LiFePO4 e ioni di litio

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Individuale LiFePO4 le celle hanno una tensione nominale di circa 3,2 V o 3,3 V. Utilizziamo più celle in serie (solitamente 4) per creare un pacco batteria al litio ferro fosfato.

• L'utilizzo di quattro celle al litio ferro fosfato in serie, ci fornisce circa ~ 12,8-14,2 volt quando è pieno. Questa è la cosa più simile a una batteria tradizionale al piombo-acido o AGM.
• Le cellule di litio ferro fosfato hanno una densità cellulare maggiore rispetto al piombo acido, a una frazione del peso.
• Le celle al litio ferro fosfato hanno una densità cellulare inferiore rispetto agli ioni di litio. Questo li rende meno volatili, più sicuri da usare e offre quasi un sostituto uno a uno per i pacchetti AGM.
• Per raggiungere la stessa densità delle celle agli ioni di litio, dobbiamo impilare le celle al litio ferro fosfato in parallelo per aumentarne la capacità. Quindi i pacchi batteria al litio ferro fosfato con la stessa capacità di una cella agli ioni di litio, saranno più grandi, poiché richiedono più celle in parallelo per ottenere la stessa capacità.
• Le celle al litio ferro fosfato possono essere utilizzate in ambienti ad alta temperatura, dove le celle agli ioni di litio non dovrebbero mai essere utilizzate a temperature superiori a +60 gradi Celsius.
• La durata stimata tipica di una batteria al litio ferro fosfato è di 1500-2000 cicli di carica per un massimo di 10 anni.
• In genere una confezione di litio ferro fosfato manterrà la sua carica per 350 giorni.
• le celle al litio ferro fosfato hanno quattro volte (4 volte) la capacità delle batterie al piombo.

Ioni di litio

Individuale Ioni di litio le celle di solito hanno una tensione nominale di 3,6 V o 3,7 volt. Usiamo più celle in serie (di solito 3) per creare un pacco batteria agli ioni di litio da ~ 12 volt.

• Per utilizzare celle agli ioni di litio per un power bank da 12 V, ne mettiamo 3 in serie per ottenere un pacco da 12,6 V. Questo è il massimo che possiamo ottenere alla tensione nominale di una batteria al piombo sigillata, utilizzando celle agli ioni di litio
• Le celle agli ioni di litio hanno una densità cellulare maggiore rispetto al fosfato di ferro e litio di cui abbiamo parlato sopra. Ciò significa che ne usiamo meno per la capacità desiderata. Una maggiore densità di celle ha il costo di una maggiore volatilità.
• Come con il litio ferro fosfato, possiamo anche impilare le celle agli ioni di litio in parallelo per aumentare la capacità delle nostre confezioni.
• La durata stimata tipica di una batteria agli ioni di litio è di due o tre anni o da 300 a 500 cicli di carica.
• In genere un pacco agli ioni di litio mantiene la carica per 300 giorni.

Tensioni pacco

Aggiungerò questa sezione in base al feedback di uno dei nostri follower su Facebook.
Il motivo per cui utilizziamo 3 celle in serie per i pacchi batteria agli ioni di litio è la tensione. Una batteria agli ioni di litio 4S ha una tensione troppo alta (~ 16,8 V) quando è piena. Al contrario, ci sono alcune radio che richiedono più tensione di quella che il lato basso di un pacco agli ioni di litio 3s può fornire alla fine della sua curva di tensione. Se vogliamo ancora utilizzare un pacco agli ioni di litio 4S, dobbiamo integrare un regolatore DC DC, per gestire l'uscita di tensione. Oppure, come ho accennato nel secondo paragrafo, possiamo anche utilizzare celle al litio ferro fosfato, che hanno 14,2-14,4 V completamente cariche. Questo va benissimo per la maggior parte delle radio, ma leggi i requisiti di tensione per la tua radio.

ricarica

la carica di litio ferro fosfato + celle agli ioni di litio è molto simile. Entrambi usano una corrente costante e quindi una tensione costante per la ricarica. Se parliamo di uno dei pacchi batteria fai-da-te del canale, la ricarica solare o da tavolo viene solitamente eseguita da due pezzi di equipaggiamento.

• Per prima cosa abbiamo la sorgente di tensione e corrente. Questo può essere un dollaro regolabile o un pannello solare per esempio.
• Successivamente abbiamo il controller di carica. Questo regola la tensione e la corrente in uscita dalla nostra sorgente di tensione / corrente, alimentando il BMS.
• Infine, il BMS invia la tensione regolata al pacco. Inoltre elimina la tensione dalle celle che hanno una tensione maggiore rispetto alle altre. Questo dà agli altri la possibilità di mettersi al passo. Nonostante quello che dice Bioenno, non collegare mai direttamente una fonte non regolamentata alla tua batteria (BMS o no!).

