LiFePO4 i litijum-jonski

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Pojedinac LiFePO4 ćelije imaju nominalni napon oko 3,2 V ili 3,3 V. Koristimo više ćelija u nizu (obično 4) da napravimo litijum-gvožđe-fosfatnu bateriju.

• Korištenje četiri ćelije litijum-željeznog fosfata u seriji daje nam otprilike oko 12,8-14,2 volti paketa kada smo puni. Ovo je najbliža stvar koju ćemo pronaći tradicionalnoj bateriji olovne kiseline ili AGM.
• Ćelije litijum-gvožđe-fosfata imaju veću ćelijsku gustoću od olovne kiseline, u deliću težine.
• Ćelije litijum-gvožđe-fosfata imaju manju gustinu ćelije od litijum-jona. To ih čini manje isparljivima, sigurnijima za upotrebu, a nude skoro pojedinačnu zamjenu za AGM pakete.
• Da bismo dostigli istu gustinu kao ćelije litijum-jona, moramo paralelno slagati ćelije litijum-železovog fosfata da bismo povećali svoj kapacitet. Dakle, paketi litijum-željezovog fosfata s istim kapacitetom litijum-jonske ćelije bit će veći, jer za uspostavljanje istog kapaciteta zahtijeva više ćelija paralelno.
• Ćelije fosfata sa ćelijskim gvožđem mogu se koristiti u okruženjima visoke temperature, gde se ćelije litijum-jona nikada ne smeju koristiti iznad +60 Celzijusa.
• Uobičajeni procijenjeni vijek trajanja litij-željezne fosfatne baterije je 1500-2000 ciklusa punjenja u trajanju do 10 godina.
• Obično će litijum-željezni fosfat držati punjenje 350 dana.
• Litijum-železo-fosfatne ćelije imaju četiri puta (4x) kapacitet olovnih baterija.

Litijum-joni

Pojedinac Litijum-joni ćelije obično imaju nominalni napon od 3,6 V ili 3,7 volta. Koristimo više ćelija u nizu (obično 3) da bismo napravili litijum-jonsku bateriju od ~ 12 volti.

• Da biste koristili litijum-jonske ćelije za 12-strujnu banku, postavljamo ih 3 u seriju za dobivanje pakovanja od 12,6 volti. Ovo je najbliže može doći do nazivnog napona zapečaćene baterije od olovne kiseline, koristeći litijum-jonske ćelije
• Litijum-jonske ćelije imaju veću gustinu ćelija od litijum-železovog fosfata o kojem smo gore govorili. To znači da koristimo manji broj njih za željeni kapacitet. Veća gustina ćelija dolazi skupo od veće isparljivosti.
• Kao i kod litijum-železovog fosfata, možemo i zajedno staviti litijum-jonske ćelije da povećamo kapacitet naših pakovanja.
• Uobičajeni procijenjeni vijek trajanja litijum-jonske baterije je dvije do tri godine ili 300 do 500 ciklusa punjenja.
• Obično će litijum-jonski paket puniti 300 dana.

Napon

Ja ću dodati ovaj odjeljak na osnovu povratnih informacija jednog od naših pratilaca na Facebooku.
Razlog zašto koristimo 3 ćelije u seriji za litijum-jonske baterije je napon. 4S litijum-jonski paket ima previsok napon (~ 16,8 v) kada je pun. Suprotno tome, postoje neki radio uređaji kojima je potreban veći napon nego što donja strana 3s litijum-jonskog paketa može pružiti na kraju svoje krivulje napona. Ako i dalje želimo koristiti 4S litijum-jonski paket, moramo integrirati DC DC regulator za upravljanje izlaznim naponom. Ili, kao što sam spomenuo u drugom paragrafu, možemo koristiti i ćelije litijum-željeznog fosfata, koje imaju 14,2-14,4v potpuno napunjenih. Ovo je sasvim u redu za većinu radija, ali pročitajte naponske zahtjeve za vaš radio.

Punjenje

punjenje litijum-železovog fosfata + litijum-jonske ćelije je vrlo slično. Oba koriste konstantnu struju, a zatim konstantan napon za punjenje. Ako govorimo o jednom od „uradi sam“ baterija iz kanala, solarno ili stolno punjenje obično se vrši pomoću dva dijela zupčanika.

• Prvo imamo napon i izvor struje. To može biti prilagodljivi mužjak ili na primjer solarna ploča.
• Dalje imamo kontroler naboja. Ovo regulira napon i struju koji izlaze iz našeg napona / struje, napajajući BMS.
• Napokon, BMS šalje regulirani napon u paket. Takođe krvari napon iz ćelija koje imaju veći napon od ostalih. To drugima daje priliku da se nadgledaju. Uprkos onome što Bioenno kaže, nikada ne priključite direktno neregulirani izvor na bateriju (BMS ili ne!).

