LiFePO4 cellen worden anders geladen dan een loodzuuraccu. Als je overstapt van loodzuuraccu’s naar LiFePO4, is het belangrijk om te controleren of je lader hievoor geschikt is. Is het een moderne lader en heeft de lader een Li-ion programma, dan zal hij hoogstwaarschijnlijk ook een LiFePO4 programma hebben. Om LiFePO4 te laden, adviseren we als laadspanning (ook vaak absorptiespanning genoemd) 13.80 Volt. Dit in tegenstelling tot het helaas vrij gangbare, maar ook vrij ouderwetse waarde die onder ander Victron nog steeds hanteert, 14.20 Volt. We weten steeds meer over LiFePO4 en in de praktijk blijkt namelijk dat 13.80 Volt voldoende is om de accu volledig te laden, mits we ook de juiste absorptietijd hiervoor instellen. Het grote voordeel van laden met een iets lagere spanning is uiteraard dat de cellen veel minder ‘stress’ ervaren. Justcurrent heeft hier veelvuldig onderzoek naar gedaan door onder andere het gebruik van een loadcell, die de druk in de cellen kan meten en hieruit bleek overduidelijk dat laden boven de 13.8 volt in verhouding veel meer druk oplevert dan het laden tot 13.8 volt. Misschien is dat ook niet verwonderlijk gezien de ‘natuurlijke’ spanning van LiFePO4 cellen, die na afkoppelen van de lader gelijk weer naar hun natuurlijke spanning van bijna 3.45 volt terugzakken, wat weer overeenkomt met een accuspanning van 13.8 volt. Hieronder wordt dat ook in meetgrafieken toegelicht.
De aanbevolen laadinstellingen op een rijtje:
- Charge Voltage/absorption voltage: 13.80V
- Float: disabled
- Storage: 13.20V
- Recondition: disabled
- Battery Safe: aan
- Temperature compensation: disabled
- Bulk Time limit: max op 1.3x de tijd die nodig is om een lege accu te laden
- Re-bulk method: CC
- Re-bulk Voltage offset: 0.1 V
- Rebulk Current: Disabled
- Absorption duration: fixed
- Absorption time: 2 h
- Tail current: 2A
- Repeated absorption: disabled
Laden van LiFePO4 – Laadcyclus
Hierboven zie je een afbeelding van een typische laadcylcus van een LiFePO4 cel. De LiFePO4 cel wordt met een CC/CV modus geladen. Dat betekent met constante stroom tot de laadspanning van de cel op het ingestelde absorption niveau komt. Vervolgens zal de laadstroom afnemen door de absorptiespanning constant te houden. In ons geval 3.45 V per cel (dat is dus 13.80V voor de accu). In deze aborptietijd wordt de accu net zo vol geladen als ze met een laadspanning van 14.20V of hoger zou hebben gedaan. Alleen is de stress op de cel een heel stuk minder en wordt de cel minder warm, waardoor de cel ook minder slijt. Als deze absortiefase juist gebeurt, is de cel na afronden hiervan volledig geladen.
Laadkarakteristiek LiFePO4 cel
Een van de opvallende zaken van LiFePO4 is de erg vlakke laad- en ontlaadkarakteristiek. Vrijwel de hele cyclus zit de spanning van de cel rondom de 3.2V per cel, zoals hieronder zichtbaar is. Daar komt dan ook de ‘nominale’ spanning van 3.2V per cel vandaan. Anders dan bij een loodzuuraccu is het dan ook niet goed mogelijk om de ladingstoestand van de accu via de accuspanning te monitoren. Een goede accumonitor bewaakt de SOC (State of Charge) door te meten welke stroom erin gaat en welke stroom eruit gaat. Alleen dan heb je een betrouwbare indicatie van de ladingstoestand van de accu.
Laden van LiFePO4 – Waarom laden met 13.8V en niet met 14.2 of 14.6V?
De hogere laadspanningen van 14.2 of zelfs 14.6 stammen vanuit het verleden. Ze dienen geen ander doel dan de cellen snel vol te krijgen. Inmiddels weten we veel meer van het laden van LiFePO4 cellen en zien we dat we deze cellen ook met een lagere spanning goed vol kunnen laden mits we ook de juiste absorptie toepassen. Dat betekent dat we de accu laden met een spanning van 13.8V en zodra de accu deze spanning bereikt nog een tijd doorladen op deze spanning met een afnemende stroom. Het voordeel van laden op deze manier is dat de cel veel minder ‘stress’ te verduren krijgt. Gerenomeerde sites als Panbo (www.panbo.com) hebben hier uitvoerige testen mee gedaan. Uit hun onderzoek blijkt ook dat er geen meetbare verschillen in lading optreden indien er met 13.8V wordt geladen. https://panbo.com/charging-lifepo4-whats-the-impact-of-lower-voltages/
De reden dat veel leveranciers nog steeds vasthouden aan de hogere laadspanningen heeft vooral te maken met het feit dat veel BMS balancers pas boven de 3.45V per cel beginnen met balanceren. Om die reden willen fabrikanten graag vasthouden aan het laden moet hogere spanningen, om zo de balancers de tijd te geven om de cellen weer goed te balancern. De BMS in Justcurrent begint al bij 3.2V te balanceren en heeft ook veel meer vermogen om te balanceren. Daarmee vervalt de noodzaak om de cellen te stressen tot 3.65V per cel (14.6V). Uiteindelijk zullen de cellen je dankbaar zijn.
Als we een lege cel laden met 40A tot 3.45V (13.8V equivalent voor een accu), dan verloopt dat volgens onderstaande kromme. In zo’n krappe 8 uur wordt de cel geladen tot de spanning van 3.45V bereikt is. Vervolgens neemt de laadstroom af tot de ingestelde ’tail current’. Op dat moment zit de cel vol en kan de cel geen lading meer opnemen.
Als je vervolgens na een rustperiode van 12 uur de cel probeert te laden met de ‘ouderwetse’ 3.65V (14.6V) laadspanning, komt er geen lading meer bij. Dat blijkt uit onderstaande curve. De spanning van de cel is naar zijn ‘natuurlijke’ habbitat van 3.42V teruggezakt in rust. Zodra de laadspanning van 3.65V wordt aangesloten gaat er slechts zeer kortstondig een laadstroom lopen en loopt de spanning vrijwel onmiddelijk op naar 3.65V. De cel neemt ook geen noemenswaardige lading meer op, slechts 1447mAh wordt toegevoegd, wat voornamelijk ook nog zal bestaan uit laadstroom- en efficiencyverliezen.
Ook op deze manier wordt duidelijk dat laden met een hogere laadspanning zinloos is. De cel wordt niet voller bij 3.65V. Het levert de cel wel meer ‘stress’ op. Testen met een load (druk) cel waarbij het drukverloop van de cel onder deze belasting kan worden gemeten liet zien dat juist het laden van de cel tot 3.65V in een korte tijdspanne van 2 minuten veel meer druk op de cel gaf dan tijdens het ‘normale’ laadproces ontstaat. Dat is een indicatie dat de cel dit minder fijn vindt!
Off-grid garage, een populair youtube kanaal, heeft met diverse testen ook de verschillende laadspanningen onderzocht. Ook hij komt tot dezelfde conclusie. Laden tot 3.65V is niet zinvol.
Wil je voorbeelden van de instellingen op de diverse Victron laders? Klik hieronder voor hulp bij de settings.