Tempo freddo

Come con tutte le batterie, il freddo influisce sulla capacità di caricare le celle agli ioni di litio o al litio ferro fosfato. Quindi dobbiamo fare qualcosa per assicurarci che la batteria non scenda sotto lo zero. La ricarica della batteria è uno dei motivi per cui dispiego un rifugio durante la stagione fredda. È relativamente facile mantenere la temperatura all'interno del rifugio sopra lo zero, mentre l'energia solare o il generatore rimangono fuori dalla tenda. Un trucco utilizzato per mantenere queste celle al di sopra del punto di congelamento è di tenerle e l'apparecchiatura radio all'interno di un recinto. Tutte le radio producono calore, quindi limitando (in una certa misura) la ventilazione, il calore della radio riscalderà notevolmente lo spazio intorno alla batteria. Un altro trucco è usare scaldamani chimici vicino o all'interno del vano batteria. Il punto è usare il buon senso. Poiché sappiamo che non dovremmo caricare le batterie sotto lo zero, un semplice cambiamento delle pratiche operative può facilmente rettificare questo problema.

Bilanciamento

Se stai costruendo un pacco con più di una cella in serie, dovrai bilanciare le celle nel pacco o nel caricatore.
È importante sottolinearlo solo perché qualcuno può realizzare un video o un blog su YouTube che ti mostra come creare un pacchetto, non significa necessariamente che sappia esattamente cosa sta facendo.
In conclusione, devi bilanciare manualmente le tue cellule o bilanciare attivamente le tue cellule. se stai costruendo uno dei miei progetti di pacco batteria E lo utilizzerai mentre lo ricarichi e lo carichi simultaneamente, il bilanciamento attivo è la strada da percorrere. D'altra parte, se stai usando quel pacchetto solo per scaricare, portarli sul campo per scaricarli, quindi caricarli una volta tornato a casa, tecnicamente non hai bisogno di bilanciamento durante lo scarico del pacchetto. Se hai intenzione di caricare le celle come un pacchetto completo da 4 o 3 secondi, avrai bisogno di una carica di saldo o di caricarle singolarmente. Ovviamente se stai usando batterie 18650 e il tuo caricabatterie può caricare più di una cella alla volta, stai bene!

Scegliere un BMS

Il paragrafo seguente si riferisce solo a quelli di voi che vorrebbero costruire un pacco batterie completo. Ora che hai letto i paragrafi precedenti, capisci che le tensioni tra gli ioni di litio e il fosfato di ferro e litio sono uniche. Ciò significa anche che il BMS che utilizzi per i tuoi pacchi batteria è specifico per gli ioni di litio o il fosfato di ferro e litio. Puoi trovare una varietà di diverse schede di bilanciamento nei progetti sul canale. Scegliamo le schede di bilanciamento in base alle capacità che richiediamo da loro. Prima di scegliere una tavola dobbiamo sapere:

• Quanti amplificatori vogliamo tirare attraverso la scheda
• Quante celle ci sono in serie
• Se verranno utilizzate celle agli ioni di litio o litio ferro fosfato
• La scheda offre il bilanciamento delle cellule (se stai usando un BMS, prendine sempre uno con il bilanciamento delle cellule)

Quando hai questi numeri, puoi usarli per scegliere il BMS giusto dal tuo fornitore. Non dovresti nemmeno guardare il prezzo finché non capisci le tue esigenze. Dovresti anche prenderti cura dei venditori eBay e Alibaba. Spesso etichettano in modo errato le schede BMS con capacità molto maggiori di quelle effettivamente fornite. Quindi usa il tuo buon senso. Se so che estrarrò 15 amp da un BMS, di solito ne acquisto uno da eBay che è valutato per 30 amp.
Perché altrimenti potresti voler integrare un BMS nel tuo progetto? Un buon BMS offre anche queste caratteristiche:

• Protezione da sovratensione
• Protezione da sottotensione
• Protezione da cortocircuito
• Bilanciamento

Quando le persone ti dicono di non utilizzare un BMS o il bilanciamento non è richiesto, lo fanno senza comprendere la protezione aggiuntiva fornita da un BMS. Cibo per la mente!

Grafico Litio vs SLA Discharge

A volte, non importa quanto ci provi, gli operatori mantengono ancora l'illusione che una batteria al piombo sigillata della stessa capacità non sia diversa o addirittura migliore di una batteria agli ioni di litio o litio ferro fosfato. Di solito si basa sul prezzo. È una sciocchezza assoluta!
Ecco alcuni fatti.

