LiFePO4 и литий-ионный

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Индивидуальный LiFePO4 ячейки имеют номинальное напряжение около 3,2 В или 3,3 В. Мы используем несколько ячеек последовательно (обычно 4), чтобы собрать литий-железо-фосфатный аккумулятор.

• Последовательное использование четырех литий-железо-фосфатных элементов дает нам примерно 12,8–14,2 вольта при полном заряде. Это самое близкое к традиционным свинцово-кислотным или AGM аккумуляторам.
• Литий-железо-фосфатные элементы имеют большую плотность ячеек, чем свинцово-кислотные, в несколько раз меньше веса.
• Литий-железо-фосфатные элементы имеют меньшую плотность, чем литий-ионные. Это делает их менее летучими, более безопасными в использовании и предлагает практически индивидуальную замену для пакетов AGM.
• Чтобы достичь той же плотности, что и литий-ионные элементы, нам необходимо установить литий-железо-фосфатные элементы параллельно, чтобы увеличить их емкость. Таким образом, литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи с той же емкостью, что и литий-ионный элемент, будут больше, поскольку для достижения той же емкости требуется больше элементов, параллельно подключенных.
• Литий-железо-фосфатные элементы могут использоваться в высокотемпературных средах, где литий-ионные элементы никогда не должны использоваться при температуре выше +60 Цельсия.
• Типичный расчетный срок службы литиево-железо-фосфатной батареи составляет 1500–2000 циклов зарядки до 10 лет.
• Обычно батарея из фосфата лития и железа сохраняет свой заряд в течение 350 дней.
• литий-железо-фосфатные элементы имеют в четыре раза (4 раза) емкость свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионный

Индивидуальный Литий-ионный ячейки обычно имеют номинальное напряжение 3,6 В или 3,7 В. Мы используем несколько ячеек последовательно (обычно 3), чтобы получить литий-ионный аккумулятор на ~ 12 В.

• Чтобы использовать литий-ионные элементы для блока питания 12 В, мы размещаем их 3 последовательно, чтобы получить блок питания 12,6 В. Это максимальное значение, которое мы можем получить от номинального напряжения герметичной свинцово-кислотной батареи, использующей литий-ионные элементы.
• Литий-ионные элементы имеют более высокую плотность, чем фосфат лития-железа, о котором мы говорили выше. Это означает, что мы используем их меньшее количество для желаемой мощности. Более высокая плотность клеток обходится дорого в виде большей летучести.
• Как и в случае фосфата лития-железа, мы также можем складывать литий-ионные элементы параллельно, чтобы увеличить емкость наших аккумуляторов.
• Типичный расчетный срок службы литий-ионной батареи составляет от двух до трех лет или от 300 до 500 циклов зарядки.
• Обычно литий-ионный аккумулятор хранит заряд в течение 300 дней.

Напряжение упаковки

Я добавлю этот раздел на основе отзывов одного из наших подписчиков в Facebook.
Причина, по которой мы используем 3 последовательно соединенных элемента для литий-ионных батарей, - это напряжение. Литий-ионный блок 4S имеет слишком высокое напряжение (~ 16,8 В) при заполнении. Напротив, есть некоторые радиостанции, которым требуется большее напряжение, чем может обеспечить нижняя сторона литий-ионной батареи 3 с в конце кривой напряжения. Если мы по-прежнему хотим использовать литий-ионный блок 4S, нам нужно интегрировать регулятор постоянного тока постоянного тока для управления выходным напряжением. Или, как я упоминал во втором абзаце, мы также можем использовать литий-железо-фосфатные элементы, которые полностью заряжены на 14,2–14,4 В. Это прекрасно подходит для большинства радиостанций, но ознакомьтесь с требованиями к напряжению для вашего радиоприемника.

Зарядка

зарядка литий-железо-фосфатных + литий-ионных элементов очень похожа. Оба используют для зарядки постоянный ток, а затем постоянное напряжение. Если мы говорим об одном из аккумуляторных блоков DIY из канала, солнечная или настольная зарядка обычно выполняется двумя частями оборудования.

• Сначала у нас есть источник напряжения и тока. Это может быть регулируемый бак или, например, солнечная панель.
• Далее у нас есть контроллер заряда. Это регулирует напряжение и ток, выходящие из нашего источника напряжения / тока, питающего BMS.
• Наконец, BMS отправляет стабилизированное напряжение на батарею. Он также сбрасывает напряжение с ячеек, которые имеют более высокое напряжение, чем другие. Это дает другим шанс наверстать упущенное. Несмотря на то, что говорит Биоенно, никогда не подключайте напрямую нерегулируемый источник к вашей батарее (BMS или нет!).

