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FLUX POWER LiFT Pack Frequently Asked Questions Manual

Advanced lithium battery

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LiFT Pack™ Advanced Lithium Battery 
 
 
 
 
FREQUENTLY 
 
 
 
ASKED 
 
 
QUESTIONS 
 
 
 
Contents 
LiFT PACK™ BATTERY CONSTRUCTION ............................................................... 2 
TEMPERATURE PERFORMANCE  . ......................................................................... 3 
CHARGER / CHARGING ....................................................................................... 3 
CELL CHEMISTRY AND CONSTRUCTION  . ............................................................. 5 
SAFETY ................................................................................................................ 7 
MISCELLANEOUS ................................................................................................ 8
 
 
 
 

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Summary of Contents for FLUX POWER LiFT Pack

  • Page 1: Table Of Contents

          LiFT Pack™ Advanced Lithium Battery          FREQUENTLY        ASKED      QUESTIONS          Contents  LiFT PACK™ BATTERY CONSTRUCTION ............... 2  TEMPERATURE PERFORMANCE  ................ 3  CHARGER / CHARGING .................. 3  CELL CHEMISTRY AND CONSTRUCTION  .............. 5  SHIPPING & RECYCLING  .................. 6  SAFETY ........................ 7  MISCELLANEOUS .................... 8      ...
  • Page 2: Lift Pack™ Battery Construction

      LiFT PACK™ BATTERY CONSTRUCTION    What is the Flux LiFT Pack Battery made from?   The LiFT‐24V pack is built from either large format prismatic or  pouch lithium‐ion cells. The cells are constrained against shock and  vibration in a 10 gauge A36 steel enclosure.  Battery  interconnections are made with flexible bus bars and AWG 2 high  strand cabling.  The schematic to the right illustrates all of the  integral parts of a LiFT Pack.                  What does the LED panel tell me?  1) When the Lights are static the LED acts as a battery discharge indicator (BDI).  2) If there is a single flashing light it is a Device Trouble Code (DTC).  3) If the lights are lighting in series it confirms the pack is charging.    Is there a Battery Discharge Indicator (BDI) on the pack?   Yes, there is a BDI or State of Charge (SOC) indicator on the pack.  A series of LEDs indicate the batteries state of charge from  0‐100%.  When the pack is at 5% the red LED will be lit as indicated below, in addition a buzzer will sound indicating the pack  should be plugged in for charging.  To maintain battery performance we strongly recommend the pack be plugged in at this  point.          What Are Device Trouble Codes (DTC)?  If the pack is operating outside of operational parameters, the BMS will cut power to the  pack, and blink a single specific LED related to a DTC.  The diagram to the right details the  DTCs associated with each light. ...
  • Page 3: Temperature Performance

