Wybór ładowarki ma kluczowe znaczenie dla szybkości ładowania i trwałości akumulatora. Wybór między szybkim a powolnym ładowaniem również wpływa na ten aspekt pielęgnacji akumulatora.
Należy unikać przeładowywania akumulatora! Przeładowanie może przyspieszyć przedwczesne starzenie się akumulatora, a nawet doprowadzić do niekontrolowanego wzrostu temperatury.
Ładowarki
Akumulatory litowe stosowane w rowerach elektrycznych, hulajnogach lub samochodach elektrycznych wymagają szczególnej ostrożności podczas ładowania. Zbyt długie pozostawienie ich podłączonych do źródła zasilania może spowodować ich przeładowanie, a nawet wybuch – dlatego należy podłączać je tylko wtedy, gdy jest to konieczne, i nigdy nie pozostawiać ich bez nadzoru na dłużej niż kilka godzin.
Akumulatory litowe wymagają bardzo niskiego natężenia ładowania, aby zapobiec przeładowaniu i zagrożeniu pożarowemu; natężenie to nie może być wyższe niż to, które pozwala osiągnąć poziom naładowania 80%. Daje to elektrodom czas na wchłonięcie jonów litu do warstw grafitu bez przeciążenia ładunkiem wynikającym z szybkiego ładowania, takiego jak 4C lub 10C; choć szybsze ładowanie może nadal sprawdzać się w niektórych zastosowaniach, to jednak znacznie skraca żywotność akumulatora.
Ładowarka powinna być starannie zaprojektowana pod kątem każdego typu akumulatora, który ma ładować, i wyposażona w mikroprocesor umożliwiający analizę stanu akumulatora oraz określenie jego zdolności do przyjęcia pełnego naładowania. Dzięki temu ładowarka może odpowiednio dostosować prąd ładowania i zapobiec przeładowaniu; niektóre akumulatory posiadają wbudowane obwody zabezpieczające, które zapobiegają przeładowaniu.
Aby zapewnić optymalną trwałość, akumulatory używane regularnie należy przechowywać w zakresie od 40% do 70% ich pojemności. Aby przywrócić rozładowany akumulator do tego poziomu naładowania, wystarczy ładować go przez 60 minut.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracowali anodę do akumulatora litowo-jonowego, którą można naładować do 80 procent w mniej niż godzinę. Wykorzystali w jej składzie mieszankę cząstek o różnej wielkości oraz przestrzenie między nimi, aby uzyskać coś, co serwis TechXplore opisuje jako “niezwykle dużą powierzchnię”. Ponadto podczas produkcji zastosowano specjalne zabiegi ogrzewania i chłodzenia, aby zminimalizować ekspozycję anody na wysokie temperatury i skrócić czas jej przebywania w takich warunkach do absolutnego minimum – co zapowiada znaczną oszczędność czasu podczas ładowania samochodów elektrycznych, przenośnych urządzeń elektronicznych lub innych urządzeń zasilanych bateryjnie.
Baterie
Lit stanowi integralny składnik akumulatorów litowych ze względu na swoją niewielką masę, wysoki potencjał elektrochemiczny oraz szybki transfer elektronów – cechy, które pozwalają uzyskać większą gęstość mocy na jeden zestaw akumulatorów przy zachowaniu mniejszych rozmiarów. Lit dominuje obecnie w produkcji akumulatorów ze względu na swoją dostępność i koszty; jednak w ciągu ostatnich kilku lat akumulatory sodowo-jonowe poczyniły szybkie postępy jako tańsze alternatywy w wielu zastosowaniach.
W ostatnim czasie w całym kraju doszło do pożarów spowodowanych przez akumulatory wielokrotnego ładowania, w tym do jednego zdarzenia w czerwcu, w wyniku którego zginęły cztery osoby w sklepie z rowerami elektrycznymi w Nowym Jorku. Badania wskazują jednak, że wiele jednostek straży pożarnej nie posiada odpowiedniego przeszkolenia w zakresie gaszenia pożarów akumulatorów litowo-jonowych.
Typy akumulatorów oparte na różnych składach chemicznych litu różnią się pod względem trwałości cykli, rezystancji wewnętrznej oraz szybkości samorozładowania. Najlepszym sposobem oceny stanu akumulatora jest jego pojemność; jej spadek wskazuje, kiedy konieczna będzie wymiana. Liczba cykli nie stanowi dokładnego wskaźnika, ponieważ głębokość rozładowania jest zmienna i nie istnieją uniwersalne standardy definiujące, co stanowi jeden cykl (więcej szczegółów można znaleźć w naszym dokumencie BU-501: Podstawowe informacje o rozładowywaniu).
