LiFePO4 și litiu-ion

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Individual LiFePO4 celulele au o tensiune nominală de aproximativ 3,2V sau 3,3V. Folosim mai multe celule în serie (de obicei 4) pentru a forma un pachet de baterii cu fosfat de litiu-fier.

• Folosind patru celule fosfat de fier în serie, ne oferă un pachet aproximativ ~ 12.8-14.2 volți atunci când este plin. Acesta este cel mai apropiat lucru pe care îl vom găsi la o baterie tradițională cu plumb sau AGM.
• Celulele fosfat de fier de litiu au o densitate mai mare a celulelor decât acidul de plumb, la o fracțiune din greutate.
• Celulele fosfat de fier de litiu au o densitate celulară mai mică decât ionul de litiu. Acest lucru le face mai puțin volatile, mai sigure de utilizat, oferă aproape o înlocuire unu la unu pentru pachetele AGM.
• Pentru a atinge aceeași densitate ca celulele litiu-ionice, trebuie să stivuim celule fosfat de fier în paralel pentru a crește capacitatea lor. Deci, pachetele de baterii cu fosfat de fier cu litiu cu aceeași capacitate a unei celule cu ioni de litiu vor fi mai mari, deoarece necesită mai multe celule în paralel pentru a atinge aceeași capacitate.
• Celulele fosfat de fier de litiu pot fi utilizate în medii cu temperaturi ridicate, unde celulele cu ioni de litiu nu trebuie utilizate niciodată peste +60 Celsius.
• Durata de viață estimată tipică a unei baterii de fosfat de fier cu litiu este de 1500-2000 de cicluri de încărcare de până la 10 ani.
• De obicei, un ambalaj de fosfat de fier de litiu își va menține taxa timp de 350 de zile.
• Celulele cu fosfat de fier de litiu au capacitatea bateriilor cu plumb de patru ori (4x).

Litiu-ion

Individual Litiu-ion celulele au de obicei o tensiune nominală de 3,6 V sau 3,7 volți. Folosim mai multe celule în serie (de obicei 3) pentru a forma un pachet de baterii litiu-ion de ~ 12 volți.

• Pentru a utiliza celule cu litiu-ion pentru o bancă de putere de 12v, le plasăm 3 în serie pentru a obține un pachet de 12,6 volți. Acesta este cel mai aproape de care putem ajunge la tensiunea nominală a unei baterii de acid plumb sigilate, folosind celule cu ioni de litiu
• Celulele cu ioni de litiu au o densitate celulară mai mare decât fosfat de fier de litiu despre care am vorbit mai sus. Aceasta înseamnă că folosim mai puține dintre ele pentru capacitatea dorită. O densitate mai mare a celulelor este scumpă de o volatilitate mai mare.
• Ca și în cazul fosfatului de fier de litiu, putem, de asemenea, stiva celule cu litiu-ion în paralel pentru a crește capacitatea ambalajelor noastre.
• Durata de viață estimată tipică a unei baterii cu ioni de litiu este de doi până la trei ani sau de 300 până la 500 de cicluri de încărcare.
• În mod obișnuit, un pachet Lithium-Ion își va păstra taxa timp de 300 de zile.

Tensiunile pachetului

Voi adăuga această secțiune pe baza feedbackului unuia dintre următorii noștri de pe Facebook.
Motivul pentru care folosim 3 celule în serie pentru pachetele de baterii litiu-ion este tensiunea. Un pachet de ioni de litiu 4S are o tensiune prea mare (~ 16,8v) când este plin. În schimb, există unele aparate de radio care necesită mai multă tensiune decât partea de jos a unui pachet de litiu-ion 3s poate oferi la sfârșitul curbei sale de tensiune. Dacă totuși dorim să folosim un pachet de ioni de litiu 4S, trebuie să integrăm un regulator DC DC, pentru a gestiona ieșirea de tensiune. Sau, după cum am făcut aluzie la al doilea paragraf, putem folosi și celule de fosfat de litiu-fier, care au 14,2-14,4v complet încărcate. Acest lucru este perfect pentru majoritatea radiourilor, dar citiți cerințele de tensiune pentru radioul dvs.

Încărcarea

încărcarea fosfatului de fier de litiu + celulele cu ioni de litiu este foarte similară. Ambele folosesc curent continuu și apoi tensiune constantă pentru încărcare. Dacă vorbim despre unul dintre pachetele de baterii DIY de pe canal, încărcarea solară sau pe desktop se face de obicei prin două piese de viteză.

• Mai întâi avem tensiunea și sursa de curent. Acesta poate fi, de exemplu, un butuc reglabil sau un panou solar.
• În continuare avem regulatorul de încărcare. Aceasta reglează tensiunea și curentul care ies din tensiunea / sursa noastră de curent, alimentând BMS.
• În cele din urmă, BMS trimite tensiunea reglementată la pachet. De asemenea, sângerează tensiunea de la celulele care au o tensiune mai mare decât celelalte. Acest lucru le oferă celorlalți o șansă să ajungă la pas. În ciuda a ceea ce spune Bioenno, nu conectați niciodată direct o sursă nereglementată la bateria dvs. (BMS sau nu!).

