LiFePO4 و یون لیتیوم

2020-08-03 06:45

LiFePO4

شخصی LiFePO4 ولتاژ اسمی سلول ها در حدود 3.2 ولت یا 3.3 ولت است. ما از چندین سلول به صورت سری (معمولاً 4) برای تشکیل یک بسته باتری فسفات آهن لیتیوم استفاده می کنیم.

  • استفاده از چهار سلول فسفات لیتیوم آهن به صورت سری ، تقریباً 8/12 تا 14.2 پوند بسته می کند. این نزدیکترین چیزی است که می خواهیم باتری سنتی اسید سرب یا AGM را پیدا کنیم.
  • سلولهای فسفات آهن لیتیوم در کسری از وزن تراکم سلول بیشتری نسبت به اسید سرب دارند.
  • سلول های فسفات آهن لیتیوم نسبت به یون لیتیوم چگالی سلول کمتری دارند. این امر باعث می شود آنها از فرار کمتر ، بی خطر تر برای استفاده استفاده کنند ، تقریباً جایگزینی یک به یک برای بسته های AGM ارائه می دهد.
  • برای رسیدن به همان تراکم سلولهای یون لیتیوم ، برای افزایش ظرفیت آنها باید موازی سلولهای فسفات لیتیوم را نیز جمع کنیم. بنابراین بسته های باتری لیتیوم فسفات آهن با ظرفیت یک سلول یون لیتیوم ، بزرگتر خواهند بود ، زیرا برای دستیابی به همان ظرفیت به موازات بیشتری سلول نیاز دارد.
  • سلولهای فسفات آهن لیتیم را می توان در محیطهای با درجه حرارت بالا استفاده کرد ، جایی که سلولهای یون لیتیوم هرگز نباید بالای 60+ درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار گیرند.
  • عمر تخمین زده شده باتری فسفات آهن لیتیوم تا 10 سال چرخه شارژ 1500-2000 است.
  • به طور معمول یک بسته فسفات آهن لیتیوم شارژ خود را به مدت 350 روز نگه می دارد.
  • سلول های فسفات آهن لیتیوم چهار برابر ظرفیت (4 برابر) ظرفیت باتری های اسید سرب دارند.

یون لیتیوم

شخصی یون لیتیوم سلولها معمولاً ولتاژ اسمی 3.6 ولت یا 3.7 ولت دارند. ما از چندین سلول به صورت سری (معمولاً 3) برای تشکیل یک بسته باتری لیتیوم یونی 12 ولت استفاده می کنیم.

  • برای استفاده از سلولهای لیتیوم یونی برای پاوربانک 12 ولت ، آنها را 3 در سری قرار می دهیم تا یک بسته 12.6 ولت دریافت کنند. این نزدیکترین چیزی است که ما می توانیم با استفاده از سلول های یون لیتیوم به ولتاژ اسمی باتری اسید سرب مهر و موم شده برسیم
  • سلولهای یون لیتیوم نسبت به لیتیوم فسفات آهن که در بالا در مورد آنها صحبت کردیم ، تراکم سلول بالاتری دارند. این بدان معناست که از ظرفیت کمتری برای ظرفیت مطلوب استفاده می کنیم. تراکم سلول بالاتر به گرانترین میزان نوسانات بیشتر می رسد.
  • همانطور که با فسفات لیتیوم آهن ، ما همچنین می توان سلولهای یون لیتیوم را بطور موازی پشته کردیم تا ظرفیت بسته های خود را افزایش دهیم.
  • عمر تخمینی معمولی باتری لیتیوم یون دو تا سه سال یا 300 تا 500 چرخه شارژ است.
  • به طور معمول یک بسته لیتیوم یون شارژ خود را برای 300 روز نگه می دارد.

ولتاژ را بسته بندی کنید

این بخش را براساس بازخورد یکی از دنبال کنندگان فیس بوک ما اضافه می کنم.
دلیل استفاده ما از 3 سلول به صورت سری برای بسته های باتری لیتیوم یون ولتاژ است. یک بسته یون لیتیوم 4S هنگام پر بودن ولتاژ بسیار بالایی دارد (16.8 ~v). در مقابل ، رادیوهایی وجود دارند که ولتاژ بیشتری نسبت به ضلع کم یک بسته 3s لیتیوم-یون در انتهای منحنی ولتاژ آن نیاز دارند. اگر هنوز می خواهیم از یک بسته یون لیتیوم 4S استفاده کنیم ، برای مدیریت خروجی ولتاژ باید یک تنظیم کننده DC DC را یکپارچه کنیم. یا همانطور که در پاراگراف دوم اشاره کردم ، ما همچنین می توانیم از سلولهای فسفات آهن لیتیوم استفاده کنیم که دارای 14.2-14.4v کاملاً شارژ شده هستند. این برای اکثر رادیوها کاملاً مناسب است ، اما ولتاژ مورد نیاز رادیو را بخوانید.

