Şarj Akımı Nedir?
Müşteri, 1C'de şarj edip edemeyeceklerini soran bir teknik özellik sayfasıyla gelir. Yapabilirsiniz. Ancak 1C bir tavsiye değil tavandır. Pek çok insan bu ayrımı anlamıyor ya da anlıyor ama umursamıyor. Ta ki pil erken bitene ve birisinin neyin yanlış gittiğini açıklaması gerekene kadar.
Şarj akımı, elektriği aküye ne kadar hızlı aktardığınızdır. Amper. Amplifikatörlere tek başına bakmak işe yaramaz, kapasite ile ilişkiyi görmeniz gerekir. 100Ah pil 100A'de 1C'dir, teorik olarak bir saatte dolar. 50A'da bu 0,5C'dir, iki saat. 2600mAh değerinde bir 18650 hücre, 0,5C, 1,3A anlamına gelir. C-oran, farklı boyutlu pilleri eşit düzeyde karşılaştırmanın endüstri standardı yoludur.
Çoğu lityum pil, günlük kullanım için 0,5C'de gayet iyi çalışır. Forklift akülerini, 1C şarj nedeniyle çok sayıda paketin öldüğünü görecek kadar uzun süre üretiyoruz. 1C'nin işe yaramadığını söylemiyorum, kısa vadede sorun değil, ancak dört veya beş yüz döngüden sonra fark ortaya çıkıyor. 0,5C'lik paketler hâlâ güçlü çalışıyor, 1C'lik paketlerin kapasitesi ise şimdiden düşüyor. Kimyayı istediğiniz kadar açıklayabilirsiniz, insanlar kendi filolarının verilerini görmeden buna inanmazlar.
Bu neden oluyor? Lityum iyonlarının şarj sırasında anottaki grafit katmanlarına eklenmesi gerekir. Akım çok yüksek, iyonlar içeri girecek kadar hızlı sıralanamıyor, bunun yerine metalik lityum olarak yüzeyde birikiyorlar. Metalik lityum dendritlere dönüşüyor, ayırıcıyı delip geçiyor, dahili kısa devre oluyor, termal kaçak oluyor. Akü fabrikası olayları artık birkaç ayda bir haber oluyor. Genellikle birden fazla neden vardır ancak şarj sorunları, temel neden analizinde üreticilerin kabul etmekten daha sık ortaya çıkar.
Lityum pil şarjının üç aşaması vardır.
Sektördeki herkes bunu biliyor ama herkes üçüne de dikkat etmiyor.
Ön-şarj
3V'un altındaki voltaj, tam akımla vuramazsınız. Anot malzemesinin yapısı derin deşarjdan sonra kararsız hale gelir, akımın içeri girmesi geri dönüşü olmayan hasara neden olur. Ön-şarj aşaması normal akımın yaklaşık %10'unu kullanır ve voltajı yavaş yavaş yeniden yükseltir. Voltaj eşiğin üzerine çıkana kadar belki 0,05C. Birçok ucuz şarj cihazı bunu tamamen atlıyor. Pil tüm kış boyunca ısıtılmamış bir depoda duruyor, voltaj 2-bir noktaya düşüyor, bahar geliyor ve birisi pili tam akımla doğrudan prize takıyor. Altı ay sonra sorunlar ortaya çıkmaya başlıyor. Bu modeli her yıl kuzeydeki müşterilerimizden görüyoruz. Aynı konuşma, aynı sonuç.
Sabit Akım
Sabit akım aşaması ağır yükü kaldırır. Gerilim yükselirken akım sabit kalır; 0,5C sizi iki saatten kısa bir sürede yaklaşık %80'e çıkarır. Enerjinin çoğunun girdiği yer burasıdır. Bu kısım hakkında açıklanacak pek bir şey yok, beklediğiniz gibi çalışıyor.