Vreme rece

La fel ca în cazul tuturor bateriilor, frigul afectează capacitatea de încărcare a ionilor de litiu sau a fosfatului de litiu de fier. Deci trebuie să facem ceva pentru a ne asigura că bateria nu scade sub îngheț. Încărcarea bateriei este unul dintre motivele pentru care implementez un adăpost pe vreme rece. Este relativ ușor să mențineți temperatura în adăpost deasupra înghețării, în timp ce energia solară sau generatorul dvs. rămâne în afara cortului. Un truc utilizat pentru a menține aceste celule peste congelare, este păstrarea acestora și a echipamentelor radio, în interiorul unei incinte. Toate radiourile fac căldură, astfel încât restricționarea (într-o oarecare măsură) a ventilației, căldura de la radio va încălzi semnificativ spațiul din jurul bateriei. Un alt truc este să folosiți încălzitoare de mână chimice în apropierea sau în interiorul compartimentului bateriei. Ideea este să folosiți bunul simț. Deoarece știm că nu ar trebui să încărcăm bateriile sub îngheț, o simplă schimbare a practicilor de funcționare poate rectifica cu ușurință acest lucru.

Balansare

Dacă creați un pachet cu mai multe celule în serie, va trebui să echilibrați celulele din pachet sau în încărcător.
Este important să subliniați doar pentru că cineva poate crea un videoclip sau un blog YouTube care vă arată cum să construiți un pachet, nu înseamnă neapărat că știe exact ceea ce face.
Linia de jos, fie trebuie să vă echilibrați manual celulele, fie să vă echilibrați activ celulele. dacă construiți unul dintre proiectele mele de acumulatori, ȘI veți folosi acel pachet în timp ce îl încărcați și îl descărcați simultan, echilibrarea activă este calea de urmat. Pe de altă parte, dacă folosești pachetul doar pentru descărcare, scoate-le la câmp pentru descărcare, apoi încarci odată ce te-ai întors acasă, din punct de vedere tehnic nu ai nevoie de niciun echilibru în timpul descărcării pachetului. Dacă doriți să încărcați celulele sub forma unui pachet complet de 4s sau 3s, veți avea nevoie de o taxă de sold sau de a le încărca individual. Desigur, dacă utilizați 18650 de baterii, iar încărcătorul dvs. se potrivesc cu mai multe celule simultan, sunteți bine!

Alegerea unui BMS

Paragraful următor se referă doar la cei care doriți să construiască un pachet complet de baterii. Acum că ați citit alineatele de mai sus, ați înțeles că tensiunile dintre ionul de litiu și fosfat de fier de litiu sunt unice. Acest lucru înseamnă, de asemenea, BMS pe care îl utilizați pentru pachetele de baterii, sunt specifice ionului de litiu sau fosfatului de fier de litiu. În proiectele de pe canal puteți găsi o varietate de plăci de echilibrare diferite. Alegem plăci de echilibrare după capacitățile de care avem nevoie. Înainte de a alege un consiliu trebuie să știm:

• Câte amperi vrem să tragem prin placă
• Câte celule sunt în serie
• Fie că se vor folosi celule de fosfat de ion sau litiu
• Placa oferă echilibrarea celulelor (dacă utilizați un BMS obțineți întotdeauna unul cu echilibrarea celulelor)

Când aveți aceste numere, le puteți utiliza pentru a alege BMS-ul potrivit de la furnizorul dvs. Nici nu ar trebui să te uiți la preț până nu înțelegi cerințele tale. De asemenea, ar trebui să aveți grijă de vânzătorii eBay și Alibaba. Adesea etichetează incorect plăci BMS cu capacități mult mai mari decât le oferă de fapt. Așa că folosiți-vă bunul simț. Dacă știu că voi scoate 15 amperi dintr-un BMS, de obicei cumpăr unul de pe eBay, care este evaluat pentru 30 de amperi.
De ce altceva s-ar putea să doriți să integrați un BMS în proiectul dvs.? Un BMS bun oferă și aceste caracteristici:

• Protecție la supratensiune
• Protecție sub tensiune
• Protectie la scurtcircuit
• Balansare

Când oamenii îți spun să nu folosești un BMS sau nu este necesară echilibrarea, o fac fără a înțelege protecția suplimentară pe care o oferă BMS. Hrana pentru minte!

Grafic de descărcare Lithium vs SLA

Uneori, oricât de greu aș încerca, operatorii mai țin de iluzia că o baterie sigilată cu acid de plumb, de aceeași capacitate, nu este diferită sau chiar mai bună decât un pachet cu ion de litiu sau fosfat de litiu. Acest lucru se bazează, de obicei, pe preț. Este o prostie absolută!
Iată câteva fapte.

