LiFePO4 og litiumion

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Individuell LiFePO4 celler har en nominell spenning på omtrent 3,2V eller 3,3V. Vi bruker flere celler i serie (vanligvis 4) for å lage en litiumjernfosfatbatteri.

• Ved å bruke fire litiumjernfosfatceller i serie, gir vi omtrent 12,8-14,2 volt når de er full. Dette er det nærmeste vi kommer til å finne et tradisjonelt bly-syre- eller AGM-batteri.
• Litiumjernfosfatceller har større celletetthet enn blysyre, ved en brøkdel av vekten.
• Litiumjernfosfatceller har mindre celletetthet enn litiumion. Dette gjør dem mindre flyktige, sikrere å bruke, og gir nesten en-til-en-erstatning for AGM-pakker.
• For å oppnå samme tetthet som litium-ion-celler, må vi stabile litiumjernfosfatceller parallelt for å øke kapasiteten. Så litiumjernfosfatbatterier med samme kapasitet som en litiumioncelle, vil være større, ettersom det krever flere celler parallelt for å oppnå samme kapasitet.
• Litiumjernfosfatceller kan brukes i høye temperaturmiljøer, hvor litiumionceller aldri skal brukes over +60 Celsius.
• Den typiske estimerte levetiden for et litiumjernfosfatbatteri er 1500-2000 ladesykluser i opptil 10 år.
• Vanligvis vil en litiumjernfosfat-pakning holde på i 350 dager.
• litiumjernfosfatceller har fire ganger (4x) kapasiteten til blysyrebatterier.

Litium-ion

Individuell Litium-ion celler har vanligvis en nominell spenning på 3,6V eller 3,7 volt. Vi bruker flere celler i serie (vanligvis 3) for å lage en ~ 12 volt litiumionbatteri.

• For å bruke litium-ion-celler til en 12V kraftbank, plasserer vi dem 3 i serie for å få en 12,6 volt pakke. Dette er det nærmeste vi kan komme den nominelle spenningen til et forseglet blybatteri, ved hjelp av litiumionceller
• Litiumionceller har en høyere celletetthet enn litiumjernfosfat vi snakket om ovenfor. Dette betyr at vi bruker færre av dem for ønsket kapasitet. Høyere celletetthet blir dyrere med større flyktighet.
• Som med litiumjernfosfat, kan vi også stable Litium-ion-celler parallelt for å øke kapasiteten til pakningene våre.
• Den typiske estimerte levetiden for et litiumionbatteri er to til tre år eller 300 til 500 ladesykluser.
• Vanligvis vil en litium-ion-pakke holde ladningen i 300 dager.

Pakkespenninger

Jeg legger til denne delen basert på tilbakemeldinger fra en av våre Facebook-følgere.
Grunnen til at vi bruker 3 celler i serie for litiumionbatterier er spenningen. En 4S litiumionpakke har for høy spenning (~ 16,8v) når den er full. I kontrast er det noen radioer som krever mer spenning enn den lave siden av en 3s litiumionpakke kan gi på slutten av spenningskurven. Hvis vi fortsatt vil bruke en 4S litiumionpakke, må vi integrere en DC DC -regulator for å administrere spenningsutgang. Eller, som jeg hentydet til i andre avsnitt, kan vi også bruke litiumjernfosfatceller, som har 14,2-14,4v fulladede. Dette er helt greit for de fleste radioer, men les spenningskravene til radioen din.

lading

lading av litiumjernfosfat + litiumionceller er veldig likt. Begge bruker konstant strøm og deretter konstant spenning for lading. Hvis vi snakker om en av DIY-batteripakkene fra kanalen, blir solenergi eller stasjonær lading vanligvis gjort av to gir.

• Først har vi spenning og strømkilde. Dette kan være en justerbar dollar, eller for eksempel et solcellepanel.
• Neste gang har vi ladekontrolleren. Dette regulerer spenningen og strømmen som kommer ut fra vår spenning / strømkilde, og mater BMS.
• Til slutt sender BMS den regulerte spenningen til pakken. Det tapper også av spenning fra celler som har en høyere spenning enn de andre. Dette gir de andre en sjanse til å ta igjen. Til tross for hva Bioenno sier, må du aldri koble en uregulert kilde direkte til batteriet (BMS eller ikke!).

