Литий-железо-фосфатные аккумуляторы LiFePO4

Производим и поставляем литий-железо-фосфатные аккумуляторы LiFePO4: цилиндрические ячейки 2–3 Ач и призматические 54–206 Ач, сборки на 12, 24 и 48 В, платы BMS и зарядные устройства к ним. Работаем с юрлицами, отгружаем партиями, на каждую даём паспорт качества и сертификат.

  • Ресурс по паспорту конкретной модели
  • −20 °C нижняя граница разряда цилиндрических моделей
  • 12 месяцев гарантии
  • Полный цикл — от разработки до серийного выпуска

Как выбрать LiFePO4

Три вопроса определяют выбор: какое напряжение нужно системе, сколько энергии она должна запасать и какой ток снимать в пике.

ЗадачаНапряжениеЁмкостьЧто брать
Домашний накопитель48 В100–300 Ачсборка 16S на призматических ячейках
Складская техника24–80 В200–600 Ачтяговая сборка с BMS
ИБП и телеком48 В50–200 Ачстоечная сборка 19″
Своя сборка3,2 В2–206 Ачячейки + BMS + шины

Чем LiFePO4 отличается от других литиевых

ПараметрLiFePO4NMCLTO
Циклов2000–3000 (до 12 000 у призматических ESS)500–1500до 20 000
Безопасностьвысокая, не горитсредняявысокая
Плотность энергиисредняявысокаянизкая
Разряд на морозедо −20 °Cдо −20 °Cдо −30 °C
Цена за Вт·чнизкаясредняявысокая

Для стационарного накопления и техники LiFePO4 выигрывает по стоимости владения: служит в 3–4 раза дольше NMC при сопоставимой цене за киловатт-час. Нужен мороз ниже −20 °C или десятки тысяч циклов — смотрите литий-титанатные LTO.

Подобрать по параметру

Форм-фактор
Ёмкость
Напряжение

Показаны все 4

Ячейки LiFePO4 в каталоге

Как рассчитать батарею под свою задачу

Расчёт идёт от нагрузки к ячейке. Ампер-часы задают только запас энергии; условия работы задают ток и температура, поэтому подбор начинается с них, а ёмкость считается последней.

  1. Напряжение системы

    Номинал ячейки LiFePO4 — 3,2 В, верхний порог 3,65 В, нижний зависит от модели: в паспортах представленных здесь ячеек это 2,5 В при температуре выше 0 °C. Число ячеек в последовательной цепи обозначают буквой S: 4S даёт 12,8 В, 8S — 25,6 В, 16S — 51,2 В. В системы «48 В» ставят 16S: в конце заряда 58,4 В, при отсечке 2,5 В на ячейку — 40 В, и весь этот диапазон попадает в рабочее окно инвертора. У 15S номинал те же 48 В, но нижняя точка опускается до 37,5 В, и инвертор отключится раньше, чем батарея действительно разрядится.

  2. Энергия за один цикл

    Сложите мощность всех потребителей и умножьте на время автономной работы. Если нагрузка меняется, считайте по суточному профилю, а не по пиковой мощности — иначе батарея получится вдвое больше нужной.

  3. Глубина разряда и потери

    LiFePO4 спокойно работает на 80–90 % глубины разряда, но паспортный ресурс всегда указан для конкретной глубины. Добавьте КПД преобразователя (0,90–0,95) и запас на старение: к концу срока службы ячейка отдаёт 80 % от начальной ёмкости, и система должна остаться работоспособной именно в этой точке, а не в день покупки.

  4. Проверка по току

    Допустимый ток указывают в единицах C — долях ёмкости в час. Ячейка на 100 А·ч с допуском 1C отдаёт 100 А длительно. В паспорте режимов обычно несколько, поэтому для выбранной модели нужно сверить длительный и пиковый ток. Разделите мощность нагрузки на напряжение батареи, отдельно посчитайте пусковой ток двигателей и сравните с нужной строкой паспорта. Если пик выше — берут либо ячейку с большей токоотдачей, либо параллельную цепь.