      TEMPERATURE PERFORMANCE    What are the effects of temperature on capacity and operation for both high (120‐ 140˚F) and low temperatures (0‐20˚F)?  The supported discharge temperature range is ‐4˚F to 140˚F and supported charge range is 32˚F to 140˚F.  At 140˚F the  available capacity is 100%, at 32˚F there is 75% available capacity, and at ‐4˚F there is 41% available capacity.  Constant  operation at 140˚F may reduce the battery cycle lifetime by 10‐20%.    Is the temperature range of ‐20C to 60C (‐4F to 140F) the operating internal  temperature of the pack or the ambient temperature?  This is the internal operating temperature.  There are temperature sensors inside the pack which monitor the operating  temperature.  If the temperature range is exceeded, the buzzer will sound and the pack will automatically shut off until the  pack is allowed to cool/heat to within operational parameters.      What is the temperature increase during use of Flux LiFT Packs compared to Lead‐Acid?  Flux LiFT Packs experience minimal temperature increase during charging and discharging.  Tests run by Flux Power indicate  flooded lead‐acid temperatures increase 27% more and AGM increase 47% more than Flux LiFT packs during a 1 hour  complete discharge.  This is due to the lower internal resistance of lithium‐ion vs. lead‐acid, and means the battery wastes  less energy when charging and discharging.  CHARGER / CHARGING     Can Flux LiFT Packs  be opportunity charged?  Yes, Flux LiFT Packs can be plugged in at any state of charge with absolutely no negative effects.  In fact, opportunity charging  can actually increase the lifetime amp‐hour output of the battery.  The pack does need periodic balancing however, and we  recommend leaving it plugged in overnight or over the weekend once every week or two.    What happens when the pack runs out of charge?  When the battery reaches 5% SOC a beeper will sound notifying the operator that the battery must be charged.  Once the  battery reaches 1% SOC the beeper will sound again, notifying the operator again.  Finally it will cut power intermittently and  allow the pallet jack to be slowly driven to a charging point.  We recommend plugging the pack in as soon as the initial buzzer  sounds to prolong the life of the battery.  If the pack is not plugged in and left sitting in an uncharged state, it is possible the  lithium cells will be permanently damaged and no longer function.    Do I need to disconnect the LiFT Pack from the walkie/pallet jack to charge it?  If the LiFT Pack has an internal charger it does not need to be disconnected from the walkie to charge it.  However, please be  aware that the pallet jack will be operational while charging so it’s recommended the Anderson power connector be  disconnected.   ...
  • Page 4   If the pack is plugged in for charging, is the walkie/pallet jack operational?  Yes the walkie is operational; unplugging the main Anderson power connector is recommended.    At what temperatures can I charge a Flux LiFT Pack?  Flux LiFT Packs should only be charged between 32˚F ‐ 140˚F.    Is it OK to leave the LiFT Pack plugged in?  Yes, the Battery Management System (BMS) monitors charging so the battery will never overcharge.  Flux actually  recommends leaving the charger plugged in at all times when the battery is not in use.    Can you over charge or over discharge the packs?  Flux Power’s patented Battery Management System (BMS) monitors charging so that the pack cannot be over charged or  discharged.  The only possible risk is if someone fully discharges the battery pack and then does not plug it in.  In this case,  because of the small parasitic draw from the electronics, it is possible to completely kill the pack.  This is why we recommend  the packs remain plugged in whenever not in use for more than a few days.  There is no harm in leaving the packs plugged in,  but great harm if they are left discharged for extended periods of time.    What type of charger and charging profile is used in the LiFT Pack?   The onboard charger is a high frequency BMS controlled device.  It will charge at constant current until the pack voltage  reaches 28.55V and then use a float voltage of 28.55V to finish charging and balancing.    Can a lead‐acid charger be used to charge the Flux battery?  Flux LiFT Packs require a higher charging voltage than lead‐acid and come with an onboard charger.  However in some  instances a lead‐acid charger can be used to partially charge the LiFT Pack – but for optimal performance, always use the  onboard charger.    Is the charger CEC (California Energy Commission) approved/rated?  Internal chargers are exempt from needing CEC approval (mobile platform) and the external charger is exempt until Feb. 1   2017.     How much current does the LiFT Pack onboard charger draw?  It is a 775W charger, so the current draw is dependent on the supplied voltage.  If the socket supplies 130V, the charger will  draw 5.9A.  If the wall socket supplies 110V, the charger will draw approximately 7A.  Standard US electrical outlets supply a  range of voltages depending on the distance from the transformer.    What type of cord is used for charging?  A regular 120VAC extension cord is used for charging.  The LiFT Pack ships with a 10ft cord.  The charger requires 105‐130V to  function properly, so use a wire sizing guide if you wish to use a longer extension cord.   ...
  • Page 5: Cell Chemistry And Construction

      At what depth of discharge (DOD) does the battery experience 1 cycle?  There is no point at which a discharge counts as 1 cycle.  Each cycle puts wear on the battery proportional to its depth of  discharge.  If the battery is discharged to 80% every cycle, it will last ~ 2000 cycles.  If the battery is cycled at 70% DOD, the  battery will last ~3,000 cycles.      This has a nonlinear effect on the total amp‐hour output of the battery over its lifetime.  The smaller the DOD is, the larger  the total Ah output of the battery is.  Comparing the lifetime output of two 100 Ah batteries at 80% and 70% DOD, the total  Ah output can be idealized by the following:     100Ah*0.8DOD*2000=160,000Ah total output,  100Ah*0.7DOD*3000=210,000Ah total output.    In reality the total lifetime output numbers will be closer together, as factors such as battery aging are not being considered,  however the 70% DOD battery will still output more Ah over its lifetime.  This is the main reason why opportunity charging is  a perfect fit for LiFT Packs.  CELL CHEMISTRY AND CONSTRUCTION    What types of Lithium‐ion chemistries are available, and why do we use LiFePO ?  There are a number of different chemistries available.  Flux uses LiFePO  due to its long cycle life, low cost of ownership,  thermal stability, and high power output.  Below is a chart which provides some information on alternative Lithium‐ion  chemistries.    Specifications  Li‐cobalt  Li‐manganese  Li‐phosphate    LiCoO  (LCO)  LiMn (LMO)  LiFePO (LFP)  LiNiMnCoO   Voltage  3.60V  3.80V ...
  • Page 6: Shipping & Recycling

