LiFePO4 ו- Lithium-ion

2020-08-03 06:45

LiFePO4

אִישִׁי LiFePO4 לתאים יש מתח נומינלי של כ 3.2V או 3.3V. אנו משתמשים במספר תאים בסדרה (בדרך כלל 4) ליצירת מארז סוללת ליתיום פוספט.

• השימוש בארבעה תאי פוספט ברזל ליתיום בסדרה, נותן לנו בערך ~ 12.8-14.2 וולט כאשר מלאים. זה הדבר הקרוב ביותר שנגיע לסוללת חומצה עופרת או AGM מסורתית.
• לתאי לוסתיום ברזל פוספט צפיפות תאים גבוהה יותר מחומצת עופרת, בשבריר מהמשקל.
• לתאי פוספט ברזל ליתיום יש פחות צפיפות תאים מאשר ליתיום יון. זה הופך אותם פחות נדיפים, בטוחים יותר לשימוש, ומציעים תחליף כמעט אחד לאחד לחבילות AGM.
• כדי להגיע לאותה צפיפות כמו תאי ליתיום-יונים, עלינו לערום תאי ברזל פוספט ליתיום במקביל כדי להגדיל את יכולתם. כך שאריזות סוללות ליתיום ברזל פוספט עם אותה קיבולת של תא ליתיום יון יהיו גדולות יותר, מכיוון שהיא דורשת יותר תאים במקביל בכדי להשיג אותה יכולת.
• ניתן להשתמש בתאי פוספט של ברזל ליתיום בסביבות בטמפרטורה גבוהה, שבהם לעולם אין להשתמש בתאי ליתיום מעל +60 צלזיוס.
• אורך החיים המשוער האופייני של סוללת ליתיום ברזל פוספט הוא 1500-2000 מחזורי טעינה עד 10 שנים.
• בדרך כלל אריזת פוספט של ברזל ליתיום תחזיק את המטען שלה במשך 350 יום.
• תאי ליתיום ברזל פוספט בעלי קיבולת של סוללות חומצת עופרת פי ארבעה (4x).

ליתיום-יון

אִישִׁי ליתיום-יון לתאים יש בדרך כלל מתח נומינלי של 3.6V או 3.7 וולט. אנו משתמשים במספר תאים בסדרה (בדרך כלל 3) ליצירת מארז סוללות ליתיום יון ~ 12 וולט.

• כדי להשתמש בתאי ליתיום-יון לבנק כוח 12 וולט, אנו מציבים אותם 3 בסדרה כדי לקבל חבילה של 12.6 וולט. זה הכי קרוב שיכולנו להגיע למתח הנקוב של סוללת חומצת עופרת אטומה, באמצעות תאי ליתיום יון
• לתאי ליתיום יון צפיפות תאים גבוהה יותר מזו של ליתיום ברזל פוספט עליו דיברנו לעיל. המשמעות היא שאנו משתמשים בפחות מהן עבור הקיבולת הרצויה. צפיפות תאים גבוהה יותר מגיעה ליעילות בתנודתיות רבה יותר.
• בדומה לפוספט של ברזל ליתיום, אנו יכולים גם לערום תאי ליתיום-יון במקביל כדי להגדיל את קיבולת החפיסות שלנו.
• אורך החיים המשוער של טיפוס סוללת ליתיום יון הוא שנתיים עד שלוש או 300 עד 500 מחזורי טעינה.
• בדרך כלל חבילת ליתיום-יון תחזיק את המטען שלה למשך 300 יום.

