LiFePO4 чи Li-ion: що обрати для дому

Коли обирають зарядну станцію або батарею для дому, рано чи пізно трапляються дві абревіатури: LiFePO4 (її ще пишуть LFP) і Li-ion. Обидві — літієві, обидві заряджаються швидко і не бояться часткового заряду. Але для дому вони поводяться дуже по-різному. Розберімо, чим саме.

Що це за хімія

Li-ion у побуті — це переважно комірки NMC або NCA: такі стоять у ноутбуках, телефонах, павербанках, дронах і багатьох електромобілях. Номінальна напруга комірки — 3,6–3,7 В, повністю заряджена — 4,2 В.

LiFePO4 (літій-залізо-фосфат) — інший катод. Номінальна напруга комірки — 3,2 В, робочий діапазон приблизно 2,5–3,65 В. Енергії на кілограм тут менше, зате ця хімія значно стійкіша.

Ресурс: 3 000–6 000 циклів проти 500–1 000

Головна різниця для дому — скільки разів батарею можна розрядити й зарядити, доки ємність не впаде до 80%.

• LiFePO4: 3 000–6 000 циклів залежно від якості комірок і режиму.
• Li-ion (NMC/NCA): зазвичай 500–1 000 циклів.

Якщо відключення щодня і батарея відпрацьовує один цикл на добу, 3 000 циклів — це понад вісім років. Li-ion у такому режимі здає вже через два-три роки.

Безпека і тепловий розгін

Тепловий розгін — це коли комірка перегрівається, починає сама виділяти тепло і запалюється. Його можуть спричинити пробій, сильний удар, перезаряд або коротке замикання.

• У Li-ion небезпечний розпад починається за нижчої температури (приблизно 150–200 °C), а катод під час руйнування виділяє кисень, який підтримує горіння. Пожежу такої батареї важко загасити.
• У LiFePO4 структура катода міцніша: небезпечні процеси стартують за помітно вищих температур, кисню виділяється значно менше, і реакція проходить спокійніше.

Жодна батарея не є «вогнетривкою», і будь-якій потрібна нормальна BMS — плата, яка стежить за напругою, струмом і температурою. Але для квартири, де батарея стоїть поруч зі спальнею, LiFePO4 — спокійніший вибір.

Вага й щільність енергії

Тут перемагає Li-ion. Комірки NMC запасають приблизно 150–250 Вт·год на кілограм, LiFePO4 — близько 90–160 Вт·год/кг. На практиці батарея LiFePO4 тієї самої ємності на третину-половину важча.

Для FPV-дрона, електросамоката чи павербанка в кишені вага критична, тому там Li-ion логічний. Для станції, яка стоїть удома і переїжджає хіба що з кімнати в кімнату, кілька зайвих кілограмів — невелика ціна за ресурс і безпеку.

Холод

Обидві хімії не можна заряджати на морозі: нижче 0 °C на аноді осідає металевий літій, і комірка незворотно втрачає ємність, а в гіршому разі — пошкоджується. Якісна BMS блокує заряд на холоді, а деякі станції мають підігрів.

Розряджати на холоді можна, але LiFePO4 у мінус помітно втрачає доступну ємність, Li-ion — трохи менше. Висновок простий: тримайте батарею в теплому приміщенні, а не на балконі чи в неопалюваному гаражі.

Ціна за цикл

LiFePO4 часто трохи дорожча на старті. Але порівнювати варто вартість одного циклу. Умовні числа для прикладу:

• батарея Li-ion на 1 кВт·год за 10 000 грн і 800 циклів → 12,5 грн за цикл;
• батарея LiFePO4 на 1 кВт·год за 13 000 грн і 3 000 циклів → 4,3 грн за цикл.

Навіть якщо LiFePO4 дорожча на третину, кожен цикл обходиться приблизно втричі дешевше. А якщо циклів 6 000, то ще дешевше.

Напруга під час розряду і зберігання

LiFePO4 тримає майже рівну напругу приблизно до 10–15% залишку, тому техніка працює стабільно до кінця розряду. Є і зворотний бік: за напругою важко визначити точний відсоток заряду, тому покладайтеся на показники BMS або станції.

Для зберігання обидві хімії люблять 40–60% заряду і кімнатну температуру. Саморозряд невеликий, але раз на кілька місяців батарею варто перевірити й підзарядити.

Напруга батарей: 12,8 / 25,6 / 51,2 В

Із комірок 3,2 В збирають стандартні напруги:

• 4 комірки послідовно (4S) = 12,8 В — пряма заміна свинцевого акумулятора 12 В;
• 8S = 25,6 В — системи 24 В;
• 16S = 51,2 В — системи 48 В, з якими працюють гібридні інвертори для дому.

У Li-ion номінали інші: 3S — 11,1 В, 7S — 25,9 В, 13S — 48,1 В або 14S — 51,8 В. Тому перед покупкою перевірте, на яку напругу батареї розрахований ваш інвертор і зарядний пристрій.

Що обрати для дому

• Станція чи батарея для резервного живлення квартири або будинку — LiFePO4: довгий ресурс, вища безпека, стабільна напруга майже до кінця розряду.
• Павербанк, дрон, електротранспорт, де важить кожен кілограм — Li-ion.
• Система із сонячними панелями і щоденними циклами — однозначно LiFePO4: саме тут різниця в ресурсі вирішує все.

Щоб зрозуміти, яка ємність потрібна саме вам, порахуйте свої прилади в калькуляторі автономності. Готові станції на LiFePO4 — у розділі зарядних станцій, батареї 12,8–51,2 В для систем з інвертором — серед акумуляторів.