LiFePO4 & Lithium-ion

2020-08-03 06:45

LiFePO4

Cá nhân LiFePO4 tế bào có điện áp danh định khoảng 3.2V hoặc 3.3V. Chúng tôi sử dụng nhiều ô nối tiếp (thường là 4 ô) để tạo thành một bộ pin lithium iron phosphate.

• Sử dụng bốn pin lithium iron phosphate nối tiếp, cho chúng ta khoảng ~ 12,8-14,2 volt khi đầy. Đây là thứ gần nhất mà chúng ta sẽ tìm thấy đối với pin axit-chì hoặc pin AGM truyền thống.
• Tế bào photphat sắt liti có mật độ tế bào lớn hơn axit chì, với một phần nhỏ trọng lượng.
• Tế bào photphat sắt liti có mật độ tế bào ít hơn so với ion liti. Điều này làm cho chúng ít bay hơi hơn, an toàn hơn để sử dụng, một sự thay thế gần như 1-1 cho các gói AGM.
• Để đạt được mật độ tương tự như các tế bào lithium-ion, chúng ta cần xếp song song các tế bào lithium iron phosphate để tăng dung lượng của chúng. Vì vậy, các gói pin lithium iron phosphate có cùng dung lượng của một tế bào ion lithium, sẽ lớn hơn, vì nó cần nhiều tế bào song song hơn để đạt được cùng dung lượng.
• Pin lithium sắt phosphate có thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, nơi không bao giờ được sử dụng pin lithium ion trên +60 độ C.
• Tuổi thọ ước tính điển hình của pin Lithium iron phosphate là 1500-2000 chu kỳ sạc trong tối đa 10 năm.
• Thông thường, một gói lithium iron phosphate sẽ giữ được phí trong 350 ngày.
• pin lithium sắt phosphate có dung lượng gấp bốn lần (4 lần) so với pin axit chì.

Lithium-ion

Cá nhân Lithium-ion tế bào thường có điện áp danh định là 3,6V hoặc 3,7 volt. Chúng tôi sử dụng nhiều ô nối tiếp (thường là 3 ô) để tạo thành bộ pin lithium ion ~ 12 vôn.

• Để sử dụng các tế bào lithium-ion cho ngân hàng điện 12v, chúng tôi đặt chúng nối tiếp 3 chiếc để có được gói 12,6 volt. Đây là điện áp gần nhất mà chúng ta có thể đạt được với điện áp danh định của pin axit chì kín, sử dụng các tế bào ion lithium
• Tế bào ion lithium có mật độ tế bào cao hơn so với lithium iron phosphate mà chúng ta đã nói ở trên. Điều này có nghĩa là chúng tôi sử dụng ít hơn chúng cho công suất mong muốn. Mật độ tế bào cao hơn đi kèm với cái giá đắt là sự biến động lớn hơn.
• Như với lithium iron phosphate, chúng ta cũng có thể xếp song song các tế bào Lithium-ion để tăng sức chứa của các gói của chúng tôi.
• Tuổi thọ ước tính điển hình của pin Lithium Ion là từ hai đến ba năm hoặc 300 đến 500 chu kỳ sạc.
• Thông thường, một gói Lithium-Ion sẽ giữ được phí trong 300 ngày.

Gói điện áp

Tôi sẽ thêm phần này dựa trên phản hồi từ một trong những người theo dõi Facebook của chúng tôi.
Lý do chúng tôi sử dụng 3 cell nối tiếp cho bộ pin Lithium-ion là do điện áp. Gói lithium ion 4S có điện áp quá cao (~ 16,8v) khi đầy. Ngược lại, có một số bộ đàm yêu cầu nhiều điện áp hơn mức thấp của gói lithium-ion 3s có thể cung cấp ở cuối đường cong điện áp của nó. Nếu chúng ta vẫn muốn sử dụng gói lithium ion 4S, chúng ta cần tích hợp bộ điều chỉnh DC DC để quản lý đầu ra điện áp. Hoặc, như tôi đã ám chỉ trong đoạn thứ hai, chúng ta cũng có thể sử dụng các tế bào lithium iron phosphate, được sạc đầy 14,2-14,4v. Điều này hoàn toàn ổn đối với hầu hết các bộ đàm, nhưng hãy đọc các yêu cầu về điện áp cho đài của bạn.