شارژ

شارژ لیتیوم آهن فسفات + سلول های یون لیتیوم بسیار مشابه است. هر دو برای شارژ از ولتاژ جریان ثابت و سپس ولتاژ ثابت استفاده می کنند. اگر در مورد یکی از بسته های باتری DIY از کانال صحبت کنیم ، شارژ شدن خورشیدی یا دسک تاپ معمولاً توسط دو قطعه دنده انجام می شود.

  • ابتدا منبع ولتاژ و جریان را داریم. این می تواند به عنوان مثال یک قابل تنظیم یا یک صفحه خورشیدی باشد.
  • بعد کنترلر شارژ را داریم. این ولتاژ و جریان را از منبع ولتاژ / جریان ما تنظیم می کند و BMS را تغذیه می کند.
  • سرانجام ، BMS ولتاژ تنظیم شده را به بسته ارسال می کند. همچنین باعث از بین رفتن ولتاژ سلول های دارای ولتاژ بالاتر از سایرین می شود. این به دیگران فرصتی برای تسویه حساب می دهد. علی رغم آنچه می گوید Bioenno ، هرگز یک منبع کنترل نشده را مستقیماً به باتری خود وصل نکنید (BMS یا نه!).

هوای سرد

مانند سایر باتری ها ، سرماخوردگی در شارژ شدن سلول های لیتیوم یونی یا لیتیم آهن فسفات تأثیر دارد. بنابراین باید کاری انجام دهیم تا اطمینان حاصل شود که باتری زیر انجماد فرو نمی رود. شارژ باتری یکی از دلایلی است که من در هنگام هوای سرد پناهگاه مستقر می کنم. نگه داشتن دمای داخل پناهگاه بالاتر از انجماد ، بسیار آسان است ، در حالی که انرژی خورشیدی یا ژنراتور شما در خارج از چادر باقی مانده است. یک ترفند مورد استفاده برای نگه داشتن این سلول ها در بالای انجماد ، نگه داشتن آنها و تجهیزات رادیویی در داخل محفظه است. همه رادیوها باعث ایجاد گرما می شوند ، بنابراین با محدود کردن (تا حدی) تهویه ، گرما از رادیو فضای اطراف باتری را به میزان قابل توجهی گرم می کند. ترفند دیگر استفاده از بخاری های دستی شیمیایی در نزدیکی یا داخل محفظه باتری است. نکته استفاده از عقل سلیم است. از آنجا که می دانیم که نباید باتری را در زیر انجماد شارژ کنیم ، یک تغییر ساده رویه های عملیاتی می تواند به راحتی این مسئله را اصلاح کند.

تعادل

اگر در حال ساختن یک بسته با بیش از یک سلول به صورت سری هستید ، لازم است سلول های موجود در بسته یا در شارژر را متعادل کنید.
این مهم است که فقط به این دلیل اشاره کنیم که شخصی بتواند یک ویدیو یا وبلاگ YouTube ایجاد کند و به شما نشان دهد که چگونه یک بسته را بسازید ، لزوماً به این معنا نیست که آنها دقیقاً می دانند چه کاری انجام می دهند.
خط پایانی ، یا باید به صورت دستی سلول های خود را متعادل کنید ، یا سلول های خود را به طور فعال متعادل کنید. اگر شما در حال ساختن یکی از پروژه های بسته باتری من هستید ، و می خواهید از آن پکیج استفاده کنید و همزمان آن را شارژ و بارگیری کنید ، تعادل فعال راهی است که انجام می دهید. از طرف دیگر ، اگر از این بسته فقط برای تخلیه استفاده می کنید ، آنها را برای تخلیه به میدان منتقل می کنید ، پس از بازگشت به خانه شارژ می کنید ، از نظر فنی شما هنگام تخلیه بسته ، به تعادل نیاز ندارید. اگر می خواهید سلول ها را به عنوان یک بسته کامل 4s یا 3s شارژ کنید ، به تعادل نیاز دارید یا آنها را به صورت جداگانه شارژ می کنید. البته اگر از باتری 18650 استفاده می کنید و شارژر شما در هر بار شارژ بیش از یک سلول قرار دارد ، همه شما خوب هستید!

