LiFePO4 a lithium-ion

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Individuální LiFePO4 články mají jmenovité napětí přibližně 3,2 V nebo 3,3 V. K výrobě lithium-fosfátového akumulátoru používáme několik článků v sérii (obvykle 4).

• Při použití čtyř lithium-fosfátových článků v sérii, když nás nabije, je zhruba ~ 12,8-14,2 voltů. Toto je nejbližší věc, kterou najdeme u tradiční olověné kyseliny nebo AGM baterie.
• Buňky fosforečnanu lithno-železitého mají vyšší hustotu buněk než olověná kyselina, a to za zlomek hmotnosti.
• Buňky fosforečnanu lithno-železitého mají menší hustotu buněk než lithium iont. Díky tomu jsou méně volatilní, bezpečnější k použití a nabízejí téměř individuální náhradu za balení AGM.
• Abychom dosáhli stejné hustoty jako lithium-iontové buňky, musíme skládat lithium-železo-fosfátové buňky paralelně, abychom zvýšili jejich kapacitu. Takže lithiové železo-fosfátové akumulátory se stejnou kapacitou lithium-iontových článků budou větší, protože k dosažení stejné kapacity vyžaduje více buněk paralelně.
• Fosfátové články lithium-železo lze použít ve vysokoteplotním prostředí, kde by lithiové iontové články neměly být nikdy používány nad +60 ° C.
• Typická odhadovaná životnost lithium-železo-fosfátové baterie je 1500 až 2 000 nabíjecích cyklů po dobu až 10 let.
• Balení fosforečnanu lithno-železnatého obvykle drží svůj poplatek po dobu 350 dnů.
• lithium-fosfátové články mají čtyřikrát (4x) kapacitu olověných baterií.

Lithium-ion

Individuální Lithium-ion články mají obvykle jmenovité napětí 3,6 V nebo 3,7 voltu. Používáme několik článků v sérii (obvykle 3), abychom vytvořili lithium-iontovou baterii ~ 12 voltů.

• Abychom mohli použít lithium-iontové články pro 12v power bank, umístíme je 3 do série, abychom získali 12,6 voltový balíček. To je nejblíže, jak se můžeme dostat k jmenovitému napětí uzavřené olověné kyselinové baterie pomocí lithium-iontových článků
• Lithium-iontové buňky mají vyšší hustotu buněk než fosforečnan lithno-železnatý, o kterém jsme hovořili výše. To znamená, že jich využíváme méně pro požadovanou kapacitu. Vyšší hustota buněk způsobuje dražší větší těkavost.
• Stejně jako u fosforečnanu lithno-železnatého, můžeme také skládat lithium-iontové buňky paralelně, abychom zvýšili kapacitu našich balíčků.
• Typická odhadovaná životnost lithium-iontové baterie je dva až tři roky nebo 300 až 500 nabíjecích cyklů.
• Obvykle si lithium-iontový balíček udrží svůj poplatek po dobu 300 dnů.

Napětí sady

Přidám tuto sekci na základě zpětné vazby od jednoho z našich sledovatelů na Facebooku.
Důvodem, proč používáme 3 články v sérii pro lithium-iontové baterie, je napětí. Akumulátor 4S lithium-iontový má příliš vysoké napětí (~ 16,8 V), když je plný. Naproti tomu existují rádia, která vyžadují více napětí, než může dolní strana 3s lithium-iontového akumulátoru poskytnout na konci jeho napěťové křivky. Pokud stále chceme použít lithium-iontovou sadu 4S, musíme integrovat DC DC regulátor pro správu napěťového výstupu. Nebo, jak jsem již zmínil ve druhém odstavci, můžeme také použít lithium-železo-fosfátové články, které mají 14,2-14,4v plně nabité. To je naprosto v pořádku pro většinu rádií, ale přečtěte si požadavky na napětí vašeho rádia.

Nabíjení

nabíjení fosforečnanu lithno-železitého + lithium-iontových článků je velmi podobné. Oba používají pro nabíjení konstantní proud a pak konstantní napětí. Pokud mluvíme o jedné z baterií pro kutily z kanálu, solární nebo stolní nabíjení se obvykle provádí pomocí dvou kusů zařízení.

• Nejprve máme zdroj napětí a proudu. Může to být například nastavitelný dolar nebo například solární panel.
• Dále máme regulátor nabíjení. To reguluje napětí a proud vycházející z našeho zdroje napětí / proudu a napájí BMS.
• Nakonec BMS pošle regulované napětí do sady. Rovněž odvádí napětí z článků, které mají vyšší napětí než ostatní. To dává ostatním šanci dohnat. Navzdory tomu, co říká Bioenno, nikdy nepřipojujte k baterii neregulovaný zdroj (BMS nebo ne!).