Холодная погода

Как и в случае со всеми батареями, холод влияет на способность заряжаться литий-ионных или литий-железо-фосфатных элементов. Поэтому нам нужно что-то сделать, чтобы батарея не опустилась ниже нуля. Зарядка аккумулятора - одна из причин, по которой я открываю убежище в холодную погоду. Относительно легко поддерживать температуру внутри укрытия выше нуля, в то время как солнечная энергия или генератор остаются вне палатки. Один из приемов, используемых для поддержания температуры этих ячеек выше температуры замерзания, заключается в хранении их и радиооборудования внутри ограждения. Все радиоприемники выделяют тепло, поэтому ограничивая (до некоторой степени) вентиляцию, тепло от радиоприемника значительно нагревает пространство вокруг батареи. Еще одна хитрость - использовать химические грелки для рук рядом с батарейным отсеком или внутри него. Дело в том, чтобы использовать здравый смысл. Поскольку мы знаем, что не следует заряжать аккумуляторы при температуре ниже точки замерзания, простое изменение правил эксплуатации может легко исправить это.

Балансировка

Если вы собираете батарею из более чем одной ячейки последовательно, вам необходимо сбалансировать ячейки в батарее или зарядном устройстве.
Важно отметить, что тот факт, что кто-то может сделать видеоролик на YouTube или блог, показывающий вам, как собрать пакет, не обязательно означает, что он точно знает, что делает.
Суть в том, что вам нужно либо вручную сбалансировать свои ячейки, либо активно сбалансировать свои ячейки. Если вы создаете один из моих проектов аккумуляторных батарей и собираетесь использовать этот аккумулятор, одновременно заряжая и разряжая его, активная балансировка - правильный выбор. С другой стороны, если вы используете этот аккумулятор только для разрядки, вывозите их в поле для разрядки, а затем заряжаете, когда вернетесь домой, технически вам не нужна балансировка при разрядке аккумулятора. Если вы собираетесь заряжать элементы как полную батарею на 4 или 3 секунды, вам потребуется заряд баланса или зарядить их по отдельности. Конечно, если вы используете батареи 18650, а ваше зарядное устройство позволяет заряжать более одной ячейки за раз, у вас все в порядке!

Выбор BMS

Следующий абзац относится только к тем из вас, кто хотел бы собрать полный аккумулятор. Теперь, когда вы прочитали абзацы выше, вы понимаете, что напряжения между ионами лития и фосфатом лития-железа уникальны. Это также означает, что BMS, которые вы используете для своих аккумуляторных блоков, специфичны для литий-ионных или литий-фосфатных желез. В проектах на канале можно найти множество различных досок для балансировки. Выбираем балансировочные доски по требуемым от них возможностям. Перед выбором доски нам необходимо знать:

• Сколько усилителей мы хотим протянуть через плату
• Сколько ячеек в серии
• Будут ли использоваться литий-ионные или литий-железо-фосфатные элементы
• Предлагает ли плата балансировку ячеек (если вы используете BMS, всегда получайте ее с балансировкой ячеек)

Когда у вас есть эти числа, вы можете использовать их, чтобы выбрать правильную BMS от вашего поставщика. Вы не должны даже смотреть на цену, пока не поймете свои требования. Также стоит позаботиться о продавцах на eBay и Alibaba. Они часто неправильно маркируют платы BMS с гораздо большими возможностями, чем они на самом деле предоставляют. Так что руководствуйтесь здравым смыслом. Если я знаю, что собираюсь вытащить 15 ампер из BMS, я обычно покупаю один на eBay, рассчитанный на 30 ампер.
Почему еще вы можете захотеть интегрировать BMS в свой проект? Хорошая BMS также предлагает следующие функции:

• Защита от перенапряжения
• Защита от пониженного напряжения
• Защита от короткого замыкания
• Балансировка

Когда люди говорят вам не использовать BMS или балансировка не требуется, они делают это, не понимая, какую дополнительную защиту обеспечивает BMS. Пища для размышлений!