      What “wears out” in Lithium‐ion batteries?  As lithium iron phosphate cells cycle, the charge is carried between the anode and cathode using lithium ions.  As the pack  cycles a very small percentage of the mobile lithium ions are caught in irreversible side reactions.  This reduces the amount of  charge transfer possible between the electrodes.  In lead‐acid this is somewhat analogous to sulfation, where the sulfur  becomes locked in stable lead sulfite crystals and can no longer intercalate into the lead plates.  Sulfation is worse however  as it occurs during use and during storage, the crystals can grow and crack the plates, and block electrolyte access to the  plates.    What is the electrolyte in these batteries?  Flux lithium batteries use an electrolytic salt dissolved in organic solvents.    What is the specific gravity of Flux lithium batteries?  Specific gravity is not relevant for lithium batteries.  Generally, specific gravity is used to measure the density of lead‐acid  electrolyte against water.  Lithium batteries are sealed and maintenance free, so there is no way to measure the electrolyte  and no water is used.    What are the positive and negative active materials?  The cathode (positive electrode) is lithium iron phosphate with a copper charge collector, and the anode (negative electrode)  is graphite with intercalated metallic lithium, and an aluminum charge collector.    What does Intercalate mean?  Intercalation is the insertion of lithium ions into the anode and cathode material.     What are the chemical reactions occurring within a Flux lithium battery?  When the battery charges, the lithium ions are in the carbon/graphite anode, and when discharging the lithium ions move to  the cathode.  The chemical reactions are as follows:  •  Charge : LixC6 = 6C + xLi + xe  •  Discharge : Li(1‐x)FePO4 + xLi+ xe = LiFePO      Does the lithium battery pack have a positive and negative grid like lead‐acid batteries?  Lead‐acid uses a lead plate, and a lead dioxide paste that must be supported by a structural grid as their anode and cathode.   Flux lithium batteries have an anode and cathode, but no grid is used as there is no lead dioxide paste.  SHIPPING & RECYCLING    What do I need to know to ship a LiFT Pack?  Similar to lead‐acid, there are packaging instructions which must be followed when shipping.  A LiFT Pack must be shipped in  accordance with UN3480, Hazard Class 9, packaging group II, instruction 965.  If the pack is shipped in equipment, use ...
  • Page 7: Safety