Chladné počasí

Stejně jako u všech baterií, nachlazení ovlivňuje schopnost nabíjení lithium-iontových nebo lithiumfosfátových článků. Musíme tedy něco udělat, abychom zajistili, že baterie neklesne pod bod mrazu. Nabíjení baterie je jedním z důvodů, proč nasadím přístřešek v chladném počasí. Je relativně snadné udržovat teplotu uvnitř přístřešku nad mrazem, zatímco vaše solární energie nebo generátor zůstává mimo stan. Jeden trik používaný k udržení těchto buněk nad zamrznutím, je udržovat je a rádiové vybavení uvnitř uzavřeného prostoru. Všechna rádia vytvářejí teplo, takže omezují (do jisté míry) ventilaci, teplo z rádia výrazně ohřeje prostor kolem baterie. Dalším trikem je použití chemických ohřívačů rukou v blízkosti nebo uvnitř prostoru pro baterii. Jde o to použít zdravý rozum. Protože víme, že bychom neměli dobíjet baterie pod bodem mrazu, jednoduchá změna provozních postupů to snadno napraví.

Vyvažování

Pokud sestavujete balíček s více než jednou buňkou v sérii, budete muset buňky v balení nebo v nabíječce vyrovnat.
Je důležité poukázat na to, že někdo může vytvořit video nebo blog YouTube, který vám ukáže, jak sestavit balíček, nutně neznamená, že přesně vědí, co dělají.
Sečteno a podtrženo, musíte buď ručně vyvážit buňky, nebo aktivně vyvážit buňky. Pokud stavíte jeden z mých projektů bateriových zdrojů A A tuto baterii budete používat při současném nabíjení a vybíjení, je správné vyrovnání aktivní. Na druhou stranu, pokud používáte tuto baterii pouze pro vybíjení, vyjmete je na pole pro vybití a poté nabíjíte, až se vrátíte domů, technicky nepotřebujete při vybíjení balení žádné vyvažování. Pokud se chystáte nabíjet buňky jako kompletní balení 4s nebo 3s, budete potřebovat vyrovnávací poplatek nebo je nabíjet jednotlivě. Samozřejmě, pokud používáte 18650 baterií a vaše nabíječka umožňuje nabíjení více než jedné buňky najednou, jste v pořádku!

Výběr BMS

Následující odstavec se týká pouze těch z vás, kteří byste chtěli vyrobit kompletní baterii. Nyní, když jste si přečetli výše uvedené odstavce, chápete, že napětí mezi lithium-iontovým a lithium-železitým fosfátem je jedinečné. To také znamená, že BMS, které používáte pro své baterie, jsou specifické pro lithium-iont nebo fosforečnan lithno-železitý. V projektech na kanálu najdete celou řadu různých vyvažovacích desek. Vyvažovací desky vybíráme podle schopností, které od nich požadujeme. Před výběrem desky potřebujeme vědět:

• Kolik zesilovačů chceme protáhnout deskou
• Kolik buněk je v sérii
• Zda budou použity lithium-iontové nebo lithium-železité fosfátové buňky
• Nabízí deska vyvažování buněk (pokud používáte BMS, vždy vyvažujte buňky)

Pokud tato čísla máte, můžete je použít k výběru správného BMS od svého dodavatele. Neměli byste se ani dívat na cenu, dokud nerozumíte vašim požadavkům. Měli byste se také starat o prodejce eBay a Alibaba. Často nesprávně označují desky BMS mnohem většími možnostmi, než ve skutečnosti poskytují. Použijte tedy zdravý rozum. Pokud vím, že z BMS vytáhnu 15 ampérů, obvykle si koupím jednu z eBay, která je ohodnocena na 30 ampérů.
Proč ještě chcete integrovat BMS do vašeho projektu? Dobrý BMS také nabízí tyto funkce:

• Ochrana před vysokým napětím
• Ochrana pod napětím
• Ochrana proti zkratu
• Vyvažování

Když vám lidé říkají, abyste nepoužívali BMS nebo není nutné vyvažování, dělají to bez pochopení další ochrany, kterou BMS poskytuje. K zamyšlení!

Graf vypouštění lithia vs. SLA

Někdy, bez ohledu na to, jak se snažím, se operátoři stále drží iluze, že uzavřená olověná kyselinová baterie stejné kapacity se neliší nebo dokonce lepší než lithium-iontová nebo lithium-fosforečnanová balení. To je obvykle založeno na ceně. To je naprostý nesmysl!
Zde je několik faktů.

