LiFePO4 и литиево-йонна

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Индивидуален LiFePO4 клетките имат номинално напрежение около 3.2V или 3.3V. Използваме множество клетки последователно (обикновено 4), за да съставим литиево-железен фосфатен пакет батерии.

• Използвайки четири литиево-железни фосфатни клетки, ни дава приблизително около 12,8-14,2 волта пакет, когато е пълен. Това е най-близкото нещо, което ще открием до традиционната оловно-киселинна или AGM батерия.
• Клетките от литиево-железен фосфат имат по-голяма клетъчна плътност от оловната киселина, на част от теглото.
• Клетките от литиево-железен фосфат имат по-малка клетъчна плътност в сравнение с литиевите йони. Това ги прави по-малко летливи, по-безопасни за използване, предлага почти подмяна едно към едно за AGM пакетите.
• За да достигнем същата плътност като литиево-йонните клетки, трябва да подреждаме паралелно литиево-железните фосфатни клетки, за да увеличим капацитета си. Така че литиево-железните фосфатни батерии с еднакъв капацитет на литиево-йонна клетка, ще бъдат по-големи, тъй като са необходими повече клетки паралелно, за да се постигне същия капацитет.
• Клетките от литиево-железен фосфат могат да се използват във високотемпературна среда, където клетките на литиеви йони никога не трябва да се използват над +60 Целзий.
• Типичният прогнозен живот на литиево-железен фосфатна батерия е 1500-2000 цикъла на зареждане до 10 години.
• Обикновено литиево-железният фосфатен пакет ще задържа 350 дни.
• Литиево-железните фосфатни клетки имат четири пъти (4х) капацитет на оловни киселинни батерии.

Литиево-йонна

Индивидуален Литиево-йонна клетките обикновено имат номинално напрежение 3.6V или 3.7 волта. Използваме множество клетки последователно (обикновено 3), за да изградим литиево-йонна батерия с ~ 12 волта.

• За да използваме литиево-йонни клетки за 12V мощност, ги поставяме 3 последователно, за да получим 12.6 волтов пакет. Това е най-близкото, което можем да стигнем до номиналното напрежение на запечатана оловно-кисела батерия, използвайки литиево-йонни клетки
• Клетките от литиеви йони имат по-висока клетъчна плътност в сравнение с литиевия железен фосфат, за който говорихме по-горе. Това означава, че използваме по-малко от тях за желания капацитет. По-високата плътност на клетките идва скъпо от по-голямата летливост.
• Както при литиевия железен фосфат, така и ние можем да подреждаме литиево-йонните клетки паралелно, за да увеличим капацитета на нашите опаковки.
• Типичният прогнозен живот на литиево-йонната батерия е две до три години или 300 до 500 цикъла на зареждане.
• Обикновено литиево-йонната опаковка ще задържа 300 дни.

Пакетни напрежения

Ще добавя този раздел въз основа на обратна връзка от един от нашите последователи във Facebook.
Причината да използваме 3 клетки последователно за литиево-йонни батерии е напрежението. Литиево-йонният пакет 4S има твърде високо напрежение (~ 16.8v), когато е пълен. За разлика от това има някои радиостанции, които изискват повече напрежение, отколкото ниската страна на 3s литиево-йонна опаковка може да осигури в края на своята крива на напрежение. Ако все пак искаме да използваме 4S литиево-йонна опаковка, трябва да интегрираме DC DC регулатор, за да управляваме изходното напрежение. Или, както споменах във втория параграф, можем да използваме и литиево-железни фосфатни клетки, които имат 14,2-14,4v напълно заредени. Това е напълно добре за повечето радиостанции, но прочетете изискванията за напрежение за вашето радио.

зареждане

зареждането на литиевия железен фосфат + литиевите йонни клетки е много подобно. И двете използват постоянен ток и след това постоянно напрежение за зареждане. Ако говорим за един от направените от канала батерии „Направи си сам“, зареждането със слънчева или десктоп обикновено се извършва с две части предавка.

