LiFePO4 i ió de liti

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Individual LiFePO4 les cel·les tenen un voltatge nominal d’uns 3,2V o 3,3V. Utilitzem diverses cèl·lules en sèrie (normalment 4) per formar un paquet de bateries de fosfat de liti-ferro.

• Utilitzar quatre cèl·lules de fosfat de ferro de liti en sèrie, ens proporciona un paquet aproximat de ~ 12,8-14,2 volts quan està ple. Això és el més semblant que trobarem a una bateria tradicional de plom-àcid o AGM.
• La fracció del pes té cèl·lules fosfat de ferro de liti que tenen una densitat cel·lular més gran que l’àcid plom.
• Les cèl·lules de fosfat de ferro de liti tenen menys densitat cel·lular que els ions de liti. Això els fa menys volàtils, més segurs d’utilitzar, i ofereix gairebé un reemplaçament individual per als paquets AGM.
• Per assolir la mateixa densitat que les cèl·lules d’ió-liti, hem d’apilar paral·lelament cèl·lules de fosfat de ferro de liti per augmentar la seva capacitat. De manera que els paquets de bateries de fosfat de ferro de liti amb la mateixa capacitat d’una cèl·lula d’ió de liti seran més grans, ja que necessiten més cèl·lules en paral·lel per assolir la mateixa capacitat.
• Les cèl·lules de fosfat de ferro de liti es poden utilitzar en entorns a alta temperatura, on les cèl·lules d’ió de liti no s’han d’utilitzar mai per sobre de + 60 centígrads.
• La vida útil estimada típica d’una bateria de fosfat de ferro de liti és de 1500-2000 cicles de càrrega fins a 10 anys.
• Normalment, un paquet de fosfat de liti de ferro es mantindrà durant 350 dies.
• Les cèl·lules de fosfat de ferro de liti tenen quatre vegades (4x) la capacitat de les bateries d’àcid de plom.

Ió de liti

Individual Ió de liti les cel·les solen tenir una tensió nominal de 3,6 V o 3,7 volts. Utilitzem diverses cèl·lules en sèrie (normalment 3) per formar un paquet de bateries de ions de liti de 12 volts.

• Per utilitzar cèl·lules d’ió de liti per a un banc d’energia de 12v, les col·loquem 3 en sèrie per obtenir un paquet de 12,6 volts. Aquesta és la més propera que podem arribar a la tensió nominal d’una bateria d’àcid de plom segellada, mitjançant cèl·lules d’ions de liti
• Les cèl·lules d’ions de liti tenen una densitat cel·lular més alta que el fosfat de ferro de liti del que vam parlar anteriorment. Això significa que n'utilitzem menys per a la capacitat desitjada. Una densitat cel·lular més elevada és la que costa d’una major volatilitat.
• Igual que amb el fosfat de ferro de liti, també podem apilar cèl·lules d’ió de liti en paral·lel per augmentar la capacitat dels nostres paquets.
• La vida útil típica estimada d’una bateria d’ió de liti és de dos a tres anys o de 300 a 500 cicles de càrrega.
• Normalment, un paquet de ions de liti es mantindrà al càrrec durant 300 dies.

Tensions de paquet

Afegiré aquesta secció a partir dels comentaris d’un dels nostres seguidors de Facebook.
La raó per la qual fem servir 3 cèl·lules en sèrie per a bateries de ions de liti és el voltatge. Un paquet d’ions de liti 4S té massa alta tensió (~ 16,8 v) quan està ple. En canvi, hi ha algunes ràdios que requereixen més tensió del que pot proporcionar el costat baix d'un paquet de ions de liti de 3 s al final de la seva corba de tensió. Si encara volem utilitzar un paquet de ions de liti 4S, hem d’integrar un regulador de corrent continu per gestionar la sortida de tensió. O, com he fet referència al segon paràgraf, també podem utilitzar cèl·lules de fosfat de liti-ferro, que tenen 14,2-14,4 v completament carregades. Això està perfectament bé per a la majoria de ràdios, però llegiu els requisits de tensió de la vostra ràdio.

Carregant

la càrrega de fosfat de ferro de liti + cèl·lules d’ions de liti és molt similar. Totes dues utilitzen tensió de corrent constant i després de tensió constant. Si parlem d’un dels paquets de bateries de bricolatge del canal, la càrrega solar o d’escriptori normalment es fa amb dues peces d’engranatge.