• Il motivo principale per non utilizzare una batteria al piombo è il peso. Le confezioni di litio e litio ferro fosfato sono una frazione del peso pur offrendo una maggiore densità cellulare. Questo si traduce in un maggiore tempo di funzionamento, ovvero la capacità di alimentare la nostra attrezzatura per molto più tempo sul campo, senza un aumento di dimensioni / peso.
• Le piccole batterie al piombo sigillate hanno una caduta di tensione estrema sotto carico pesante. Non sono mai stati progettati per applicazioni ad alto amperaggio. In effetti, le piccole batterie al piombo sigillate sono state progettate per avere un piccolo carico su di esse per un lungo periodo di tempo. Applicando i tipici 15-20 amp di una moderna radio da 100 watt, si verifica una significativa caduta di tensione. Un pacco batteria agli ioni di litio o litio ferro fosfato costruito correttamente non mostra la stessa caduta di tensione di una batteria al piombo. Infatti sotto carico, la tensione è relativamente bassa durante la scarica di pacchi di ioni di litio e fosfato di litio ferro.
• Una delle illusioni sui pacchi batteria agli ioni di litio o litio ferro fosfato è che "sono difficili da caricare". In effetti, le confezioni agli ioni di litio e al fosfato di ferro e litio sono più facili da caricare rispetto a una batteria al piombo sigillata, se solo apriamo la nostra mente a questo. Tutto quello che dobbiamo sapere è quante celle abbiamo in serie e la tensione delle singole celle nel pacco. Quindi utilizzare quel numero per applicare una tensione costante a corrente costante al pacco. Questa è matematica di base! Non c'è tensione flottante o stadi durante la carica di pacchi di litio o litio ferro fosfato. Solo tensione costante corrente costante. Quando la batteria raggiunge la parte superiore della sua curva di tensione, è piena. Nessun galleggiamento, o assorbimento, .. è solo pieno quando raggiunge la parte superiore della sua curva di tensione.

Quindi c'è molta disinformazione su Internet. C'è ancora di più su YouTube, guidato da YouTuber che non sanno o non hanno fatto la ricerca. Non sbatterli, ma è importante per ognuno di noi fare le proprie ricerche. Sono d'accordo che in apparenza sembra che una batteria al piombo acido sarebbe più economica da acquistare, rispetto al pacco agli ioni di litio o al litio ferro fosfato. Ci sono così tante altre cose da guardare oltre il prezzo, che ci danno la vera risposta a questa domanda. Non prendo nemmeno più in considerazione l'utilizzo di batterie al piombo in nessuno dei miei progetti. Quindi lascia gli ioni di litio e il fosfato di ferro e litio. Quale dovresti usare in un progetto? Bene, ecco come scelgo.

• Se sto cercando di viaggiare in ultraleggero percorrendo una certa distanza a piedi, gli ioni di litio sono probabilmente il modo migliore per andare. Una maggiore densità delle cellule offre un tempo di esecuzione più lungo nella confezione più piccola rispetto al litio ferro fosfato,
• Se sto cercando qualcosa di facile con cui lavorare, una maggiore quantità di wattora rispetto al 3S Li-Ion, dove avevo tradizionalmente utilizzato la batteria SLA, LiFePO4 è la scelta migliore.
• Se sto cercando il miglior investimento per le batterie di accumulo in un generatore solare fuori rete, 1500-2000 cicli, manutenzione zero e 10 o più anni sembra piuttosto sorprendente.

Come qualsiasi cosa al mondo, i risultati dei nostri progetti si basano sulla ricerca che facciamo. Spesso ricevo critiche sul fatto di non pubblicare così tanti video, ma quando fai la ricerca e il lavoro in background, è impossibile buttare via qualsiasi vecchio video scadente ogni giorno. Quindi fate i ragazzi della ricerca. Alla fine sarà molto gratificante.

Viaggiare con batterie al litio

Le regole cambiano da una giurisdizione all'altra con la stessa facilità con cui il giorno si trasforma in notte. Al momento sembra che le restrizioni più pesanti sulle batterie al litio si trovino volando dentro o fuori dal Nord America. Secondo entrambi i siti web FAA e TSA, le batterie al litio con più di 100 wattora possono essere consentite nel bagaglio a mano con l'approvazione della compagnia aerea, ma sono limitate a due batterie di ricambio per passeggero. Le batterie al litio sciolte sono vietate nei bagagli registrati. Né la FAA né la TSA fanno alcuna differenza tra ioni di litio o fosfato di ferro e litio.