• Първо имаме източник на напрежение и ток. Това може да бъде регулируем долар или слънчев панел например.
• След това имаме контролер на зареждането. Това регулира напрежението и тока, излизащи от нашия източник на напрежение / ток, захранвайки BMS.
• Накрая BMS изпраща регулираното напрежение към пакета. Освен това изпуска напрежение от клетки, които имат по-високо напрежение от останалите. Това дава шанс на другите да наваксат. Въпреки казаното от Bioenno, никога не свързвайте директно нерегламентиран източник към вашата батерия (BMS или не!).

Студено време

Както при всички батерии, студът влияе върху способността на литиево-йонните или литиево-железните фосфатни клетки да се зареждат. Затова трябва да направим нещо, за да гарантираме, че батерията не пада под замръзване. Зареждането на батерията е една от причините да разположа убежище при студено време. Сравнително лесно е да поддържате температурата вътре в заслона над замръзване, докато вашата слънчева енергия или генератор остава извън палатката. Един трик, използван за поддържане на тези клетки над замръзване, е съхраняването на тях и радиооборудването в заграждение. Всички радиостанции правят топлина, така че ограничавайки (до известна степен) вентилация, топлината от радиото ще затопли значително пространството около батерията. Друг трик е да използвате химически нагреватели за ръце близо до или вътре в отделението за батерии. Въпросът е да се използва здрав разум. Тъй като знаем, че не трябва да зареждаме батериите под замръзване, проста промяна на работните практики може лесно да коригира това.

Балансиране

Ако изграждате пакет с повече от една клетка в серия, ще трябва да балансирате клетките в пакета или в зарядното устройство.
Важно е да се отбележи, само защото някой може да направи видео или блог в YouTube, който ви показва как да създадете пакет, не означава непременно, че знае точно какво прави.
Долната линия, или трябва да балансирате ръчно клетките си, или активно да балансирате клетките си. ако изграждате един от проектите ми за батерия, И ще го използвате, докато едновременно го зареждате и разреждате, активното балансиране е начинът да продължите. От друга страна, ако използвате този пакет само за изхвърляне, извеждате ги в полето за изхвърляне и зареждате, след като се върнете у дома, технически нямате нужда от балансиране, докато изхвърляте опаковката. Ако ще зареждате клетките като пълен пакет от 4s или 3s, ще ви трябва балансирано зареждане или да ги зареждате поотделно. Разбира се, ако използвате 18650 батерии и зарядното устройство разполага с зареждане на повече от една клетка наведнъж, всички сте добри!

Избор на BMS

Следващият параграф се отнася само за онези от вас, които биха искали да съставят пълен комплект батерии. Сега, когато прочетохте параграфите по-горе, разбирате, че напреженията между литиевия йон и литиевия железен фосфат са уникални. Това също означава, че BMS, който използвате за вашата батерия, е специфичен за литиевия йон или литиевия железен фосфат. Можете да намерите разнообразие от различни балансиращи дъски в проектите на канала. Ние избираме балансиращи дъски според възможностите, които изискваме от тях. Преди да изберем борд, трябва да знаем:

• Колко ампера искаме да издърпаме през дъската
• Колко клетки са в серия
• Независимо дали ще се използват литиево-йонни или литиево-железни фосфатни клетки
• Предлага ли платката балансиране на клетките (ако използвате BMS, винаги получавате такава с балансиране на клетките)

Когато имате тези номера, можете да ги използвате, за да изберете правилния BMS от вашия доставчик. Дори не трябва да гледате цената, докато не разберете вашите изисквания. Трябва да се погрижите и за продавачите на eBay и Alibaba. Те често неправилно етикетират BMS платки с много по-големи възможности, отколкото всъщност предоставят. Затова използвайте здравия си разум. Ако знам, че ще извадя 15 ампера от BMS, обикновено купувам такъв от eBay, който е класиран за 30 ампера.
Защо иначе може да искате да интегрирате BMS в своя проект? Един добър BMS предлага и тези функции:

• Защита от пренапрежение
• Защита под напрежение
• Защита от късо съединение
• Балансиране

Когато хората ви казват да не използвате BMS или не се изисква балансиране, те правят това, без да разбират допълнителната защита, която предоставя BMS. Храна за размисъл!

Графика на литий срещу SLA

Понякога, колкото и да се опитвам, операторите все още държат на илюзията, че запечатаната батерия с оловна киселина със същия капацитет не е по-различна или дори по-добра от опаковката от литиево-йонна или литиева железна фосфата. Това обикновено се базира на цената. Това са пълни глупости!
Ето няколко факта.