График разряда лития и SLA

Иногда, как бы я ни старался, операторы все еще держатся за иллюзию, что герметичный свинцово-кислотный аккумулятор такой же емкости ничем не отличается или даже лучше, чем литий-ионный или литий-фосфатный аккумулятор. Обычно это зависит от цены. Это полная чушь!
Вот несколько фактов.

• Причина номер один не использовать свинцово-кислотные батареи - это вес. Литий-железо-фосфатные упаковки составляют небольшую часть веса, но при этом обеспечивают большую плотность ячеек. Это означает более продолжительное время работы или возможность более длительного использования нашего оборудования в полевых условиях без увеличения размера / веса.
• Маленькие герметичные свинцово-кислотные батареи имеют экстремальное падение напряжения при большой нагрузке. Они никогда не предназначались для приложений с высокой силой тока. Фактически, небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи были разработаны с расчетом на небольшую нагрузку в течение длительного периода времени. Применяя типичные 15-20 ампер от современного 100-ваттного радиоприемника, мы испытываем значительное падение напряжения. Правильно изготовленный литий-ионный или литий-железо-фосфатный аккумулятор не показывает такое же падение напряжения, как свинцово-кислотный аккумулятор. Фактически под нагрузкой напряжение относительно ровное при разряде аккумуляторов с ионами лития и фосфатом лития-железа.
• Одна из иллюзий по поводу литий-ионных или литий-железо-фосфатных аккумуляторных батарей - это «их трудно заряжать». На самом деле, ионно-литиевые и литий-железо-фосфатные батареи легче заряжать, чем герметичные свинцово-кислотные батареи, если мы просто откроем для этого свой разум. Все, что нам нужно знать, это сколько ячеек у нас последовательно, и напряжение отдельных ячеек в батарее. Затем используйте это число, чтобы подать на батарею постоянное напряжение постоянного тока. Это основная математика! При зарядке аккумуляторов из литиевого или литиево-фосфатного железа отсутствует плавающее напряжение или какие-либо ступени. Просто постоянное напряжение постоянного тока. Когда аккумулятор достигает вершины кривой напряжения, он полностью заряжен. Никакого всплытия или поглощения ... он просто полон, когда достигает вершины своей кривой напряжения.

Так что в Интернете много дезинформации. На YouTube есть еще кое-что, управляемое пользователями YouTube, которые либо не знают, либо не проводили исследования. Не кричать их, но для каждого из нас важно провести собственное исследование. Я согласен с тем, что на первый взгляд кажется, что свинцово-кислотный аккумулятор дешевле купить, чем литий-ионный или литий-железо-фосфатный. Есть так много других вещей, на которые стоит обратить внимание, и которые дают нам настоящий ответ на этот вопрос. Я даже не думаю об использовании свинцово-кислотных аккумуляторов ни в одном из своих проектов. Таким образом, остается ион лития и фосфат лития-железа. Какой из них использовать в проекте? Ну вот как я выбираю.

• Если я пытаюсь совершить сверхлегкий переход на большое расстояние пешком, литий-ионный, вероятно, лучший способ. Большая плотность ячеек обеспечивает более длительное время работы в меньшем корпусе, чем фосфат лития-железа,
• Если я ищу что-то простое в работе, большее количество ватт-часов по сравнению с 3S Li-Ion, которое я традиционно использовал в батареях SLA, LiFePO4 - лучший выбор.
• Если я ищу лучшие вложения в аккумуляторные батареи в автономном солнечном генераторе, 1500-2000 циклов, отсутствие обслуживания и 10 или более лет звучат довольно удивительно.

Как и все в мире, результаты наших проектов основаны на исследованиях, которые мы проводим. Меня часто критикуют за то, что я не публикую так много видео, но когда вы проводите исследования и дополнительную работу, невозможно каждый день выбросить какое-либо старое грязное видео. Так что делайте исследования, ребята. В конце концов, это будет очень полезно.

Путешествие с литиевыми батареями

Правила меняются от одной юрисдикции к другой так же легко, как день сменяется ночью. На данный момент кажется, что самые серьезные ограничения в отношении литиевых батарей установлены при полетах в Северную Америку или из нее. Согласно веб-сайтам FAA и TSA, литиевые батареи емкостью более 100 ватт-часов могут быть разрешены в ручной клади с разрешения авиакомпании, но ограничены двумя запасными батареями на пассажира. Незакрепленные литиевые батареи запрещены в регистрируемых сумках. Ни FAA, ни TSA не делают разницы между ионами лития и фосфатом лития-железа.