Hladno vrijeme

Kao i kod svih baterija, hladnoća utječe na sposobnost da se u litij-jonskim ili litijum-željeznim fosfatnim ćelijama pune. Stoga moramo učiniti nešto kako bi se osiguralo da baterija ne padne ispod smrzavanja. Punjenje baterije jedan je od razloga zašto postavljam sklonište za vrijeme hladnog vremena. Relativno je jednostavno održavati temperaturu u skloništu iznad smrzavanja, dok solarna energija ili generator ostaje izvan šatora. Jedan trik koji se koristi da se ove ćelije stave iznad zamrzavanja je čuvanje njih i radio opreme u kućištu. Svi radio uređaji proizvode toplinu, tako da ograničava (u određenoj mjeri) ventilaciju, toplina iz radija značajno će zagrijati prostor oko baterije. Drugi trik je korištenje kemijskih grijača za ruke u blizini ili unutar odjeljka za baterije. Poanta je u upotrebi zdravog razuma. Budući da znamo da baterije ne treba puniti dolje ispod zamrzavanja, jednostavna promjena načina rada može to lako otkloniti.

Balansiranje

Ako pravite pakovanje s više ćelija u nizu, morat ćete uravnotežiti ćelije u pakovanju ili u punjaču.
Važno je istaći samo zato što neko može napraviti YouTube video ili blog koji vam pokazuje kako napraviti paket, ne mora nužno značiti da točno znaju što rade.
Dno crta ili morate ručno uravnotežiti svoje ćelije ili aktivno uravnotežiti svoje ćelije. ako izrađujete jedan od mojih projekata baterijskih paketa, i koristit ćete ga dok ga istovremeno punite i pražnjete, aktivno uravnoteženje je to put. S druge strane, ako taj paket koristite samo za pražnjenje, izvadite ih u polje za pražnjenje, a zatim napunite kad se vratite kući, tehnički vam ne treba balansiranje tijekom pražnjenja paketa. Ako ćelije punite kao komplet 4 ili 3 kompleta, trebat će vam ravnoteža ili ih napunite pojedinačno. Ako koristite 18650 baterija, a vaš punjač omogućuje punjenje više od jedne ćelije istovremeno, dobro ste!

Odabir BMS-a

Sljedeći odlomak odnosi se samo na one od vas koji bi željeli napraviti kompletan paket baterija. Sad kad ste pročitali gore navedene odlomke, shvatili ste da su naponi između litijum-jona i litijum-železovog fosfata jedinstveni. To također znači da su BMS-ovi koje koristite za svoj baterijski paket specifični za litij-ionski ili litijev željezni fosfat. U projektima na kanalu možete pronaći mnoštvo različitih ploča za balansiranje. Ploče za balansiranje biramo prema mogućnostima koje tražimo od njih. Prije izbora ploče moramo znati:

• Koliko ampera želimo provući kroz ploču
• Koliko je ćelija u seriji
• Bilo da će se koristiti litijum-jonski ili litijum-železo-fosfatne ćelije
• Da li ploča nudi balansiranje ćelija (ako koristite BMS, uvijek dobijate i balansiranje ćelija)

Kada imate ove brojeve, pomoću njih možete odabrati pravi BMS od svog dobavljača. Ne biste trebali ni da gledate cenu dok ne shvatite svoje zahteve. Vi bi također trebali voditi računa o prodavačima eBay-a i Alibabe. Oni često pogrešno označavaju BMS ploče s mnogo većim mogućnostima nego što zapravo pružaju. Zato koristite zdrav razum. Ako znam da ću izvlačiti 15 A iz BMS-a, obično ga kupim s eBay-a koji je ocijenjen za 30 A.
Zašto biste inače željeli integrirati BMS u svoj projekt? Dobar BMS takođe nudi ove funkcije:

• Zaštita od prenapona
• Zaštita od pod naponom
• Zaštita od kratkog spoja
• Balansiranje

Kad vam ljudi kažu da ne koristite BMS ili balansiranje nije potrebno, oni to rade bez razumijevanja dodatne zaštite koju pruža BMS. Hrana za razmisljanje!

Grafikon pražnjenja litija i SLA

Ponekad, ma koliko se trudili, operatori i dalje drže iluziju da se zatvorena olovna kiselina istog kapaciteta ne razlikuje ili je bolja ni od litijum-jonskog ili litijum-željeznog fosfatnog pakiranja. To se obično zasniva na ceni. To je potpuna glupost!
Evo nekoliko činjenica.

