: батарею не ставят у печки, в моторный отсек и на солнце. Холод при разряде не вредит, но заряжать на морозе нельзя: при 0 °C допустимый ток заряда по даташитам — ноль.

Как продлить жизнь батареи

• Ставить в прохладном месте, без нагрева выше 35–40 °C.
• Заряжать при 0…+45 °C, на морозе — только с платой, которая сначала греет ячейки.
• Брать ёмкость с запасом по току: ресурс в даташите посчитан при токе 0,5C, а не на пределе ячейки.
• Следить, чтобы группы не расходились: балансир или Smart-плата покажет каждую группу.
• На долгое хранение оставлять примерно наполовину заряженной и раз в несколько месяцев проверять напряжение — таблица напряжений.

Для сравнения: свинцовый AGM выдерживает 300–500 циклов при разряде наполовину. Как это пересчитать в рубли за киловатт-час — в статье AGM или LiFePO4.