Akumulatory Flash zostały zaprojektowane z wykorzystaniem najbezpieczniejszych ogniw najwyższej jakości, aby zapewnić optymalną wydajność. Nasza technologia litowo-żelazowo-fosforanowa (LiFePO4) zapewnia wydłużoną żywotność i najwyższy poziom bezpieczeństwa, a także optymalne wykorzystanie każdego ogniwa dzięki systemowi zarządzania akumulatorami Mastervolt (BMS). Ponadto nasz system równoważenia Flash monitoruje stan akumulatorów zarówno podczas cykli ładowania, jak i rozładowywania, automatycznie równoważąc ogniwa o wyższej i niższej wydajności.
Elektronika sterująca zestawami akumulatorów musi być odporna na duże prądy ładowania i rozładowania, wilgotne środowisko oraz wstrząsy mechaniczne. W firmie Mastervolt osiągamy to dzięki w pełni zintegrowanemu systemowi zarządzania akumulatorami NMEA 2000, CZone lub MasterBus, który ułatwia monitorowanie i równoważenie akumulatorów podczas pracy oraz integrację z układami zasilającymi obsługującymi Państwa sprzęt.
Bezpieczeństwo
Nowe technologie i innowacje rozwijają się szybciej niż organizacje zajmujące się bezpieczeństwem i straż pożarna są w stanie nadążyć, co prowadzi do pożarów akumulatorów litowych w miastach takich jak Nowy Jork i San Francisco, które – jak donoszono – spowodowały poważne uszkodzenia konstrukcji budynków.
Chociaż lit jest pierwiastkiem obojętnym chemicznie, akumulatory są bardzo wrażliwe na warunki otoczenia, takie jak temperatura i działanie substancji chemicznych. W związku z tym wprowadzono nowe normy bezpieczeństwa mające na celu zapobieganie incydentom i wypadkom związanym z akumulatorami oraz odpowiednie postępowanie w takich sytuacjach; środki te obejmują trzymanie akumulatorów z dala od przedmiotów metalowych, unikanie kontaktu z płynami lub słoną wodą oraz przechowywanie ich z dala od środowisk o wysokiej wilgotności.
Akumulatory są podatne na obciążenia podczas ładowania, zwłaszcza w ekstremalnych temperaturach lub przy zbyt wysokim poziomie naładowania (SoC). Narażenie akumulatora na nadmierne ciepło lub utrzymywanie go na ekstremalnym poziomie naładowania powoduje wzrost rezystancji wewnętrznej i utratę pojemności; korzystanie z akumulatorów litowo-jonowych przy średnim poziomie naładowania zapewnia optymalną trwałość i wydajność.
Akumulatory podatne na wycieki substancji chemicznych mogą ulec awarii podczas ładowania. Taki wyciek może spowodować zwarcie, które doprowadzi do przegrzania sąsiednich ogniw, a w konsekwencji do szybkiego rozprzestrzenienia się ognia i utrudnienia jego opanowania.
W najnowszych konstrukcjach akumulatorów litowo-jonowych stosuje się ultracienkie separatory, co wydłuża ich żywotność kalendarzową, ale sprawia, że są one podatne na zanieczyszczenia lub uszkodzenia spowodowane przez zanieczyszczenia, gwoździe lub ostre przedmioty, które mogą je przebić i wywołać niekontrolowaną reakcję termiczną.
Istnieją również obawy związane ze stosowaniem litu w pojazdach, gdzie może on być narażony na wypadki drogowe lub niewłaściwe użytkowanie, które mogą wywołać pożar. Niedawne badanie przeprowadzone przez Anderssona i in. wykazało, że zastosowanie na wczesnym etapie pożaru środków gaśniczych, takich jak piana o niskim współczynniku rozszerzalności lub azot, może pomóc w szybkim schłodzeniu akumulatorów, jednocześnie szybko gasząc płomienie.
Pomijając kwestię gaszenia pożarów, pojazdy zasilane akumulatorowo powinny zawsze być serwisowane przez wykwalifikowanego mechanika posiadającego uprawnienia do obsługi pojazdów hybrydowych i elektrycznych. Dzięki temu mają one zapewniony odpowiedni przegląd przed wystąpieniem powodzi, a także są przechowywane w odległości co najmniej 50 stóp od wszelkich materiałów łatwopalnych.