LiFePO4 i litij-ionski

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Pojedinac LiFePO4 stanice imaju nominalni napon oko 3,2 V ili 3,3 V. Koristimo više ćelija u nizu (obično 4) za izradu litij-željeznog fosfata.

• Korištenje četiri ćelije litij-željeznog fosfata u nizu daje nam otprilike oko 12,8-14,2 volti paketa kada smo puni. Ovo je najbliža stvar koju ćemo pronaći kod tradicionalne olovno-kiselinske ili AGM baterije.
• Stanice litijevog željezo-fosfata imaju veću gustoću stanica nego olovna kiselina, u djeliću mase.
• Stanice litijevog željezo-fosfata imaju manju gustoću stanica od litijevih iona. To ih čini manje isparljivima, sigurnijima za upotrebu, a nude gotovo pojedinačnu zamjenu za AGM pakete.
• Da bismo dostigli istu gustoću kao i litij-ionske stanice, moramo paralelno slagati ćelije litij-željeznog fosfata kako bismo povećali svoj kapacitet. Dakle, paketi litij-željeznog fosfata s istim kapacitetom litij-ionske ćelije bit će veći, jer za uspostavljanje istog kapaciteta zahtijeva više ćelija paralelno.
• Stanice litij-željeznog fosfata mogu se koristiti u okruženjima visoke temperature gdje se litij-ionske stanice nikad ne smiju koristiti iznad +60 Celzija.
• Uobičajeni procijenjeni vijek trajanja litijeve željezne fosfatne baterije je 1500-2000 ciklusa punjenja u trajanju do 10 godina.
• Tipično je da će litij-željezni fosfat držati punjenje 350 dana.
• Litij-željezne fosfatne stanice imaju četiri puta (4x) kapacitet olovnih baterija.

Litij-ion

Pojedinac Litij-ion stanice obično imaju nominalni napon od 3,6 V ili 3,7 volta. Koristimo više ćelija u nizu (obično 3) da bismo napravili litij-ionsku bateriju od ~ 12 volti.

• Da biste koristili litij-ionske ćelije za 12-strujnu banku, stavljamo ih 3 u seriju kako bi dobili 12,6 volt. Ovo je najbliže može doći do nazivnog napona zapečaćene baterije od olovne kiseline, pomoću ćelija litij-iona
• Litij-ionske stanice imaju veću gustoću stanica od litijevog željezovog fosfata o kojem smo gore govorili. To znači da ih koristimo manje za željeni kapacitet. Veća gustoća stanica dolazi od skuplje veće hlapljivosti.
• Kao i kod litijevog željeznog fosfata, također možemo litij-ionske stanice slagati paralelno kako bismo povećali kapacitet naših pakiranja.
• Uobičajeni procijenjeni vijek trajanja litij-ionske baterije je dvije do tri godine ili 300 do 500 ciklusa punjenja.
• Tipično će litij-ionski paket držati naboje 300 dana.

Napon pakiranja

Ja ću dodati ovaj odjeljak na temelju povratnih informacija jednog od naših pratitelja na Facebooku.
Razlog zašto koristimo 3 ćelije u nizu za litij-ionske baterije je napon. Litij-ionski paket 4S ima previsok napon (~ 16,8 v) kad je pun. Suprotno tome, postoje neki radiji kojima je potreban veći napon nego što donja strana 3s litij-ionskog paketa može pružiti na kraju krivulje napona. Ako i dalje želimo koristiti 4S litij-ionski paket, moramo integrirati DC DC regulator za upravljanje izlaznim naponom. Ili, kao što sam spomenuo u drugom odlomku, također možemo koristiti stanice litijevog 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 litij-željeznog fosfata + litij-ionske stanice 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, na primjer, solarna ploča.
• Dalje imamo kontroler naboja. Ovo regulira napon i struju koji izlaze iz našeg napona / struje, napajajući BMS.
• Konačno, BMS šalje regulirani napon u paket. Također krvari napon iz stanica koje imaju veći napon od ostalih. To drugima daje priliku da se nadgledaju. Unatoč onome što Bioenno kaže, nikad ne spajajte izravno neregulirani izvor na bateriju (BMS ili ne!).

Hladno vrijeme

Kao i kod svih baterija, hladnoća utječe na sposobnost da se u litij-ionske ili litij-željezne fosfatne stanice napune. Stoga moramo učiniti nešto kako bi se baterija spustila ispod zamrzavanja. Punjenje baterije jedan je od razloga zašto postavljam sklonište za vrijeme hladnog vremena. Relativno je jednostavno održavati temperaturu unutar skloništa iznad smrzavanja, dok solarna snaga ili generator ostaje izvan šatora. Jedan trik koji se koristi da se ove ćelije stave iznad zamrzavanja je čuvanje njih i radijske opreme u kućištu. Svi radio uređaji stvaraju 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 bismo trebali puniti dolje ispod zamrzavanja, jednostavna promjena načina rada može to lako otkloniti.

Balansiranje

Ako gradite pakiranje s više ćelija u nizu, morat ćete uravnotežiti ćelije u pakiranju ili u punjaču.
Važno je istaknuti to samo zato što netko može napraviti YouTube videozapis ili blog koji vam pokazuje kako napraviti paket, ne mora nužno značiti da točno znaju što rade.
Dno crta, ili morate ručno uravnotežiti svoje stanice ili aktivno uravnotežiti svoje stanice. ako izrađujete jedan od mojih projekata baterija, 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, iznošenje u polje za pražnjenje i punjenje nakon što se vratite kući, tehnički vam ne treba balansiranje tijekom pražnjenja paketa. Ako ćelije puniti kao komplet 4 ili 3 kompleta, trebat će vam uravnoteženje ili ih napunite pojedinačno. Ako koristite 18650 baterija, a vaš punjač omogućuje punjenje više od jedne ćelije istovremeno, svi ste dobri!