Kaldt vær

Som med alle batterier påvirker kulden muligheten for at litiumion- eller litiumjernfosfatceller lades. Så vi må gjøre noe for å sikre at batteriet ikke faller under frysepunktet. Batterilading er en av grunnene til at jeg bruker et ly i kaldt vær. Det er relativt enkelt å holde temperaturen inne i leskapet over frysepunktet, mens solenergien eller generatoren din forblir utenfor teltet. Et triks som brukes for å holde disse cellene over frysepunktet, er å holde dem og radioutstyret, inne i et kabinett. Alle radioer lager varme, så begrensende (til en viss grad) ventilasjon, varme fra radioen vil varme opp rommet rundt batteriet betydelig. Et annet triks er å bruke kjemiske håndvarmere nær eller inne i batterirommet. Poenget er å bruke sunn fornuft. Siden vi vet at vi ikke bør lade batterier under frysing, kan en enkel endring av driftspraksis enkelt rette opp dette.

balansering

Hvis du bygger en pakke med mer enn en celle i serie, må du balansere cellene i pakken eller i laderen.
Det er viktig å påpeke bare fordi noen kan lage en YouTube-video eller blogg som viser deg hvordan du bygger en pakke, ikke nødvendigvis at de vet nøyaktig hva de gjør.
Hovedpoenget må du enten balansere cellene manuelt, eller balansere cellene dine aktivt. Hvis du bygger et av batteripakkeprosjektene mine, OG du skal bruke den pakken mens du samtidig lader og tømmer den, er aktiv balansering veien å gå. På den annen side, hvis du bruker den pakken bare for utladning, tar dem ut til feltet for utslipp, og deretter lader når du er hjemme, teknisk sett trenger du ikke balansere mens du tømmer pakken. Hvis du skal lade cellene som en komplett pakke med fire eller tre sekunder, trenger du en saldo eller lad dem individuelt. Selvfølgelig, hvis du bruker 18650 batterier, og laderen din har plass til å lade mer enn en celle om gangen, er du alt bra!

Velge en BMS

Følgende avsnitt gjelder bare de av dere som ønsker å bygge en komplett batteripakke. Nå som du har lest avsnittene ovenfor, forstår du spenningene mellom litiumion og litiumjernfosfat er unike. Dette betyr også at BMS du bruker til batteripakkene dine er spesifikke for litiumion eller litiumjernfosfat. Du kan finne en rekke forskjellige balansegavler i prosjektene på kanalen. Vi velger balanseringstavler etter funksjonene vi krever av dem. Før vi velger et styre, må vi vite:

• Hvor mange forsterkere vi vil trekke gjennom brettet
• Hvor mange celler er i serie
• Enten litiumion eller litiumjernfosfatceller vil bli brukt
• Tilbyr styret cellebalansering (hvis du bruker en BMS, får du alltid en med cellebalansering)

Når du har disse tallene, kan du bruke dem til å velge riktig BMS fra leverandøren din. Du bør ikke engang se på prisen før du har forstått kravene dine. Du bør også ta vare på selgere av eBay og Alibaba. De merker ofte feil BMS-brett med mye større muligheter enn de faktisk gir. Så bruk sunn fornuft. Hvis jeg vet at jeg skal trekke 15 ampere ut av en BMS, kjøper jeg vanligvis en fra eBay som er vurdert til 30 ampere.
Hvorfor ellers kan du ønske å integrere en BMS i prosjektet ditt? En god BMS tilbyr også disse funksjonene:

• Overspenningsvern
• Underspenningsvern
• Kortslutningsbeskyttelse
• balansering

Når folk ber deg om ikke å bruke en BMS eller det ikke er behov for balansering, gjør de det uten å forstå den ekstra beskyttelsen en BMS gir. Noe å tenke på!

Litium vs SLA utslipp graf

Noen ganger uansett hvor hardt jeg prøver, holder operatørene fortsatt på illusjonen om at et forseglet blysyrebatteri med samme kapasitet ikke er annerledes eller enda bedre enn en litiumion eller litiumjernfosfat. Dette er vanligvis basert på prisen. Det er helt tull!
Her er noen fakta.