• Primul motiv pentru care nu folosiți o baterie cu acid plumb este greutatea. Pachetele de fosfat de litiu și litiu sunt o fracțiune din greutate, oferind totuși o densitate celulară mai mare. Aceasta se traduce printr-un timp de funcționare mai mare sau capacitatea de a ne alimenta echipamentul pentru o perioadă mai lungă de timp, fără o creștere a dimensiunii / greutății.
• Bateriile mici de acid plumb sigilate au o cădere de tensiune extremă sub sarcină grea. Nu au fost niciodată proiectate pentru aplicații de amperaj ridicat. De fapt, bateriile mici de acid plumb sigilate au fost proiectate pentru a avea o sarcină mică pe ele pe o perioadă lungă de timp. Aplicând tipic 15 - 20 amperi de la un radio modern de 100 de wați, experimentăm o cădere semnificativă de tensiune. Un pachet de ioni de litiu sau fosfat de litiu construit corespunzător nu arată aceeași cădere de tensiune ca și o baterie cu plumb. De fapt, sub sarcină, tensiunea este relativ plată în timp ce descărcați pachetele de ioni de litiu și fosfat de fier.
• Una dintre iluziile despre acumulatorii de litiu-ion sau bateriile de fosfat de fier de litiu este „sunt greu de încărcat”. De fapt, pachetele de ioni de litiu și fosfat de fier de litiu sunt mai ușor de încărcat decât o baterie sigilată cu acid de plumb, dacă ne deschidem doar mintea. Tot ce trebuie să știm este cât de multe celule avem în serie și tensiunea celulelor individuale din pachet. Apoi folosiți acest număr pentru a aplica curentul constant de tensiune constantă pe pachet. Aceasta este matematica de bază! Nu există tensiune de plutire sau nicio etapă la încărcarea pachetelor de fosfat de litiu sau fier. Doar tensiune constantă-curent constant. Când bateria atinge vârful curbei de tensiune, este completă. Fără plutire, sau absorbție, .. este doar plin când ajunge în vârful curbei de tensiune.

Deci, există multe dezinformări pe internet. Există și mai multe pe YouTube, conduse de YouTubers care fie nu știu, fie nu au făcut cercetările. Nu le trânti, dar este important pentru fiecare dintre noi să facem propriile noastre cercetări. Aș fi de acord că la suprafață se pare că o baterie cu plumb ar fi mai ieftină să cumpere, decât pachetul de litiu-ion sau pachetul de fosfat de fier de litiu. Există atât de multe alte lucruri de analizat dincolo de preț, care ne oferă răspunsul real la această întrebare. Nici măcar nu am în vedere utilizarea bateriilor cu plumb în niciunul dintre proiectele mele. Deci, lasă ion de litiu și fosfat de fier de litiu. Care ar trebui să folosești într-un proiect? Ei bine, iată cum aleg.

• Dacă încerc să merg în ultralumină, călătorind destul de departe, pe jos, ionul de litiu este probabil cea mai bună cale de urmat. O densitate mai mare a celulelor oferă un timp de rulare mai lung în pachetul mai mic decât fosfat de fier de litiu,
• Dacă caut ceva ușor de lucrat, cu o cantitate mai mare de watt ore peste Li-Ion 3S, unde folosisem în mod tradițional în bateria SLA, LiFePO4 este alegerea mai bună.
• Dacă sunt cea mai bună investiție pentru acumularea bateriilor într-un generator solar off grid, 1500-2000 de cicluri, întreținere zero și 10 sau mai mulți ani sună destul de uimitor.

Ca orice în lume, rezultatele proiectelor noastre se bazează pe cercetările pe care le facem. Adesea primesc critici pentru a nu publica atât de multe videoclipuri, dar atunci când faceți cercetarea și lucrările de fond, este imposibil să aruncați în fiecare zi vreun videoclip crud. La fel și oamenii de cercetare. Până la urmă va fi foarte plină de satisfacții.

Călătorii cu baterii cu litiu

Regulile se schimbă de la o jurisdicție la alta la fel de ușor, în timp ce ziua se transformă în noapte. Momentan, se pare că cele mai grele restricții la bateriile cu litiu se găsesc care zboară în sau din America de Nord. Conform atât site-urilor FAA, cât și site-urilor TSA, este posibil ca bateriile cu litiu cu mai mult de 100 de wati de oră să fie permise în saci de transport cu aprobarea companiei aeriene, dar sunt limitate la două baterii de rezervă pentru fiecare pasager. Bateriile slabe de litiu sunt interzise în pungile verificate. Nici FAA sau TSA nu fac nicio diferență între ionul de litiu sau fosfatul de fier de litiu.