• Причината номер едно за неизползването на оловна батерия е теглото. Литиевите и литиеви железни фосфатни пакети са част от теглото, като същевременно предлагат по-голяма плътност на клетките. Това означава по-голямо работно време или способност да задвижваме съоръженията си много по-дълго в полето, без увеличаване на размера / теглото.
• Малките запечатани оловно-киселинни батерии имат изключителен спад на напрежението при силен товар. Те никога не са били проектирани за приложения с висок ампераж. Всъщност малките запечатани оловно-киселинни батерии са проектирани така, че да имат малък товар върху тях за дълъг период от време. Прилагайки типичните 15 до 20 ампера от модерно 100 ватово радио, усещаме значителен спад на напрежението. Правилно изграденият литиев йон или литиево-железен фосфатен пакет не показва същия спад на напрежението като батерията с оловна киселина. В действителност при натоварване, напрежението е сравнително плоско, докато се освобождават литиеви йони и литиеви железофосфатни пакети.
• Една от илюзиите за литиево-йонните или литиево-железните фосфатни батерии е „те са трудни за зареждане“. Всъщност опаковките с литиево-йонни и литиево-железни фосфати се зареждат по-лесно от запечатана батерия с оловно-кисела киселина, ако просто отворим умовете си за нея. Всичко, което трябва да знаем, е колко клетки имаме в серия и напрежението на отделните клетки в опаковката. След това използвайте това число, за да приложите постоянен ток на постоянно напрежение към опаковката. Това е основна математика! При зареждане на литиеви или литиеви железофосфатни пакети няма напрежение на поплавък или някакви етапи. Просто постоянен ток с постоянно напрежение. Когато батерията достигне върха на кривата на напрежението си, тя е пълна. Без плаващ или абсорбционен, .. той е просто пълен, когато достигне върха на своята крива на напрежението.

Така че в интернет има много дезинформация. В YouTube има още повече, задвижвани от YouTubers, които или не знаят, или не са направили изследването. Не ги шамари, но е важно всеки от нас да си направи собствено изследване. Бих се съгласил, че на повърхността изглежда батерията с оловна киселина би била по-евтина за закупуване от литиево-йонната или литиево-железния фосфатен пакет. Има толкова много други неща, които трябва да разгледаме извън цената, които ни дават реалния отговор на този въпрос. Дори не обмислям да използвам оловни батерии в нито един от проектите си. Така че оставя литиев йон и литиев железен фосфат. Кой от тях трябва да използвате в даден проект? Ами ето как избирам.

• Ако се опитвам да измина ултралеко, пътувайки доста разстояние пеша, литиевият йон вероятно е по-добрият начин да отида. По-голямата плътност на клетките дава по-дълго време на работа в по-малкия пакет от литиевия железен фосфат,
• Ако търся нещо лесно за работа, по-голямо количество ватови часове през 3S Li-Ion, където традиционно използвах SLA батерията, LiFePO4 е по-добрият избор.
• Ако търся най-добрата инвестиция за акумулаторни батерии в слънчев генератор без мрежа, 1500-2000 цикъла, нулева поддръжка и 10 или повече години звучи доста невероятно.

Подобно на всичко по света, резултатите от нашите проекти се основават на изследванията, които правим. Често получавам критики за това, че не публикувам толкова много видеоклипове, но когато правите изследванията и работата в основата, е невъзможно всеки ден да изхвърляте някое старо мрачно видео. Така правят и момчетата от изследванията. В крайна сметка ще бъде много полезно.

Пътуване с литиеви батерии

Правилата се променят от една юрисдикция в друга толкова лесно, колкото денят се превръща в нощ. В момента изглежда, че най-големите ограничения за литиевите батерии са открити, които летят в или извън Северна Америка. Според уебсайтовете на FAA и TSA, литиеви батерии с повече от 100 вата часа могат да бъдат разрешени в чанти за пренасяне с одобрение на авиокомпанията, но са ограничени до две резервни батерии на пътник. Разхлабените литиеви батерии са забранени в проверените торби. Нито FAA, нито TSA правят разлика между литиевия йон или литиевия железен фосфат.