מתח חבילות

אוסיף קטע זה על סמך משוב מאחד העוקבים בפייסבוק שלנו.
הסיבה שאנו משתמשים בשלושה תאים בסדרה לחבילות סוללות ליתיום-יון היא המתח. לאריזת ליתיום יון 4S יש מתח גבוה מדי (~ 16.8v) כשהוא מלא. לעומת זאת, ישנם מכשירי רדיו הדורשים יותר מתח ממה שהצד הנמוך של חבילת ליתיום יון 3s יכול לספק בסוף עקומת המתח שלה. אם אנחנו עדיין רוצים להשתמש בחבילת ליתיום יון 4S, עלינו לשלב וסת DC DC, כדי לנהל את פלט המתח. או, כפי שרמזתי בפסקה השנייה, אנו יכולים גם להשתמש בתאי פוספט של ברזל ליתיום, שיש להם 14.2-14.4v טעונים במלואם. זה בסדר גמור עבור רוב מכשירי הרדיו, אך קרא את דרישות המתח לרדיו שלך.

טְעִינָה

טעינת ליתיום ברזל פוספט + תאי ליתיום יונים דומה מאוד. שניהם משתמשים בזרם קבוע ואז במתח קבוע לטעינה. אם אנחנו מדברים על אחת מארונות הסוללה של DIY מהערוץ, טעינה סולארית או שולחנית נעשית בדרך כלל על ידי שני חלקי הילוכים.

• ראשית יש לנו את המתח ואת המקור הנוכחי. זה יכול להיות דולר מתכוונן, או פאנל סולארי למשל.
• הבא יש לנו את בקר הטעינה. זה מסדיר את המתח והזרם היוצאים ממקור המתח / זרם שלנו, ומזין את ה- BMS.
• לבסוף, ה- BMS שולח את המתח המוסדר לחבילה. זה גם מדמם מתח מתאים עם מתח גבוה יותר מהאחרים. זה נותן לאחרים סיכוי להדביק. למרות מה שביאנו אומר, לעולם אל תחבר ישירות מקור לא מוסדר לסוללה שלך (BMS או לא!).

מזג אוויר קר

כמו בכל המצברים, הקור משפיע על יכולת הטעינה של תאי ליתיום או ליתיום ברזל ליתיום. לכן עלינו לעשות משהו כדי להבטיח שהסוללה לא תצנח מתחת לקפוא. טעינת סוללות היא אחת הסיבות לכך שאני פורסת מקלט בזמן מזג אוויר קר. קל יחסית לשמור על הטמפרטורה בתוך המקלט מעל הקפאה, בעוד כוח השמש או הגנרטור שלך נשארים מחוץ לאוהל. טריק אחד המשמש כדי לשמור על תאים אלה מעל לקפוא, הוא שמירתם וציוד הרדיו בתוך ארון. כל מכשירי הרדיו מייצרים חום, ולכן מגבילים (במידה מסוימת) את האוורור, החום מהרדיו יחמם משמעותית את המרחב סביב הסוללה. טריק נוסף הוא להשתמש במחממי ידיים כימיים בקרבת תא הסוללה או בתוכו. העניין הוא להשתמש בשכל ישר. מכיוון שאנו יודעים שאסור לנו להטעין סוללות מתחת לקפוא, שינוי פשוט של נהלי הפעלה יכול לתקן זאת בקלות.

מְאַזֵן

אם אתה בונה חבילה עם יותר מתא אחד בסדרה, תצטרך לאזן את התאים בחפיסה או במטען.
חשוב לציין רק מכיוון שמישהו יכול להכין סרטון או בלוג ב- YouTube המראים לך כיצד לבנות חבילה, לא בהכרח אומר שהם יודעים בדיוק מה הם עושים.
בשורה התחתונה, אתה צריך לאזן ידנית את התאים שלך, או לאזן באופן פעיל את התאים שלך. אם אתה בונה אחד מהפרויקטים של חבילות הסוללות שלי, ואתה מתכוון להשתמש בחבילה הזו תוך טעינה ופריקה בו זמנית, איזון פעיל הוא הדרך ללכת. מצד שני, אם אתה משתמש בחבילה זו לפריקה בלבד, מוציא אותם לשדה לצורך פריקה, ואז טוען ברגע שאתה חוזר הביתה, טכנית אינך זקוק לאיזון בזמן פריקת החבילה. אם אתה מתכוון לטעון את התאים כחבילה מלאה של 4 או 3, תצטרך לחייב איזון, או לחייב אותם בנפרד. כמובן שאם אתה משתמש בסוללות 18650, והמטען שלך מתאים לטעינה של יותר מתא אחד בכל פעם, כולך טוב!