      What do you do with the batteries at the end of their life?  Is there a recycling  program?   Recycling methods are currently being developed, with reports of 60% recyclability at the cell level.  Lithium batteries are the  future of energy storage, and recycling efficiencies are predicted to climb to >90% as the markets scale and additional  recycling methods are developed.  Until a mature recycling program is available, Flux Power agrees to take back any battery  at the end of its usable life for either recycling or repurposing.  Also note, because lithium batteries have a much longer life‐ time vs. lead‐acid, there will be dramatically fewer batteries subject to recycling over time.  If you require more detailed  information regarding recycling, please contact your FLUX Power representative.  SAFETY    What have you done to verify the pack will physically last 5 years?  The pack is designed to meet UL 583.  We have done the more abusive shock testing required for UL2580 and passed.    Are Flux lithium batteries safe?  There are a number of factors responsible for the remarkable safety of Flux lithium batteries.   1) The selection of battery chemistry is important.  There are a number of Lithium‐ion chemistries to choose from, and  each has unique properties.  Flux has chosen lithium iron phosphate (LiFePO ) for a number of reasons.  Most  importantly LiFePO  is chemically stable and has the highest thermal runaway temperature of any lithium‐ion  chemistry at 518˚F.  The news stories of cell phone and laptop batteries catching fire were a cobalt based chemistry  that is less chemically stable.  These batteries are also in a small cylindrical cell format.   2) The lithium cells used are in the form of large pouch and prismatic cell technology versus cylindrical cell.  The pouch  and prismatic cells contain >20Ah versus the 2.5Ah in cylindrical, meaning LiFT Pack batteries have up to 10 times  fewer power connections.  In addition the cells are connected with flexible bus bars, meaning they are extremely  vibration resistant.  3) The use of Large Format Cells means there are far fewer cell taps and temperature sensors.  This system is less  complex and inherently safer.  4) The BMS monitors the cell temperature and current and shuts the system down if it detects anything which may  cause harm to the battery.  This is to maintain battery performance and expected lifetime.    What happens if the pack is breached, what leaks out and is it dangerous?  The lithium cells are first encased in hard plastic, and then an industrial 10 gauge A36 powder coated steel case.  If a user  punctures through all of these materials and exposes the lithium cell electrodes and electrolyte, be cautious when handling.   The electrolyte consists of organic solvents (EC, PC, DEC) and a dissolved electrolytic salt (LiPF ).  They are skin and eye ...
  • Page 8: Miscellaneous

      (2000 at 80% DOD). In addition there are safety measures built into the pack which prevent overcharging and rapid  discharging.  Finally the battery case is made of high grade steel, protecting the cells from damage, and containing them  should a cell breach occur.  All of these protections mean that under normal usage there is no danger of a fire.  The dangers  of spills and explosive gas buildup from lead‐acid batteries are much more common than a LiFT Pack catching fire.  MISCELLANEOUS     What happens when a single cell fails in a lead‐acid battery vs. a Flux lithium battery?  Lead‐acid:  When a single cell fails, there is no BMS to manage the charging.  Therefore the failing cell will heat up, but not fully charge.   The failing cell will accelerate its decline as it is used improperly and cause the entire pack to drain rapidly when in use.  As an  example, if a failing lead‐acid cell is at 50% capacity, the charger will not attempt to charge it to its full (diminished) capacity,  this means that once the pack is used, the voltage drop will be significant in this cell, and the entire pack will see a drastic  drop in run‐time due to the low voltage in this cell.    Flux lithium battery:  When a single cell beings to fail, the entire pack will experience a reduction of run‐time proportional to the single failing cell’s  reduction in run time.  The BMS will still charge and balance the cells, but the pack will cut off when the failing cell voltage  drops to 2.8 Volts.  As an example, if the failing cell is at 50% capacity, the charger will still charge the cell to full (diminished)  capacity and the cell will produce the expected voltage, just for 50% shorter run‐time.  The pack will then run as if it has 50%  capacity.  The BMS will protect the other cells from harm due to a low cell.  In essence, the BMS avoids the low voltage  scenario which is problematic in lead‐acid.    How does a dealer diagnose a battery should an issue arise?  The State of Charge indicator lights also display Diagnostic Trouble Codes (DTCs) which are detailed in the Quick Start Guide  and this FAQ.  If for some reason the problem cannot be determined using the DTCs, Flux will provide communication cables  and software to connect to the pack for a more detailed inspection of the issue.  The onboard firmware provides detailed  reports of all cell and pack behavior, making diagnosis of a problem quick and easy.     Why does the Flux product specification sheet show a voltage higher than 24V?  Lithium cells have a higher nominal voltage than lead‐acid.  The Flux LiFT pack is comprised of 8 Lithium cells connected in  series, each with a nominal voltage of 3.2V.  The pack nominal voltage is therefore 25.6V.  There is minimal voltage drop as  the pack discharges, and under normal use, the pack will indicate it needs to be charged when it drops to ~23‐24V.    Do LiFT Packs require periodic maintenance?  No, but an annual inspection is recommended by an authorized dealer to ensure maximum battery life.    How can we offer a 5‐year warranty?  Based on average usage profiles and Flux lithium battery packs lasting 2000 cycles, Flux expects the LiFT Packs to last 7 years  before they are at 80% of their original capacity.  If an end user is running the pack 24/7 and cycling the pack 3 times in a 24 ...