Đang sạc

sạc pin lithium iron phosphate + lithium ion tế bào rất giống nhau. Cả hai đều sử dụng dòng điện không đổi và điện áp không đổi để sạc. Nếu chúng ta đang nói về một trong những bộ pin DIY từ kênh, việc sạc bằng năng lượng mặt trời hoặc máy tính để bàn thường được thực hiện bởi hai bộ phận.

• Đầu tiên chúng ta có nguồn điện áp và dòng điện. Đây có thể là một chiếc đồng hồ có thể điều chỉnh được, hoặc một tấm pin mặt trời chẳng hạn.
• Tiếp theo chúng ta có bộ điều khiển phí. Điều này điều chỉnh điện áp và dòng điện ra khỏi nguồn điện áp / dòng điện của chúng ta, cung cấp cho BMS.
• Cuối cùng, BMS gửi điện áp quy định đến gói. Nó cũng làm mất điện áp từ các tế bào có điện áp cao hơn các tế bào khác. Điều này tạo cơ hội cho những người khác bắt kịp. Bất chấp những gì Bioenno nói, không bao giờ kết nối trực tiếp nguồn không được kiểm soát với pin của bạn (BMS hoặc không!).

Thời tiết lạnh

Như với tất cả các loại pin, độ lạnh ảnh hưởng đến khả năng sạc pin lithium ion hoặc lithium iron phosphate. Vì vậy, chúng ta cần phải làm gì đó để đảm bảo pin không giảm xuống dưới mức đóng băng. Sạc pin là một trong những lý do tôi triển khai nơi trú ẩn khi thời tiết lạnh giá. Tương đối dễ dàng để giữ nhiệt độ bên trong nơi trú ẩn trên mức đóng băng, trong khi năng lượng mặt trời hoặc máy phát điện của bạn vẫn ở bên ngoài lều. Một thủ thuật được sử dụng để giữ cho các tế bào này không bị đóng băng, đó là giữ chúng và thiết bị vô tuyến, bên trong một vỏ bọc. Tất cả các bộ đàm đều tạo ra nhiệt, vì vậy hạn chế (ở một mức độ nào đó) thông gió, nhiệt từ đài sẽ làm ấm đáng kể không gian xung quanh pin. Một mẹo khác là sử dụng máy làm ấm tay bằng hóa chất gần hoặc bên trong ngăn chứa pin. Vấn đề là sử dụng ý thức chung. Vì chúng tôi biết rằng chúng tôi không nên sạc pin dưới mức đóng băng, một thay đổi đơn giản trong thực hành vận hành có thể dễ dàng khắc phục điều này.

Thăng bằng

Nếu bạn đang xây dựng một gói có nhiều ô nối tiếp, bạn sẽ cần phải cân bằng các ô trong gói hoặc trong bộ sạc.
Điều quan trọng là chỉ ra vì ai đó có thể tạo video hoặc blog trên YouTube hướng dẫn bạn cách xây dựng một gói, không nhất thiết có nghĩa là họ biết chính xác những gì họ đang làm.
Điểm mấu chốt, bạn cần phải cân bằng các ô theo cách thủ công hoặc chủ động cân bằng các ô của mình. nếu bạn đang xây dựng một trong những dự án gói pin của tôi VÀ bạn sẽ sử dụng gói đó đồng thời sạc và xả nó, thì cân bằng chủ động là cách để thực hiện. Mặt khác, nếu bạn đang sử dụng gói đó chỉ để xả, mang chúng ra hiện trường để xả, sau đó sạc khi bạn trở về nhà, về mặt kỹ thuật, bạn không cần cân bằng khi xả gói. Nếu bạn định sạc các tế bào như một gói 4 giây hoặc 3 giây hoàn chỉnh, bạn sẽ cần một khoản phí cân bằng hoặc sạc chúng riêng lẻ. Tất nhiên nếu bạn đang sử dụng pin 18650 và bộ sạc của bạn có thể sạc nhiều hơn một cell cùng một lúc, thì tất cả đều tốt!