• Primer tenim la tensió i la font de corrent. Pot ser, per exemple, un fons ajustable o un panell solar.
• A continuació, tenim el controlador de càrrega. Això regula la tensió i el corrent que surten de la nostra font de tensió / corrent, alimentant el BMS.
• Finalment, el BMS envia el voltatge regulat al paquet. També saneja el voltatge de les cèl·lules que tenen un voltatge més alt que les altres. Això dóna la possibilitat als altres de posar-se al dia. Malgrat el que digui Bioenno, mai no connecteu directament una font no regulada a la bateria (BMS o no!).

Clima fred

Com en totes les bateries, el fred afecta la capacitat de carregar cèl·lules de ió de liti o fosfat de liti. Així que hem de fer alguna cosa per assegurar-nos que la bateria no cau per sota de la congelació. La càrrega de la bateria és una de les raons per les quals desplego un refugi en temps fred. És relativament fàcil mantenir la temperatura dins del refugi per sobre de la congelació, mentre que l’energia solar o el generador roman fora de la tenda. Un truc utilitzat per mantenir aquestes cèl·lules per sobre de la congelació, és mantenir-les i els equips de ràdio dins d’un recinte. Totes les ràdios fan calor, de manera que restringeixen (fins a un cert punt) la ventilació, la calor de la ràdio escalfarà significativament l’espai al voltant de la bateria. Un altre truc és utilitzar escalfadors químics de mà a prop o dins del compartiment de la bateria. La qüestió és utilitzar el sentit comú. Com que sabem que no hauríem de carregar bateries fins a sota de la congelació, un simple canvi de les pràctiques de funcionament pot rectificar-ho fàcilment.

Equilibri

Si creeu un paquet amb més d'una cel·la en sèrie, haureu d'equilibrar les cel·les del paquet o del carregador.
És important assenyalar només perquè algú pot fer un vídeo o bloc de YouTube que us mostri com crear un paquet, no vol dir necessàriament que sàpiga exactament el que fa.
El fons, cal equilibrar manualment les cèl·lules, o equilibrar activament les cèl·lules. si esteu construint un dels meus projectes de bateries i SI usareu aquest paquet al mateix temps que el carregueu i descarregueu, el balanç actiu és el camí que cal seguir. D'altra banda, si només utilitzeu el paquet per descarregar-lo, traieu-los al camp per a l'alta, carregueu-lo un cop de tornada a casa, tècnicament no necessitareu cap equilibri mentre descarregueu el paquet. Si voleu carregar les cel·les com un paquet complet de 4 o 3s, haureu de carregar un saldo o bé carregar-les individualment. Per descomptat, si utilitzeu 18650 bateries i el carregador us permet carregar més d'una cel·la a la vegada, esteu bé!

L'elecció d'un BMS

El següent paràgraf es refereix només a aquells que voldreu crear un paquet de bateries complet. Ara que heu llegit els paràgrafs anteriors, enteneu que les tensions entre l’ió de liti i el fosfat de ferro de liti són úniques. Això també significa que els BMS que utilitzeu per als vostres paquets de bateries són específics per a ions de liti o fosfat de ferro de liti. Podeu trobar diversos diferents balanços en els projectes del canal. Escollim les juntes d’equilibris segons les capacitats que necessitem d’ells. Abans de triar un consell, hem de saber:

• Quants amperis volem treure a través del tauler
• Quantes cèl·lules hi ha en sèrie
• Si s’utilitzaran cèl·lules de fosfats d’ió o de liti
• El tauler ofereix un equilibri de cèl·lules (si utilitzeu un BMS sempre n’obté un amb equilibri de cel·les)

Quan tingueu aquests números, podeu utilitzar-los per triar el BMS adequat del proveïdor. Ni tan sols haureu d’estar mirant el preu fins que no enteneu els vostres requisits. També heu de tenir cura dels venedors eBay i Alibaba. Sovint etiqueten de forma incorrecta les juntes BMS amb capacitats molt més grans que les que realment ofereixen. Així que utilitzeu el vostre sentit comú. Si sé que trauré 15 amperis d'una BMS, acostumo a comprar-ne un de eBay, amb una classificació de 30 amperis.
Per què més voleu integrar un BMS al vostre projecte? Un bon BMS també ofereix aquestes funcions:

• Protecció contra sobretensió
• Protecció sota tensió
• Protecció contra curtcircuits
• Equilibri

Quan la gent li diu que no utilitzeu un BMS o no és necessari un equilibri, ho fan sense entendre la protecció addicional que ofereix un BMS. Aliment per al pensament!