• Årsaken til nummer én for ikke å bruke blybatteri er vekt. Litium- og litiumjernfosfatpakker er en brøkdel av vekten, mens de gir større celletetthet. Dette betyr større driftstid, eller muligheten til å drive utstyret vårt mye lenger i felt uten økning i størrelse / vekt.
• Små forseglede blysyrebatterier har et ekstremt spenningsfall under stor belastning. De ble aldri designet for applikasjoner med høy strømstyrke. Faktisk ble små forseglede blysyrebatterier designet for å ha en liten belastning på dem over lang tid. Ved bruk av de typiske 15 til 20 ampere fra en moderne 100 watt radio opplever vi et betydelig spenningsfall. En riktig bygget litiumion- eller litiumjernfosfatpakke viser ikke det samme spenningsfallet som et blysyrebatteri. Faktisk under belastning er spenningen relativt flat når du tømmer litiumion- og litiumjernfosfatpakker.
• En av illusjonene om litium-ion eller litiumjernfosfatbatteripakker, er "de er vanskelige å lade". Faktisk er litiumion- og litiumjernfosfatpakker lettere å lade enn et forseglet blysyrebatteri, hvis vi bare åpner tankene for det. Alt vi trenger å vite er hvor mange celler vi har i serie, og spenningen til de enkelte cellene i pakken. Bruk deretter dette tallet til å påføre konstant spenning konstant strøm på pakken. Dette er grunnleggende matematikk! Det er ingen flytespenning eller noen stadier når du lader litium- eller litiumjernfosfatpakker. Bare konstant spenning konstant strøm. Når batteriet når toppen av spenningskurven, er det fullt. Ingen flytende, eller absorpsjon, .. den er bare full når den når toppen av spenningskurven.

Så det er mye feilinformasjon på internett. Det er enda mer på YouTube, drevet av YouTubers som enten ikke vet eller ikke har gjort forskningen. Ikke smeller dem, men det er viktig for hver enkelt av oss å gjøre vår egen research. Jeg er enig i at det på overflaten virker som om et blybatteri ville være billigere å kjøpe enn litium-ion eller litium-jernfosfatpakningen. Det er så mange andre ting å se på utover pris, som gir oss det reelle svaret på det spørsmålet. Jeg vurderer ikke engang å bruke blybatterier i noen av prosjektene mine lenger. Så det etterlater litiumion og litiumjernfosfat. Hvilken bør du bruke i et prosjekt? Vel, her er hvordan jeg velger.

• Hvis jeg prøver å ultralette å reise ganske langt til fots, er sannsynligvis litiumion den bedre veien å gå. Større celletetthet gir lengre løpetid i den mindre pakken enn litiumjernfosfat,
• Hvis jeg leter etter noe enkelt å jobbe med, en større mengde wattimer over 3S Li-Ion, der jeg tradisjonelt hadde brukt i SLA-batteri, er LiFePO4 det bedre valget.
• Hvis jeg ser etter beste investering for lagringsbatterier i en solenergi som ikke er i nettet, høres 1500-2000 sykluser, null vedlikehold og 10 år eller mer, ganske utrolig ut.

Som hva som helst i verden, er resultatene fra prosjektene våre basert på forskningen vi gjør. Jeg får ofte kritikk av at jeg ikke publiserer så mange videoer, men når du gjør forskningen og bakgrunnsarbeidet, er det umulig å kaste ut noen gammel, skummel video hver dag. Det gjør forskerne. Til slutt vil det være veldig givende.

Reiser med litiumbatterier

Regler endres fra en jurisdiksjon til en annen så lett som dagen blir til natt. For øyeblikket ser det ut til at de tyngste begrensningene for litiumbatterier blir funnet flyr inn eller ut av Nord-Amerika. Ifølge både FAA- og TSA-nettsteder kan litiumbatterier med mer enn 100 watt timer tillates i bæreposer med flyselskapsgodkjenning, men er begrenset til to ekstra batterier per passasjer. Løse litiumbatterier er forbudt i innsjekkede poser. Verken FAA eller TSA gjør noen forskjell mellom litiumion eller litiumjernfosfat.