בחירת BMS

הפסקה הבאה מתייחסת רק לאלו מכם שרוצים לבנות חבילת סוללה שלמה. כעת, לאחר שקראת את הפסקאות לעיל, אתה מבין שהמתחים בין ליתיום יון ליתיום ברזל פוספט הם ייחודיים. פירוש הדבר הוא ש- BMS בו אתה משתמש עבור סוללות החבילה שלך ספציפיים ליתיום יון או ליתיום ברזל פוספט. תוכלו למצוא מגוון לוחות איזון שונים בפרויקטים בערוץ. אנו בוחרים לוחות איזון לפי היכולות שאנו דורשים מהם. לפני שבוחרים לוח עלינו לדעת:

• כמה מגברים אנו רוצים למשוך דרך הלוח
• כמה תאים יש בסדרה
• אם ישמשו תאי ליתיום או תאי פוספט ליתיום ברזל
• האם הלוח מציע איזון תאים (אם אתה משתמש ב- BMS תמיד קבל אחד עם איזון תאים)

כאשר יש לך את המספרים האלה, אתה יכול להשתמש בהם כדי לבחור את ה- BMS הנכון מהספק שלך. אתה אפילו לא צריך להיות מסתכל על המחיר עד שאתה מבין את הדרישות שלך. עליכם לדאוג גם למוכרי eBay ו- Alibaba. לעתים קרובות הם מתייגים באופן שגוי לוחות BMS עם יכולות גדולות בהרבה ממה שהם מספקים בפועל. אז השתמש בשכל הישר שלך. אם אני יודע שאמשוך 15 אמפר מ- BMS, אני בדרך כלל רוכש eBay מאתר שמדורג 30 אמפר.
מדוע אחרת אולי תרצה לשלב BMS בפרויקט שלך? BMS טוב מציע גם את התכונות הבאות:

• הגנת מתח יתר
• הגנה תחת מתח
• הגנה מפני קצר חשמלי
• מְאַזֵן

כשאנשים אומרים לך לא להשתמש ב- BMS או איזון לא נדרש, הם עושים זאת מבלי להבין את ההגנה הנוספת ש- BMS מספק. חומר למחשבה!

גרף פריקת ליתיום לעומת SLA

לפעמים לא משנה כמה אנסה, מפעילים עדיין אוחזים באשליה שסוללת חומצת עופרת אטומה בעלת אותה יכולת אינה שונה או אפילו טובה יותר מארז ליתיום יון או אריזת פוספט ליתיום ברזל. בדרך כלל זה מבוסס על המחיר. זה שטויות מוחלטות!
להלן מספר עובדות.

• הסיבה מספר אחת לאי שימוש בסוללת חומצת עופרת היא משקל. אריזות ליתיום וליתיום ברזל פוספט הם חלק מהמשקל תוך הצפיפות גבוהה יותר של התא. זה מתרגם לזמן הפעלה גדול יותר, או ליכולת להניע את ההילוכים שלנו הרבה יותר זמן בשטח, ללא עלייה בגודל / משקל.
• לסוללות חומצות עופרת אטומות קטנות יש ירידת מתח קיצונית תחת עומס כבד. הם מעולם לא תוכננו ליישומי הספק כוח גבוה. למעשה סוללות חומצת עופרת אטומות קטנות תוכננו כך שיהיה עומס קטן עליהן לאורך תקופה ארוכה. החלת 15 עד 20 אמפר האופייניים מרדיו מודרני של 100 וואט, אנו חווים ירידת מתח משמעותית. חבילת ליתיום יון בנויה כהלכה או חבילת פוספט ליתיום ברזל אינה מציגה את אותה ירידת מתח כמו סוללת חומצת עופרת. למעשה תחת עומס, המתח הוא שטוח יחסית בזמן פריקת אריזות ליתיום יון וברזל ליתיום.
• אחת האשליות לגבי חבילות סוללות ליתיום-יון או סוללות ליתיום ברזל-פוספט היא "קשה לטעון". למעשה חבילות ליתיום יון וליתרום ברזל פוספט קלות יותר לטעינה מאשר סוללת חומצת עופרת אטומה, אם רק נפתח את דעתנו לכך. כל מה שאנחנו צריכים לדעת זה כמה תאים יש לנו בסדרה, ואת המתח של התאים הבודדים באריזה. ואז השתמש במספר זה כדי להחיל זרם קבוע של מתח קבוע על החבילה. זהו מתמטיקה בסיסית! אין מתח צף או שלבים כלשהם בעת טעינת חבילות ליתיום או ליתיום ברזל פוספט. פשוט זרם קבוע מתח קבוע. כאשר הסוללה מגיעה לראש עקומת המתח שלה, היא מלאה. אין צף, או ספיגה, .. הוא פשוט מלא כשהוא מגיע לראש עקומת המתח שלו.