Sabit Gerilim
Sabit voltaj aşaması insanların atlamayı sevdiği aşamadır. Gerilim tavana ulaştıktan sonra-NMC gibi üçlü kimyalar için hücre başına 4,2V, LFP için 3,65V akımın kendi kendine azalması gerekir. Gerilim sabit kalır, hücre dolmaya yaklaştıkça akım düşer, 0,01C civarında sonlanır. Bu 2600mAh 18650 için bu, en sonunda yaklaşık 26mA anlamına gelir. Bu aşama yaklaşık bir saat sürer. Saati izlerken forkliftin tekrar yere indirilmesine ihtiyaç duyduğunuzda bu aşama kısa kesilir. Sonuç ya %10-15 oranında eksik şarj olmuş ya da daha fazla kapasiteyi zorlamaya çalışan katodu strese sokmuşsunuz. İkisi de iyi değil ama yine de insanlar bunu yapıyor.
Sıcaklık Faktörü
Sıcaklık bazı şeyleri değiştirir. Soğuk elektrolit viskozdur ve iyonlar iyi hareket etmez. Oda sıcaklığında iyi çalışan aynı 0,5C, lityum kaplamanın donma noktasının altına düşmesine neden olabilir. Soğuk hava depoları ve soğutmalı depo uygulamaları, dahili ısıtma sistemli akülere ihtiyaç duyar. Şarj akımını kabul etmeden önce hücreleri en az 5 dereceye kadar ısıtın. Müşteriler, piller erken bitene kadar ısıtmanın gereksiz bir maliyet olduğunu düşünüyor. Sonra gelip neden kimsenin onları uyarmadığını soruyorlar. Biz onları uyardık. Teknik özellikler sayfasında çalışma sıcaklığı aralığının belirtilmesinin bir nedeni var.
LFP, suiistimalleri üçlüden daha iyi ele alıyor; bu da, malzeme taşıma konusunda şu anda hakim olmasının bir nedeni. Bazı hücreler 15C şarj için derecelendirilmiştir. Üstesinden gelebilmek, bunu yapması gerektiği anlamına gelmez. Karşılaştırma testleri yaptık, 1C ve 0,5C uzun süreli şarj, iki yıla eşdeğer bisiklet kullanımı. Sıcaklığın ne kadar iyi kontrol edildiğine bağlı olarak kapasite farkı %8-12 idi. Felaket değil ama filo değiştirme maliyetlerine baktığınızda bu gerçek bir para.
Operasyonel Tehlike
Sürekli olarak ortaya çıkan bir diğer konu ise şarj cihazı eşleştirmesidir. 200Ah için tasarlanmış 0,5C şarj cihazı 100A çıkış sağlar. 100Ah'lik yedek aküyü değiştirin ve isteseniz de istemeseniz de aniden 1C'de olursunuz. Ekipman yükseltmeleri ve pil değiştirme sırasında her zaman olur. Hiç kimse şarj cihazının yeni pakete uygun olup olmadığını kontrol etmiyor. Pil, çalışmayana kadar iyi çalışır.
Forklift aküsü işinde bir söz vardır; akü maliyeti kamyonun tamamının %30'udur. OSHA'nın şarj alanları, 1910.178, hidrojen havalandırması, göz yıkama istasyonları, asit sızıntısı elleçleme gereksinimleri için özel düzenlemeleri vardır. Kurşun-asit döneminde şarj sırasında hidrojen gazı birikmesi patlayıcı olduğundan bunlar zorunluydu. Lityum çağında hidrojen sorunu ortadan kalktı ancak termal kaçak riski sadece şekil değiştirdi. Farklı tehlike, yine de dikkat edilmesi gerekiyor.
Şarj akımı, teknik özellikler sayfasındaki yalnızca bir sayıdır. Bunun arkasında pilinizin ne kadar dayanacağı ve bir şeylerin zamanından önce ters gidip gitmediği yer alır. Ekipmanı belirlerken seçimi doğru yapın; sorunlar ortaya çıktıktan sonra pilleri değiştirmekten daha ucuzdur.