• Jedním z důvodů, proč nepoužívat olověnou baterii, je hmotnost. Balení fosforečnanu lithného a lithia a železa jsou zlomkem hmotnosti a nabízejí vyšší hustotu buněk. To se promítá do většího provozního času nebo schopnosti pohánět naše zařízení v terénu mnohem déle, aniž by došlo ke zvýšení velikosti / hmotnosti.
• Malé uzavřené olověné baterie mají při vysokém zatížení extrémní pokles napětí. Nikdy nebyly navrženy pro aplikace s vysokým proudem. Ve skutečnosti byly malé uzavřené olověné kyselinové baterie navrženy tak, aby na ně po dlouhou dobu působily malé zatížení. Při použití typických 15 až 20 A z moderního 100 W rádia dochází k významnému poklesu napětí. Správně zabudovaný lithium-iontový nebo lithium-železo-fosfátový balíček nevykazuje stejný pokles napětí jako olověná baterie. Ve skutečnosti je při zatížení napětí relativně nízké, zatímco se vybíjí lithium-iontové a lithium-železo-fosfátové balíčky.
• Jednou z iluzí o lithium-iontových nebo lithium-železo-fosfátových bateriích je „je obtížné nabíjet“. Ve skutečnosti se lithium-iontové a lithium-železo-fosfátové obaly nabíjí snadněji než uzavřená olověná kyselinová baterie, pokud jí jen otevřeme mysl. Potřebujeme pouze vědět, kolik článků máme v sérii a napětí jednotlivých buněk v balení. Pak použijte toto číslo pro přivedení konstantního napětí na proud. To je základní matematika! Při nabíjení fosforečnanů lithium nebo lithium železo neexistuje žádné plovoucí napětí ani fáze. Jen konstantní proud s konstantním napětím. Když baterie dosáhne vrcholu své křivky napětí, je plná. Žádná plovoucí nebo absorbce .. je to jen plné, když dosáhne vrcholu své křivky napětí.

Na internetu je tedy hodně dezinformací. Na YouTube je toho ještě více, řízeno YouTubers, kteří buď nevědí, nebo neprovedli výzkum. Ne zabíjet je, ale je důležité, aby každý z nás provedl svůj vlastní výzkum. Souhlasím s tím, že na povrchu se zdá, že by olověná kyselinová baterie byla levnější, než lithium-iontová nebo lithium-železitá fosfátová sada. Existuje tolik dalších věcí, na které se můžeme podívat za cenu, která nám dává skutečnou odpověď na tuto otázku. Už v žádném z mých projektů neuvažuji o použití olověných baterií. Zůstává tak lithium-iont a fosforečnan lithno-železnatý. Který z nich byste měli použít v projektu? Tak tady jsem si vybral.

• Pokud se snažím jít ultralehkou cestou docela pěšky, je lithium ion pravděpodobně lepší způsob, jak jít. Větší hustota buněk poskytuje delší dobu provozu v menším balení než fosforečnan lithno-železnatý,
• Pokud hledám něco, s čím by bylo snadné pracovat, větší množství watt hodin než 3S Li-Ion, kde jsem tradičně používal baterii SLA, je LiFePO4 lepší volbou.
• Pokud hledám nejlepší investici do baterií v solárním generátoru mimo síť, zní to 1500-2000 cyklů, nulová údržba a 10 nebo více let docela úžasně.

Stejně jako cokoli na světě i výsledky našich projektů vycházejí z výzkumu, který děláme. Často kritizuji nezveřejňování tolika videí, ale když děláte výzkum a práci na pozadí, není možné vyhazovat každé staré zmuchlané video každý den. Stejně tak výzkumníci. Nakonec to bude velmi prospěšné.

Cestování s lithiovými bateriemi

Pravidla se mění z jedné jurisdikce do druhé tak snadno, jak se den mění v noc. V současné době se zdá, že nejtěžší omezení pro lithiové baterie se vyskytují při letu do Severní Ameriky nebo z ní. Podle webových stránek FAA a TSA mohou být lithiové baterie s více než 100 wattovými hodinami povoleny v brašnách s povolením od letecké společnosti, ale jsou omezeny na dvě náhradní baterie na cestujícího. Uvolněné lithiové baterie jsou v kontrolovaných pytlích zakázány. FAA ani TSA nerozlišují mezi lithiovými ionty nebo lithiumfosfátem.