انتخاب BMS

بند زیر فقط مربوط به کسانی از شما است که مایل به ساخت یک باتری کامل هستند. اکنون که پاراگرافهای بالا را خوانده اید ، می فهمید که ولتاژهای بین لیتیوم یون و لیتیم فسفات آهن بی نظیر هستند. این همچنین بدان معنی است که BMS شما برای باتری خود از Pack s s خاص برای لیتیوم یون یا لیتیم فسفات آهن استفاده می کنید. در این پروژه ها می توانید انواع تابلوهای متعادل کننده مختلف را در کانال پیدا کنید. ما تابلوهای متعادل را با قابلیت هایی که از آنها می خواهیم انتخاب می کنیم. قبل از انتخاب هیئت مدیره ، باید بدانیم:

  • چند آمپر داریم که می خواهیم تخته را بکشیم
  • چند سلول در سری هستند
  • آیا از سلول های لیتیوم یون یا لیتیوم آهن فسفات استفاده می شود
  • آیا تابلو تعادل سلولی را ارائه می دهد (اگر از BMS استفاده می کنید ، همیشه با تعادل سلول یکی را دریافت کنید)

وقتی این شماره ها را دارید ، می توانید از آنها استفاده کنید تا BMS مناسب را از تهیه کننده خود انتخاب کنید. تا زمانی که نیازهای خود را نفهمید حتی نباید به دنبال قیمت باشید. شما همچنین باید مراقب فروشندگان eBay و Alibaba باشید. آنها غالباً بطور نادرست تابلوهای BMS را با قابلیت های بسیار بیشتری نسبت به آنچه در واقع ارائه می دهند ، برچسب می زنند. بنابراین از عقل سلیم خود استفاده کنید. اگر من می دانم که می خواهم 15 آمپر را از BMS بیرون بیاورم ، معمولاً یکی از eBay را خریداری می کنم که دارای 30 آمپر است.
چرا ممکن است دیگری بخواهید BMS را در پروژه خود ادغام کنید؟ یک BMS خوب این ویژگی ها را نیز ارائه می دهد:

  • محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز
  • حفاظت تحت ولتاژ
  • حفاظت از اتصال کوتاه
  • تعادل

وقتی مردم به شما می گویند از BMS استفاده نکنید یا تعادل لازم نیست ، آنها این کار را بدون درک حفاظت اضافی که BMS برای شما فراهم می کند انجام می دهند. غذا برای فکر!

نمودار تخلیه Lithium vs SLA

برخی اوقات ، مهم نیست که چقدر تلاش کنم ، اپراتورها همچنان این تصور را دارند که یک باتری اسید سرب مهر و موم شده با همان ظرفیت ، هیچ تفاوتی یا حتی بهتر از بسته لیتیوم یون یا لیتیم فسفات آهن ندارد. این معمولاً براساس قیمت است. این مزخرف مطلق است!
در اینجا چند واقعیت وجود دارد.

  • شماره شماره یک دلیل عدم استفاده از باتری اسید سرب ، وزن است. بسته های فسفات لیتیوم و لیتیوم آهن بخشی از وزن هستند در حالی که تراکم سلولی بیشتری دارند. این ترجمه به مدت زمان کار بیشتر یا توانایی در اختیار داشتن تجهیزات دنده ما برای مدت زمان طولانی در این زمینه ، بدون افزایش اندازه / وزن ، امکان پذیر است.
  • باتری های اسید سرب مهر و موم شده کوچک ، دارای فشار شدید ولتاژ هستند. آنها هرگز برای برنامه های آمپر بالا طراحی نشده اند. در حقیقت باتری های اسید سرب مهر و موم شده کوچک طراحی شده اند تا در مدت زمان طولانی بار کمی بر روی آنها داشته باشند. با استفاده از آمپر معمولی 15 تا 20 آمپر از رادیو 100 وات مدرن ، افت ولتاژ قابل توجهی را تجربه می کنیم. یک بسته لیزیم یون یا لیتیم فسفات به درستی ساخته شده ، افت ولتاژ مشابه باتری اسید سرب را نشان نمی دهد. در واقع تحت بار ، ولتاژ در هنگام تخلیه بسته های لیتیوم یون و لیتیم فسفات آهن نسبتاً مسطح است.
  • یکی از توهمات مربوط به بسته های باتری فسفات لیتیوم آهن یا لیتیوم ، "شارژ آنها دشوار است". در حقیقت ، بسته های لیتیوم یون و لیتیوم آهن فسفات نسبت به باتری سرب مهر و موم شده شارژ آسان تر هستند ، اگر فقط ذهن خود را به سمت آن باز کنیم. تنها چیزی که باید بدانیم اینست که چند سلول در سری داریم و ولتاژ سلولهای انفرادی در بسته. سپس از این شماره استفاده کنید تا ولتاژ ثابت جریان ثابت بر روی بسته اعمال شود. این ریاضیات پایه است! هنگام شارژ بسته های لیتیوم یا آهن فسفات لیتیوم ، هیچ ولتاژ شناور یا مراحل خاصی وجود ندارد. فقط ولتاژ ثابت جریان ثابت. وقتی باتری به بالای منحنی ولتاژ خود رسید ، پر است. بدون شناور ، و یا جذب ، فقط وقتی به بالای منحنی ولتاژ خود می رسد ، پر است.