  5. Проверка по температуре

    Смотрят не на температуру склада, а на температуру в месте установки. Разряжать LiFePO4 можно от −20 °C, а вот заряжать — только в плюс: у представленных цилиндрических моделей заряд допускается от 0 °C. Для призматической модели границу сверяют по её паспорту. Если батарея стоит на улице, в расчёт закладывают подогрев, запрет заряда по датчику или другую химию.

  6. Конфигурация и BMS

    Результат записывают как xSyP: столько-то ячеек последовательно, столько-то цепей параллельно. Плату BMS подбирают по длительному току разряда с запасом 20–30 % и по числу каналов балансировки, равному числу ячеек в цепи.

Пример: накопитель для цеха, 3 кВт на 4 часа

Энергия за цикл: 3 000 Вт × 4 ч = 12 000 Вт·ч.

С учётом КПД инвертора 0,92 и глубины разряда 0,85 батарея должна вмещать 12 000 / (0,92 × 0,85) ≈ 15 300 Вт·ч.

У ячейки 206 А·ч номинал 3,22 В: одна цепь 16S запасает около 10,6 кВт·ч. Нужны две параллельные цепи, то есть 16S2P и 412 А·ч.

Ток нагрузки: 3 000 / 48 ≈ 63 А. На каждую из двух параллельных цепей приходится около 31,5 А, или 0,15C на ячейку. Допустимый длительный ток нужно подтвердить паспортом конкретной партии.

Итог: 16S2P на призматических ячейках 206 А·ч, BMS на 100–150 А. Запас энергии около 21,2 кВт·ч; при глубине разряда 0,85 и КПД инвертора 0,92 нагрузке достанется около 16,6 кВт·ч.

Тот же расчёт наоборот — по имеющейся батарее — показывает, сколько она реально проработает: умножьте ёмкость на напряжение, возьмите 85 % и разделите на мощность нагрузки.

Что входит в сборку и что можно взять отдельно

Батарея — это не только ячейки. Половина отказов приходится не на них, а на обвязку: слабый контакт на шине, BMS не по току, отсутствие поджатия призматических ячеек.

  • Ячейки, подобранные в группу. Не просто нужного номинала, а с близкой фактической ёмкостью и внутренним сопротивлением — почему это критично, разобрано ниже.
  • Плата BMS. Контроль напряжения каждой ячейки, отключение при переразряде, перезаряде, перегреве и коротком замыкании, балансировка. Ставится по длительному току, а не по пиковому.
  • Межэлементные соединения и силовые шины. Сечение под расчётный ток, затяжка моментом, заданным производителем ячейки: перетяжка повреждает резьбу в крышке, недотяжка увеличивает переходное сопротивление и нагрев.
  • Корпус с поджатием. Призматические ячейки LiFePO4 в ходе работы «дышат», и производители задают усилие сжатия пакета. Без обжима ресурс падает, а корпус ячейки деформируется.
  • Датчики температуры на ячейках и на силовых соединениях, заведённые в BMS.
  • Защита и коммутация: предохранитель, контактор или разъединитель, силовой разъём под задачу.

Поставляем в трёх видах: россыпью — ячейки с паспортом партии, если сборку вы делаете сами; комплектом — подобранные ячейки, BMS, шины и крепёж под вашу конфигурацию; готовой батареей — собранной, испытанной и с протоколом. Отдельно поставляем платы BMS и комплектующие.

Входной контроль: как ячейка попадает в сборку

Ячейки одной партии различаются по фактической ёмкости, и в сборке этот разброс определяет результат: в последовательной цепи через все ячейки идёт один ток, поэтому первая дошедшая до нижнего порога останавливает разряд всей батареи, а первая дошедшая до верхнего — прекращает заряд. Ёмкость сборки равна ёмкости худшей ячейки, а не средней.

Поэтому каждая партия проходит через нашу лабораторию.