Odabir BMS-a

Sljedeći odlomak odnosi se samo na one od vas koji bi željeli izgraditi kompletnu bateriju. Sad kad ste pročitali gore navedene odlomke, shvatili ste da su naponi između litijevog iona i litijevog željezovog fosfata jedinstveni. To također znači da su BMS-ovi koje koristite za svoj baterijski paket specifični za litij-ion ili litij-željezni fosfat. U projektima na kanalu možete pronaći mnoštvo različitih ploča za uravnoteženje. Ploče za balansiranje biramo prema mogućnostima koje tražimo od njih. Prije nego što odaberemo ploču moramo znati:

• Koliko ampera želimo provući kroz ploču
• Koliko je stanica u nizu
• Bilo da se koriste litij-ionske ili litij-željezne fosfatne stanice
• Nudi li ploča balansiranje ćelija (ako koristite BMS uvijek dobivate ravnotežu s ćelijama)

Kad imate ove brojeve, pomoću njih možete odabrati pravi BMS kod svog dobavljača. Ne biste trebali ni gledati na cijenu dok ne shvatite svoje potrebe. Također biste trebali voditi računa o prodavačima eBay-a i Alibabe. Oni često pogrešno označavaju BMS ploče s mnogo većim mogućnostima nego što stvarno pružaju. Zato koristite zdrav razum. Ako znam da ću iz BMS-a izvlačiti 15 A, obično kupujem jedan od eBay-a koji je ocijenjen za 30 A.
Zašto biste inače željeli integrirati BMS u svoj projekt? Dobar BMS nudi i ove značajke:

• Zaštita od prenapona
• Zaštita od podnaponskih napona
• 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 razmišljanje!

Litij vs SLA graf pražnjenja

Ponekad, koliko god se trudio, operatori i dalje drže iluziju da se zatvorena baterija s olovnom kiselinom istog kapaciteta ne razlikuje ili je čak bolja od pakiranja litijevog iona ili litijevog željezovog fosfata. To se obično temelji na cijeni. To je potpuna glupost!
Evo nekoliko činjenica.

• Razlog broj jedan zbog kojeg se ne koristi baterija s olovnom kiselinom je težina. Pakiranja litijevog i litijevog željeznog fosfata dio su težine, a nude veću gustoću stanica. To znači veće vrijeme rada, ili mogućnost da našu opremu držimo mnogo duže na terenu, bez povećanja veličine / težine.
• Male brtvene olovne baterije imaju ekstremni pad napona pod velikim opterećenjem. Nikada nisu bili dizajnirani za veliku uporabu struje. U stvari, male zatvorene baterije od olovne kiseline dizajnirane su tako da se na njih opterećuju tijekom dugog vremenskog razdoblja. Primjenjujući tipične 15 do 20 ampera modernog radija od 100 W, osjetimo značajan pad napona. Pravilno izgrađeni litij-ionski ili litij-željezni fosfatni paket ne pokazuje isti pad napona kao baterija s olovnom kiselinom. Ustvari pod opterećenjem, napon je relativno ravan dok pražnjenje litijevih iona i litijevog željezo-fosfatnog paketa.
• Jedna od iluzija o litij-ionskim ili litij-željeznim fosfatnim baterijama je: "teško ih je napuniti". Zapravo se litij-ionski i litij-željezo-fosfatni paketi lakše napune nego zatvoreni akumulator sa olovnom kiselinom ako mu samo otvorimo svoj um. Sve što moramo znati je koliko stanica imamo u nizu i napon pojedinih stanica u pakiranju. Zatim upotrijebite taj broj da biste primijenili konstantnu struju napona na paket. Ovo je osnovna matematika! Kod punjenja litijevih ili litij-željeznih fosfatnih pakiranja nema napona plovka niti bilo koje faze. Samo stalna naponska konstanta-struja. Kad baterija dosegne vrh svoje krivulje napona, puna je. Nema plutanja ili apsorpcije, .. puna je tek kad dosegne vrh 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 slažući ih, ali važno je da svatko od nas napravi svoje istraživanje. Slažem se da se na površini čini da bi olovnu kiselinu bilo jeftinije kupiti nego litij-ionsku ili litij-željeznu fosfatnu foliju. Postoji toliko mnogo drugih stvari koje treba tražiti izvan cijene, što nam daju pravi odgovor na to pitanje. Nikad više ne razmišljam o korištenju olovnih baterija u bilo kojem svom projektu. Tako se ostavlja litij ion i litijev željezo fosfat. Koji biste trebali koristiti u projektu? Pa evo kako ja biram.

• Ako pokušavam ići ultra lakim pješačenjem na dosta udaljenosti, litijev ion je vjerojatno bolji put. Veća gustoća stanica daje dulje vrijeme rada u manjem paketu od litijevog željezovog fosfata,
• Ako sam u potrazi za nečim jednostavnim za rad, većom količinom vatnih sati preko 3S Li-Iona, gdje sam se tradicionalno koristio u SLA bateriji, LiFePO4 je bolji izbor.
• Ako sam u potrazi za najboljom investicijom za pohranu baterija u solarnom generatoru bez rešetke, 1500-2000 ciklusa, održavanje nule i 10 i više godina zvuči prilično nevjerojatno.

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

Putovanje s litijskim 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-e i TSA-e, litijske baterije s više od 100 vat sati mogu biti dopuštene u torbama s odobrenjem zrakoplovne kompanije, ali mogu biti ograničene na dvije rezervne baterije po putniku. Opuštene litijeve baterije zabranjene su u provjerenim vrećicama. Ni FAA ni TSA ne razlikuju litij-ion ili litijev željezni fosfat.