Gràfic de descàrrega de Lithium vs SLA

De vegades, per molt que ho intenti, els operadors segueixen mantenint la il·lusió que una bateria de plom segellada amb la mateixa capacitat no és diferent o fins i tot millor que un paquet de ions de liti o fosfat de ferro de liti. Generalment es basa en el preu. Això és una tonteria absoluta!
A continuació, es detallen alguns fets.

• El principal número per no utilitzar una bateria d’àcid de plom és el pes. Els paquets de fosfat de liti i liti constitueixen una fracció del pes i ofereixen una major densitat cel·lular. Això es tradueix en un temps de funcionament més gran, o la capacitat d’alimentar el nostre equipament durant molt de temps al camp, sense un augment de mida / pes.
• Les petites bateries d’àcid de plom tancades tenen una caiguda de tensió extrema en una càrrega elevada. Mai van ser dissenyats per a aplicacions de gran amperament. De fet, les petites bateries d’àcid de plom tancades van ser dissenyades per tenir una petita càrrega sobre elles durant un llarg període de temps. Aplicant els típics 15 a 20 amperis d’una ràdio moderna de 100 watts, experimentem una caiguda important de tensió. Un paquet d’ió de liti o fosfat de ferro de liti correctament construït no mostra la mateixa caiguda de tensió que una bateria d’àcid de plom. De fet, sota càrrega, el voltatge és relativament pla mentre es descarreguen paquets de ions de liti i fosfat de ferro de liti.
• Una de les il·lusions sobre les bateries d’ions de liti o els fosfats de ferro de liti és que “són difícils de carregar”. De fet, els paquets d’ions de liti i fosfat de ferro de liti són més fàcils de carregar que les bateries d’àcid de plom tancat, si només ens obrim les ments. Tot el que hem de saber és quantes cèl·lules tenim en sèrie i la tensió de les cèl·lules individuals del pack. A continuació, utilitzeu aquest número per aplicar corrent constant de tensió constant al paquet. Això és matemàtica bàsica! No hi ha cap tensió flotant ni cap fase per carregar paquets de fosfat de liti o de liti. Només tensió constant de corrent constant. Quan la bateria arriba a la part superior de la seva corba de tensió, està plena. No hi ha flotació ni absorció ... només està ple quan arriba a la part superior de la seva corba de tensió.

Així, hi ha molta desinformació a Internet. Hi ha encara més a YouTube, impulsat per YouTubers que o no saben o no han fet la investigació. No esclafar-los, però és important que cadascú de nosaltres faci les nostres pròpies investigacions. Estaria d’acord que a la superfície sembla que una bateria d’àcid de plom seria més barata de comprar que l’ió de liti o el paquet de fosfat de ferro de liti. Hi ha tantes altres coses a mirar més enllà del preu, que ens donen la resposta real a aquesta pregunta. En cap dels meus projectes, penso en utilitzar piles àcid de plom. De manera que deixa ions de liti i fosfat de ferro de liti. Quin ha d’utilitzar en un projecte? Doncs aquí és com trio.

• Si estic intentant recórrer ultralleuger recorrent una distància a peu, probablement el ió de liti és la millor manera de recórrer. Una densitat cel·lular més gran proporciona un temps de funcionament més llarg al paquet més petit que el fosfat de ferro de liti,
• Si busco alguna cosa fàcil de treballar, una quantitat de hores de vat més gran que el Li-Ion 3S, on tradicionalment havia utilitzat en bateries SLA, LiFePO4 és la millor elecció.
• Si estic buscant la millor inversió per emmagatzemar bateries en un generador solar fora de xarxa, 1500-2000 cicles, manteniment zero i deu o més anys sembla bastant sorprenent.

Com qualsevol cosa del món, els resultats dels nostres projectes es basen en la investigació que fem. Sovint em faig crítiques per no publicar tants vídeos, però quan fas les investigacions i els antecedents, és impossible llançar cada dia antic vídeo cruixent. I també els investigadors. Al final, serà molt gratificant.

Viatjar amb bateries de liti

Les regles canvien d’una jurisdicció a una altra tan fàcilment com el dia passa a la nit. Actualment, sembla que les restriccions més intenses a les bateries de liti es troben volant cap a dins o fora d’Amèrica del Nord. Segons els llocs web de la FAA i TSA, es poden permetre bateries de liti amb més de 100 watts en borses portàtils amb aprovació de la companyia aèria, però es limiten a dues bateries de recanvi per passatger. Les piles soltes de liti estan prohibides en bosses revisades. Ni la FAA ni la TSA fan cap diferència entre ió de liti o fosfat de ferro de liti.