  • Фактическая ёмкость. Полный цикл заряд-разряд на стенде в заданном режиме; в паспорт партии вносится измеренное значение.
  • Внутреннее сопротивление. Определяет нагрев и просадку напряжения под нагрузкой. Ячейка с сопротивлением выше соседей будет греться сильнее и состарится первой.
  • Саморазряд. Ячейки выдерживают и повторно измеряют напряжение холостого хода: аномальная просадка — признак внутреннего дефекта, такую ячейку в сборку не ставят.
  • Подбор в группы. Из партии формируют группы с близкими ёмкостью и сопротивлением, и в одну батарею идут ячейки только из одной группы.

Результаты складываются в паспорт качества на партию. Это тот же порядок работы, что и в наших собственных разработках, — испытательная база у нас своя, а не арендованная под конкретный заказ. Как это выглядит на практике.

Замена свинцовой батареи: как пересчитать ёмкость

Самая частая ошибка при переходе — брать литий той же ёмкости, что стоял свинец. Ампер-часы у них считаются одинаково, а отдаются по-разному.

  • Свинцовый аккумулятор разряжают не глубже 50 % — иначе ресурс падает в разы. Литиевый штатно отдаёт 80–90 %.
  • Паспортную ёмкость свинец показывает только при малом токе. При разряде за час доступная ёмкость падает на 30–40 % (эффект Пейкерта), у LiFePO4 потеря единицы процентов.
  • Напряжение свинца проседает по мере разряда, и оборудование начинает работать хуже задолго до конца разряда. У LiFePO4 разрядная кривая почти плоская — техника работает одинаково до конца.
Было (свинец)Реально доступноЛитий той же полезной ёмкости
100 А·ч AGMоколо 40 А·ч50–60 А·ч LiFePO4
200 А·ч AGMоколо 80 А·ч100–120 А·ч LiFePO4
2 × 200 А·чоколо 160 А·ч200 А·ч LiFePO4

Что ещё меняется при переходе:

  • Зарядное устройство. Профиль для свинца с длительным дозарядом постоянным напряжением литию вреден. Нужен режим CC/CV с отсечкой 3,65 В на ячейку и прекращением заряда по спаду тока.
  • Вес. Литиевая батарея легче примерно втрое. В складской технике это плюс не всегда: у погрузчика батарея работает противовесом, и разницу компенсируют балластом — учитывается при подборе тяговой сборки.
  • Габарит. При равной полезной ёмкости литиевая батарея занимает меньше места, поэтому в штатный лоток её устанавливают с проставками и креплением под новый габарит.

Заряд, эксплуатация и хранение

Заряд

Штатный профиль — CC/CV: сначала постоянный ток до напряжения 3,65 В на ячейку, затем постоянное напряжение до тока отсечки 0,01C. В паспорте наших цилиндрических ячеек 18650 и 21700 стандартный ток заряда 0,5C. Заряд бо́льшим током оплачивается ресурсом, а выигрыш во времени невелик: основное время всё равно уходит на завершающую стадию при постоянном напряжении.

Балансировка идёт в верхней части заряда, поэтому батарею, которая обычно работает в диапазоне 20–80 %, раз в месяц полезно заряжать до конца и давать BMS выровнять ячейки.

Температура

Разряд допустим от −20 °C — таков нижний предел в паспортах наших ячеек, и при отрицательных температурах доступная ёмкость снижается. Заряд — только в плюс: для представленных цилиндрических моделей нижняя граница 0 °C. Для призматических моделей сверяйте границу по паспорту. При заряде на морозе на аноде растёт металлический литий, ячейка теряет ёмкость необратимо, и внешне это никак не проявляется до отказа. Если техника ночует на улице, вариантов три: подогрев батареи, занос в тепло на время заряда или блокировка заряда по датчику температуры в BMS.

Хранение

Хранят при 30–50 % заряда. По паспорту допустимый диапазон хранения — от −20 до +25 °C при влажности не выше 75 % и сроке до 12 месяцев; при более высокой температуре срок сокращается до месяца. Полностью заряженная батарея на хранении стареет быстрее, полностью разряженная за счёт собственного потребления BMS уходит в глубокий разряд. Раз в полгода батарею проверяют и при необходимости дозаряжают до того же уровня.