• Razlog broj jedan za ne korištenje baterija s olovnom kiselinom je težina. Pakiranja litijum-litijum-željeznog fosfata dio su težine, a nude veću gustoću ćelija. To pretvara u veće radno vrijeme, ili u mogućnost da našu opremu napajamo mnogo duže na terenu, bez povećanja veličine / težine.
• Male zatvorene olovne baterije imaju ekstremni pad napona pod velikim opterećenjem. Nikada nisu bili dizajnirani za visokonaponske aplikacije. U stvari, male zatvorene baterije od olovne kiseline dizajnirane su tako da se na njih opterećuju tokom dužeg vremenskog perioda. Primjenjujući tipične 15 do 20 ampera modernog radija od 100 W, osjetimo značajan pad napona. Pravilno izgrađeni litijum-jonski ili litijum-željezni fosfatni paket ne pokazuje isti pad napona kao olovna kiselina. U stvari, pod opterećenjem, napon je relativno ravan dok pražnjenje litijum-jonskih i litijum-željeznih fosfatnih pakiranja.
• Jedna od iluzija o litijum-jonskim ili litijum-željeznim fosfatnim baterijama je "teško ih je napuniti". U stvari, pakete litijum-jonskih i litijum-željeznih fosfata lakše je napuniti nego zapečaćene baterije od olovne kiseline ako samo otvorimo svoj um. Sve što moramo znati je koliko ćelija imamo u nizu i napon pojedinih ćelija u paketu. Zatim upotrijebite taj broj da biste primijenili konstantnu naponsku konstantnu struju na paket. Ovo je osnovna matematika! Ne postoji napon plovka ili bilo kakva faza pri punjenju litijumskih ili litijum željezovih fosfatnih paketa. Dovoljno je konstantna struja napona. Kad baterija dosegne vrh svoje krivulje napona, puna je. Nema lebdenja, niti apsorpcije, .. samo je pun kad dosegne do vrha svoje krivulje napona.

Dakle, na internetu postoji puno dezinformacija. Na YouTubeu postoji još više, što pokreću YouTubers koji ili ne znaju ili nisu proveli istraživanje. Ne gulimo ih, ali važno je da svatko od nas uradi svoje istraživanje. Slažem se da se na površini čini da bi akumulator sa olovnom kiselinom bilo jeftinije kupiti nego litijum-jonski ili litijum-željezni fosfatni paket. Postoji toliko puno stvari koje treba gledati izvan cijene, što nam daju pravi odgovor na to pitanje. Uopće ne razmišljam o korištenju olovnih baterija ni u jednom svom projektu. Tako se ostavlja litijum-jon i litijum-gvožđe-fosfat. Koji biste trebali koristiti u projektu? Pa evo kako biram.

• Ako pokušavam ići ultra lakim pješačenjem na dosta udaljenosti, litijum-ion je vjerovatno bolji put. Veća gustoća ćelija daje duže trajanje u manjem pakovanju od litijum-željeznog fosfata,
• Tražim li nešto lako za raditi, veću količinu vatnih sati preko 3S Li-Iona, gdje sam tradicionalno koristio SLA bateriju, LiFePO4 je bolji izbor.
• Ako sam u potrazi za najboljom investicijom za skladištenje baterija u solarnom generatoru bez mreže, 1500-2000 ciklusa, održavanje bez nužde i 10 i više godina zvuče prilično nevjerojatno.

Kao i sve na svijetu, rezultati naših projekata temelje se na istraživanju koje radimo. Često dobivam kritike zbog toga što ne objavljujem toliko videozapisa, ali kada radite istraživanje i pozadinu, nemoguće je svaki dan izbaciti bilo koji stari mrkavi video. Isto tako rade i istraživači. Na kraju će to biti vrlo korisno.

Putovanje sa litijumskim baterijama

Pravila se mijenjaju iz jedne nadležnosti u drugu jednako lako kao što se dan pretvara u noć. U ovom trenutku čini se da su najteža ograničenja litijumskih baterija koja lete u ili iz Sjeverne Amerike. Prema web stranicama FAA i TSA, litijske baterije s više od 100 vat sati mogu biti dopuštene u torbama za prijevoz uz odobrenje zrakoplovne kompanije, ali mogu biti ograničene na dvije rezervne baterije po putniku. Opuštene litijumske baterije su zabranjene u vrećama s porukom. Ni FAA ni TSA ne prave razliku između litijum-jona ili litijum-železovog fosfata.