Тест на выживание LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
Дата: 30.03.2013
Раздел: Обзоры и тесты


Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650 "на выживание" от инженеров NASA. Проверка как ведет себя аккумулятор при перезарядах, разрушениях, перегревах, коротких замыканиях и т.д. В общем, издевались как могли.







Представляем Вашему статью на основе вольного перевода статьи от NASA по тестированию LiFePo4 аккумуляторов размера 18650. Поскольку NASA проверяло эти аккумуляторы "для себя", то и "поиздевалось" над ними как могло, проверяя в самых экстремальных режимах. Ну, а нам это как раз и интересно.

Введение.

Тестируемые аккумуляторы - ячейки компании А123, LiFePo4 структуры.
Модель - APR18650M1A.
Масса - 39.26 г. (92Вт/кг).
Диапазон рабочих напряжений от 2 В до 3.6 В.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Тесты.

1. Зависимость ёмкости от количества циклов.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
 
 
 

Как видно, после 450 циклов при токе разряда 1С и зарядном 1.8С ёмкость упала всего на 1%.

После 174 циклов при разряде 10С и заряде 1.8С падение ёмкости 5%.

После 103 циклов при разряде 20С и заряде 1.8С падение ёмкости 17%.

После 104 циклов при разряде 27С и заряде 1.8С падение ёмкости 28%.

2. Следующий тест будет проверкой, как быстро изнашиваются LiFePo4 аккумуляторы при зарядке повышенным током.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650
Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

 

Как видим, при токе зарядки равном 10С, емкость снизилась на 46% за 108 циклов.

При токе зарядки равном 22.7С, емкость снизилась на 50% через 76 циклов.

3. Следующий тест - влияние температуры на выходное сопротивление и ёмкость.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Как видим, при температурах ниже нуля, идет резкий рост выходного сопротивления аккумулятора. При повышенных температурах выходное сопротивление меняется мало.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650 

Ёмкость при минус 30 градусах Цельсия снижается более чем вдвое.

Далее исследуем, как будут себя вести аккумуляторы при различных экстремальных воздействиях.

1. Проверка работы при повышенном давлении.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650 

Потеря герметичности для аккумуляторов размера 18650 произошла при давлении около 500psi или 34 атмосферы, взрыв при давлении около 800psi или 54 атмосферы.

2. Эмуляция внутреннего короткого замыкания.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650 

Температура поднялась не выше 110 гр.С.
При аналогичном тесте аккумуляторов размера 26650 температура не поднималась выше 85 гр.С.

3. Поджаривание аккумуляторов.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650 

Что видим на графике.
Разрушение (выдавливание внутренностей) произошло при температуре около 150...160 гр.С.
При этом, напряжение на аккумуляторе практически не падало.
Даже после разрушения аккумулятора температура не поднималась выше 200гр.С, кроме одного экземпляра, где было 280 гр.С.

4. Внешняя закоротка аккумулятора.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Напряжение после закоротки упало примерно до 1В и держалось таким около 25 секунд. При этом ток в момент включения был 125А, в дальнейшем около 85А в течение этих 25 сек. Затем напряжение и ток, естественно, упали до нуля - аккумулятор разрядился.
При этом температура не поднялась выше 125 гр.С. и аккумулятор не был разрушен.
Т.е. тест прошел.

5. Тест на перезаряд.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Аккумулятор вначале был заряжен до 3.6В, а затем в него начали "пихать" ток 1.1А до тех пор пока он не вышел из строя.
Как видим, напряжение на аккумуляторе при явном перезаряде поднялось до 5В (при норме 3.65В) и держалось на таком уровне достаточно долго. В это время росла температура, максимальное значение которой составило около 70 гр.С.
Отказ аккумулятора произошел в виде разрыва цепи (скачек напряжения на графике) и прекращения заряда.
При этом обычно происходит срыв верхней крышки аккумулятора.

При зарядке последовательной пачки из нескольких аккумуляторов возможен не только срыв крышки, но и разрушение корпусов аккумуляторов. Вероятность этого тем больше, чем больше ток перезаряда.
Ниже пример для ячейки размером 26650.
 
Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

Ниже пример последовательного разрушения пачки из семи аккумуляторов.

Тестирование LiFePo4 аккумуляторов размера 18650

 

Заключения.
1. Были проверены аккумуляторы А123 в разных условиях.
2. Ячейки работали хорошо, за исключением работы при температуре минус 30гр.С.
3. В экстренных условиях ячейки можно сверхбыстро заряжать и разряжать.
4. Ячейки достаточно терпимы к перезаряду.
5. Ячейки могут разбрызгивать электролит при потере герметичности при перезаряде.
6. Выделяют много дыма при "поджаривании".
7. Температура взрыва превышает температуру срыва клапана примерно в 1.5 раза.


Источник.

Performance and Safety Evaluation of High-rate 18650 Lithium IronPhosphate Cells

Вообще, исходник отсюда, но сайт может не открываться.






Автор: Носов Николай                               30.03.13

Все статьи на сайте разрешены к копированию, но с обязательным указанием ссылки на нас www.mobipower.ru.






Реклама:





Это статья с сайта: Всё о мобильной энергии - солнечные батареи и другая электроника для туристов
http://www.mobipower.ru

URL этой статьи:
http://www.mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=517