Что сокращает срок службы

  • Заряд при отрицательной температуре — необратимая потеря ёмкости.
  • Постоянная работа на токах выше паспортных: перегрев ускоряет старение даже без срабатывания защиты.
  • Долгое хранение в полностью заряженном состоянии.
  • Глубокий разряд «в ноль» и последующее длительное хранение в этом состоянии.
  • Ячейки с разной фактической ёмкостью в одной цепи — батарея стареет по худшей.
  • Отсутствие обжима у призматических ячеек и слабая затяжка клемм.

Где применяют LiFePO4

Химия выигрывает там, где батарея работает каждый день и должна прожить годы, а вес и объём не являются главным ограничением.

  • Складская техника. Погрузчики, ричтраки, штабелёры: батарея дозаряжается в перерывах вместо замены, обслуживание и долив воды не нужны, зарядная комната освобождается.
  • Поломоечные машины. Ровное напряжение до конца смены — щётки и всасывание работают одинаково и на первом, и на последнем часу.
  • Накопители энергии. Ежедневный цикл заряд-разряд, тысячи циклов, безопасное поведение при перегреве — то, что нужно стационарной установке.
  • Источники бесперебойного питания. Стоечные сборки на 48 В, срок службы кратно выше свинцовых, меньше места в стойке.
  • Электротранспорт и спецтехника. Когда важнее ресурс и стоимость киловатт-часа, а не предельная плотность энергии.
  • ЖКХ и городская инфраструктура. Резервное питание оборудования, работа в неотапливаемых помещениях, длинные интервалы между обслуживанием.

Если задача в этот список не попадает, это не значит, что химия не подходит: решает режим работы, а не отрасль. Опишите условия — посчитаем.

Термины и обозначения

Обозначения, которые встречаются в паспортах, спецификациях и в наших расчётах.

C, ток в единицах C
Доля ёмкости в час. Для ячейки на 100 А·ч ток 1C равен 100 А, 0,5C — 50 А. В этих единицах задают допустимые токи заряда и разряда.
SOC, степень заряда
Сколько процентов ёмкости осталось. Определяется по напряжению и подсчёту отданных ампер-часов.
DOD, глубина разряда
Какую часть ёмкости отбирают за цикл. Чем она меньше, тем больше циклов выдержит батарея.
xSyP
Схема сборки: x ячеек последовательно (задают напряжение), y таких цепей параллельно (задают ёмкость).
BMS
Система управления батареей: следит за каждой ячейкой, отключает батарею при выходе за пределы и балансирует ячейки между собой.
Балансировка
Выравнивание напряжений ячеек. Пассивная сжигает излишек на резисторе, активная перекачивает заряд в отстающую ячейку.
Циклический ресурс
Число полных циклов до падения ёмкости до 80 % от начальной. Указывается вместе с условиями: токами, температурой и глубиной разряда.
Внутреннее сопротивление
Определяет просадку напряжения и нагрев под нагрузкой. Растёт по мере старения ячейки и служит признаком её состояния.

Документы на продукцию

На каждую отгружаемую партию предоставляем комплект документов: для промышленной закупки это обязательное условие.

  • Паспорт качества с фактическими параметрами партии
  • Сертификат соответствия
  • Технические условия
  • Datasheet с разрядными кривыми
Нужен комплект до заказа? Вышлем в течение рабочего дня, чтобы снабжение и технадзор согласовали поставку заранее.
Запросить документы

Условия поставки

Цена за партиюрассчитываем индивидуально, от 10 шт. действует оптовая сетка
Оплатабезналичный расчёт для юрлиц, счёт на оплату
Доставкапо России транспортными компаниями, самовывоз со склада в Москве
Срокисо склада — сразу, под заказ — по согласованию
Гарантия12 месяцев на всю продукцию
Производствополный цикл: от разработки до серийного выпуска

Вопросы и ответы

Чем LiFePO4 лучше свинцового аккумулятора?