אז יש הרבה מידע שגוי באינטרנט. יש עוד יותר ב- YouTube, מונע על ידי YouTubers שלא יודע או לא ביצע את המחקר. לא לטרוק אותם, אבל חשוב לכל אחד מאיתנו לעשות מחקר משלנו. הייתי מסכים שעל פני השטח נראה כי סוללת חומצת עופרת תהיה זולה יותר לקנות, מאשר ליתיום-יון או מארז הפוספט של ברזל ליתיום. יש כל כך הרבה דברים שאפשר לבחון מעבר למחיר, שנותנים לנו את התשובה האמיתית לשאלה זו. אני אפילו לא שוקל להשתמש בסוללות חומצת עופרת באף אחד מהפרויקטים שלי. כך שמשאיר ליתיום יון ופוספט ליתיום ברזל. באיזה מהן עליכם להשתמש בפרויקט? ובכן הנה איך אני בוחר.

• אם אני מנסה ללכת באולטרה קולי לנסוע מרחק לא מבוטל ברגל, ליתיום יון הוא כנראה הדרך הטובה ביותר ללכת. צפיפות תאים גדולה יותר נותנת זמן ריצה ארוך יותר באריזה הקטנה יותר מפוספט ברזל ליתיום,
• אם אני מחפש משהו שקל לעבוד איתו, כמות גדולה יותר של שעות ואט על פני ה- 3S Li-Ion, שבה השתמשתי באופן מסורתי בסוללת SLA, LiFePO4 היא הבחירה הטובה יותר.
• אם אני מחפש את ההשקעה הטובה ביותר לסוללות אחסון בגנרטור סולארי מחוץ לרשת, 1500-2000 מחזורים, תחזוקה אפסית ועשר שנים ויותר נשמע די מדהים.

כמו כל דבר בעולם, תוצאות הפרויקטים שלנו מבוססות על המחקר שאנחנו עושים. לעתים קרובות אני זוכה לביקורת על כך שלא פרסמתי כל כך הרבה סרטונים, אבל כשאתה עושה את המחקר ואת עבודות הרקע, אי אפשר לזרוק כל יום וידיאו מפוצץ ישן. כך גם חברי המחקר. בסופו של דבר זה יהיה מאוד מתגמל.

נסיעה עם סוללות ליתיום

כללים משתנים מתחום שיפוט אחד לשני באותה קלות שהיום פונה ללילה. כרגע נראה כי המגבלות הכבדות ביותר על סוללות ליתיום נמצאות טסות אל צפון אמריקה או מחוצה לה. על פי אתרי האינטרנט של ה- FAA וגם ה- TSA, ניתן להתיר סוללות ליתיום עם יותר ממאה שעות ואט בשקיות נשיאה עם אישור חברת תעופה, אך הן מוגבלות לשתי סוללות רזרב לכל נוסע. סוללות ליתיום רופפות אסורות בשקיות משובצות. גם ה- FAA או TSA לא עושים שום הבדל בין ליתיום יון או ליתיום ברזל פוספט.