Chọn BMS

Đoạn sau chỉ liên quan đến những bạn muốn xây dựng một bộ pin hoàn chỉnh. Bây giờ bạn đã đọc các đoạn trên, bạn hiểu điện áp giữa ion Lithium và lithium iron phosphate là duy nhất. Điều này cũng có nghĩa là BMS bạn sử dụng cho Gói pin của mình dành riêng cho lithium ion hoặc lithium iron phosphate. Bạn có thể tìm thấy nhiều loại bảng cân bằng khác nhau trong các dự án trên kênh. Chúng tôi chọn bảng cân bằng theo khả năng mà chúng tôi yêu cầu từ chúng. Trước khi chọn bảng, chúng ta cần biết:

• Chúng ta muốn kéo bao nhiêu ampe qua bảng
• Có bao nhiêu ô trong chuỗi
• Cho dù pin lithium ion hoặc lithium sắt phosphate sẽ được sử dụng
• Bảng có cung cấp tính năng cân bằng tế bào không (nếu bạn đang sử dụng BMS, hãy luôn có một chiếc có cân bằng tế bào)

Khi có những con số này, bạn có thể sử dụng chúng để chọn BMS phù hợp từ nhà cung cấp của mình. Bạn thậm chí không nên xem giá cho đến khi bạn hiểu yêu cầu của mình. Bạn cũng nên quan tâm đến người bán trên eBay và Alibaba. Họ thường dán nhãn không chính xác cho các bảng BMS có khả năng lớn hơn nhiều so với thực tế. Vì vậy hãy sử dụng ý thức chung của bạn Nếu tôi biết mình sẽ kéo 15 ampe ra khỏi BMS, tôi thường mua một chiếc từ eBay được đánh giá là 30 ampe.
Tại sao bạn có thể muốn tích hợp BMS vào dự án của mình? Một BMS tốt cũng cung cấp các tính năng sau:

• Bảo vệ quá áp
• Bảo vệ dưới điện áp
• Bảo vệ ngắn mạch
• Thăng bằng

Khi mọi người yêu cầu bạn không sử dụng BMS hoặc không cần cân bằng, họ sẽ làm như vậy mà không hiểu về biện pháp bảo vệ bổ sung mà BMS cung cấp. Thức ăn cho suy nghĩ!

Biểu đồ xả Lithium và SLA

Đôi khi, dù tôi có cố gắng đến đâu, người vận hành vẫn giữ ảo tưởng rằng pin axit chì kín có cùng dung lượng không khác hoặc thậm chí tốt hơn pin lithium ion hoặc lithium iron phosphate. Điều này thường dựa trên giá cả. Điều đó hoàn toàn vô nghĩa!
Đây là một vài sự thật.

• Lý do số một để không sử dụng pin axit chì là trọng lượng. Các gói phốt phát lithium và sắt lithium có trọng lượng bằng một phần nhỏ trong khi cung cấp mật độ tế bào lớn hơn. Điều này có nghĩa là thời gian vận hành lớn hơn hoặc khả năng cung cấp năng lượng cho thiết bị của chúng tôi lâu hơn trên hiện trường mà không tăng kích thước / trọng lượng.
• Ắc quy axit chì nhỏ kín có điện áp giảm cực hạn khi tải nặng. Chúng không bao giờ được thiết kế cho các ứng dụng cường độ dòng điện cao. Trên thực tế, ắc quy axit chì nhỏ kín được thiết kế để chịu tải trọng nhỏ trong thời gian dài. Áp dụng 15 đến 20 amps điển hình từ đài 100 watt hiện đại, chúng tôi gặp phải sự sụt giảm điện áp đáng kể. Một gói lithium ion hoặc lithium sắt phosphate được chế tạo phù hợp không cho thấy sự sụt giảm điện áp giống như pin axit chì. Trong thực tế khi tải, điện áp tương đối bằng phẳng trong khi xả các gói lithium ion và lithium sắt phosphate.
• Một trong những ảo tưởng về pin lithium-ion hoặc lithium iron phosphate, là “chúng rất khó sạc”. Trên thực tế, các gói lithium ion và lithium iron phosphate dễ sạc hơn một pin axit chì kín, nếu chúng ta chỉ mở lòng với nó. Tất cả những gì chúng ta cần biết là chúng ta có bao nhiêu ô mắc nối tiếp và điện áp của các ô riêng lẻ trong gói. Sau đó, sử dụng số đó để đặt dòng điện không đổi có điện áp không đổi vào gói. Đây là toán học cơ bản! Không có điện áp nổi hoặc bất kỳ giai đoạn nào khi sạc pin lithium hoặc lithium iron phosphate. Chỉ cần điện áp không đổi-hiện tại. Khi pin đạt đến đỉnh của đường cong điện áp, nó đã đầy. Không trôi nổi, hoặc hấp thụ, .. nó chỉ đầy khi nó đạt đến đỉnh của đường cong điện áp của nó.