Служит в 5–10 раз дольше, не требует обслуживания и долива, заряжается быстрее и допускает дозарядку в перерыв. Весит примерно втрое меньше при той же ёмкости. Дороже на старте, дешевле за срок службы.

Можно ли заменить свинцовую батарею на литиевую без переделок?

В большинстве случаев да, если совпадают напряжение и габарит. Менять нужно зарядное устройство: для LiFePO4 нужен профиль CC/CV с другим напряжением отсечки. Подберём совместимое.

Какая ёмкость нужна под мою задачу?

Считается от суточного потребления и требуемого запаса. Пришлите параметры нагрузки — рассчитаем и предложим конфигурацию.

Работаете ли с юрлицами и по тендерам?

Да. Отгружаем по счёту, даём полный пакет закрывающих документов, участвуем в тендерных процедурах.

Что входит в сборку кроме ячеек?

Плата BMS с балансировкой, силовые шины, корпус, разъёмы под задачу. Можем поставить как готовую сборку, так и отдельные компоненты.

Даёте ли паспорт и сертификат?

Да, на каждую партию. Паспорт содержит фактические измеренные параметры, а не типовые из даташита.

Сколько ячеек нужно на 12, 24 и 48 вольт?

Номинал ячейки 3,2 В, поэтому 12 В — это 4 ячейки последовательно (12,8 В), 24 В — 8 ячеек (25,6 В), 48 В — 16 ячеек (51,2 В). Схему 15S под 48 В берут редко: к концу разряда напряжение уходит ниже рабочего окна большинства инверторов.

Можно ли соединять ячейки разной ёмкости или разного возраста?

В одной последовательной цепи — нет. Через все ячейки идёт один ток, и слабейшая останавливает и заряд, и разряд: ёмкость батареи станет равна ёмкости худшей ячейки. Ячейки подбирают в группы по фактической ёмкости и внутреннему сопротивлению.

Какой ток заряда считается нормальным?

Стандартный режим по паспорту — 0,5C, быстрый — 1C: для ячейки на 100 А·ч это 50 и 100 А. Заряжать бо́льшим током можно, но выигрыш во времени невелик — основное время уходит на завершающую стадию, — а ресурс расходуется быстрее.

Что будет, если зарядить батарею на морозе?

На аноде начнёт расти металлический литий, и ячейка необратимо потеряет ёмкость. Внешне это никак не проявится до отказа. Если техника стоит на улице, нужен подогрев батареи либо запрет заряда по датчику температуры в BMS.

Как хранить батарею, если объект законсервирован?

При 30–50 % заряда. Паспортный диапазон хранения — от −20 до +25 °C при сроке до 12 месяцев. Полностью заряженная батарея на хранении стареет быстрее, полностью разряженная за счёт собственного потребления BMS уходит в глубокий разряд. Раз в полгода — проверка и дозаряд.

Нужно ли поджимать призматические ячейки?

Да. В работе они меняют толщину, и производитель задаёт усилие сжатия пакета. Без обжима ресурс падает, а корпус ячейки со временем деформируется. В наших сборках поджатие заложено в конструкцию корпуса.

Как перевозят литиевые аккумуляторы?

Это опасный груз класса 9, номера ООН 3480 и 3481. Перевозят при частичном заряде, обычно не выше 30 %, в таре, исключающей замыкание выводов, с маркировкой на грузовом месте. Для авиа и международных направлений требуется протокол испытаний по UN 38.3.

Заинтересовались?

Рассчитаем батарею под вашу задачу

Инженер разберёт режим работы, габариты и бюджет — и вернётся с конкретным решением, а не с прайсом.

  1. 1 Звонок в течение дня Уточняем ток, ёмкость, условия эксплуатации
  2. 2 Расчёт и КП за 3 дня Схема, компоновка, ресурс и цена серии
  3. 3 Опытный образец Испытываем у вас, дорабатываем, запускаем серию
Ольга Лаврентьева +7 981 740-33-51
Что вы оснащаете
Прикрепить ТЗ или чертёж — PDF, DWG, XLSX
Есть подробное ТЗ — Заполнить опросный лист