بنابراین اطلاعات غلط زیادی در اینترنت وجود دارد. حتی بیشتر در YouTube وجود دارد ، توسط YouTubers هدایت می شود که یا نمی دانند یا تحقیق را انجام نداده اند. مورد انتقاد قرار دادن آنها نیست ، اما برای هر یک از ما مهم است که تحقیقات خودمان را انجام دهیم. من موافقم که به نظر می رسد باتری اسید سرب ارزانتر از لیتیوم یون یا بسته فسفات آهن لیتیوم برای خرید ارزانتر باشد. چیزهای بسیار دیگری وجود دارد که می توان به آن فراتر از قیمت نگاه کرد ، که پاسخ واقعی این سوال را به ما می دهند. من حتی در هر پروژه خود استفاده از باتری های اسید سرب را در نظر نمی گیرم. به این ترتیب یون لیتیوم و لیتیم آهن فسفات باقی می ماند. کدام یک را باید در یک پروژه استفاده کنید؟ خوب در اینجا نحوه انتخاب من است.

  • اگر در صدد سفر به امواج فراصوت هستم که کاملاً مسافت را با پای پیاده طی می کنم ، یون لیتیوم احتمالاً راه بهتری است. تراکم سلول بزرگتر مدت زمان طولانی تری را در بسته کوچکتر از فسفات آهن لیتیوم ،
  • اگر به دنبال کار ساده ای هستم ، مقدار بیشتری از ساعت وات بیش از 3S Li-Ion ، جایی که من قبلاً از باتری SLA استفاده می کردم ، LiFePO4 انتخاب بهتری است.
  • اگر من به دنبال بهترین سرمایه گذاری برای باتری های ذخیره شده در یک شبکه خورشیدی خاموش هستم ، چرخه 1500-2000 ، نگهداری صفر و 10 سال یا بیشتر به نظر می رسد بسیار شگفت انگیز است.

مانند هر جای دنیا ، نتایج پروژه های ما مبتنی بر تحقیقاتی است که ما انجام می دهیم. من اغلب درباره عدم انتشار فیلم های زیاد انتقاد می کنم ، اما وقتی تحقیق و کارهای پیش زمینه را انجام می دهید ، غیرممکن است که هر روز یک فیلم قدیمی crummy را بیرون بیاورید. پس بچه های تحقیق کن درنهایت بسیار سودمند خواهد بود.

سفر با باتری های لیتیوم

قوانین از یک حوزه قضایی به دیگری تغییر می کنند به آسانی که روز به شب تبدیل می شود. در حال حاضر به نظر می رسد بیشترین محدودیت در باتری های لیتیوم در داخل یا خارج از آمریکای شمالی یافت می شود. طبق هر دو وب سایت FAA و TSA ، باتری های لیتیوم با بیش از 100 وات ساعت ممکن است در کیسه های حمل با تأیید هواپیمایی مجاز باشد ، اما برای هر مسافر به دو باتری یدکی محدود شده است. باتری های لیتیوم شل در کیسه های بررسی شده ممنوع است. FAA یا TSA هیچ تفاوتی بین لیتیوم یون یا فسفات آهن لیتیوم ایجاد نمی کنند.

توجه داشته باشید: ما تولید کننده باتری هستیم. همه محصولات از خرده فروشی پشتیبانی نمی کنند ، ما فقط تجارت B2B را انجام می دهیم. لطفاً برای اطلاع از قیمت محصولات با ما تماس بگیرید!