Vì vậy, có rất nhiều thông tin sai lệch trên internet. Thậm chí còn có nhiều hơn nữa trên YouTube, được thúc đẩy bởi những người dùng YouTube không biết hoặc chưa thực hiện nghiên cứu. Không phải nói xấu họ, nhưng điều quan trọng là mỗi chúng ta phải tự nghiên cứu. Tôi đồng ý rằng bề ngoài có vẻ như pin axit chì sẽ rẻ hơn khi mua, so với pin lithium-ion hoặc lithium iron phosphate. Có rất nhiều điều khác để xem xét ngoài giá cả, cung cấp cho chúng ta câu trả lời thực sự cho câu hỏi đó. Tôi thậm chí không xem xét việc sử dụng pin axit chì trong bất kỳ dự án nào của mình nữa. Vì vậy, để lại ion liti và photphat sắt liti. Bạn nên sử dụng cái nào trong một dự án? Đây là cách tôi chọn.

• Nếu tôi đang cố gắng đi bộ bằng một quãng đường siêu nhẹ, thì lithium ion có lẽ là cách tốt hơn để đi. Mật độ tế bào lớn hơn cho thời gian chạy lâu hơn trong gói nhỏ hơn so với lithium iron phosphate,
• Nếu tôi đang tìm kiếm thứ gì đó dễ làm việc với số lượng watt giờ lớn hơn so với Li-Ion 3S, nơi tôi thường sử dụng trong pin SLA, thì LiFePO4 là lựa chọn tốt hơn.
• Nếu tôi đang tìm kiếm khoản đầu tư tốt nhất cho pin lưu trữ trong máy phát điện năng lượng mặt trời không nối lưới, 1500-2000 chu kỳ, không cần bảo dưỡng và 10 năm trở lên thì có vẻ khá tuyệt vời.

Giống như bất cứ điều gì trên thế giới, kết quả của các dự án của chúng tôi dựa trên nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện. Tôi thường bị chỉ trích về việc không xuất bản nhiều video như vậy, nhưng khi bạn thực hiện nghiên cứu và làm việc nền, bạn không thể tung ra bất kỳ video cũ nát nào hàng ngày. Các bạn nghiên cứu cũng vậy. Cuối cùng thì nó sẽ rất bổ ích.

Đi du lịch với pin Lithium

Các quy tắc thay đổi từ khu vực tài phán này sang khu vực pháp lý khác dễ dàng như ngày chuyển sang đêm. Hiện tại, có vẻ như các hạn chế nặng nề nhất đối với pin lithium được phát hiện khi bay vào hoặc ra khỏi Bắc Mỹ. Theo cả trang web của FAA và TSA, pin Lithium có công suất hơn 100 watt giờ có thể được phép mang theo trong hành lý xách tay với sự chấp thuận của hãng hàng không, nhưng chỉ giới hạn ở hai pin dự phòng cho mỗi hành khách. Pin lithium lỏng bị cấm trong túi đã kiểm tra. Cả FAA hoặc TSA đều không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào giữa lithium ion hoặc lithium iron phosphate.