Литий железо фосфатные аккумуляторы своими руками

Lifepo4 аккумулятор своими руками 12вольт

Содержание:
Почему я перехожу на lifepo4 (литий-железо-фосфатный аккумулятор)
Покупка пакетов А123 3.2в 20ач на алиэкспресс, какая пришла первая посылка
Соединение проводов к контактам ячеек
Сборка аккумулятора, краткое описание

Пришло время переходить на новый тип аккумуляторов в моей ветро-солнечной электростанции. Автомобильные аккумуляторы у меня к сожалению держатся всего 1 год и теряют в конце почти всю емкость. Связано это с тем что зимой, когда нет по неделе ни ветра ни солнца аккумуляторы высаживаются в ноль и в таком состоянии живут по нескольку дней, после чего их емкость необратимо снижается. Конечно можно их и не высаживать так сильно, но как то не так получается, емкость написана на каждом по 60Ач, а брать ее нельзя, поэтому и брал все что есть.

В итоге так продолжатся не должно, что?, каждый год новые аккумуляторы покупать. Можно конечно брать с запасом раз в пять, чтобы не высаживать их полностью, но и стоимость тогда умножается на пять, да и прослужат не намного дольше, производитель 5 лет обещает если аккумулятор эксплуатируется на автомобиле. То-есть если никогда не разряжается и после завода машины сразу заряжается от генератора. Значит в автономке не более трех лет так-как главное условие выполнить невозможно — не разряжать глубоко и сразу заряжать. В общем на автомобильном свинце надо ставить крест, иначе покупая дешевку в итоге переплачиваешь.

Как альтернатива есть щелочные аккумуляторы, но у них свои проблемы, такие как зарядка до 17,5вольт, КПД 55-60% всего и прочее, к то-муже цена просто космическая для акб такой древней технологии, да и срок службы обещают 8-12лет при правильной эксплуатации.

Так же есть тяговые свинцовые аккумуляторы, все в них хорошо, можно разряжать на 100%, а при разряде не более 80% отрабатывают по 800-1500циклов и служат до 10-ти лет, а некоторые как обещает производитель аж до 20-ти лет. Но сами понимаете что цена соответствует и самый дешевый тяговый стоит в три раза дороже автомобильного свинца, а качественный в 5-7раз дороже.

Выход как я думаю нашел, это lifepo4(литий-железо-фосфатные) аккумуляторы. Это по сути тот-же литий-ион (как батарейки в телефоне или ноутбуке), но химия внутри немного другая что позволило этим аккумуляторам существенно снизить эффект старения. В итоге аккумуляторы не деградируют многие годы, обещают до 12-20лет, и сохраняют свою первоначальную емкость. Отрабатывают по 1500-2000циклов при разряде на 100% без снижения емкости и продолжают работать дальше без осрбых ухудшений параметров. А если не разряжать более чем на 80% то циклируемость 5000-7000циклов.

При всем этом эти аккумуляторы полностью необслуживаемые, не имеют всяких там эффектов памяти и их не надо заряжать на 100% и гонять малыми токами до-зарядки. Если до конца не заряжать и не разряжать то этим аккумуляторам только лучше. Можно сказать идеальный аккумулятор для автономных систем так-как может неделями стоять полностью разряженным и ему ничего не будет, не-надо как щелочные тренировать циклами и прочее.

Минус lifepo4 это цена, которая сравнима с ценой хороших щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов, или качественного фирменного тягового свинцового аккумулятора. Но это если покупать у наших перекупщиков в России, если заказывать из за границы, то получается значительно дешевле, а в Китае на порядок дешевле. Еще lifepo4 как и li-ion не переносят перезарядка и переразряда, нельзя превышать напряжение каждого пакета выше 3.75 вольт при заряде, и не допускать разряда меньше 2.00 вольта, иначе аккумуляторы умрут и восстановлению не подлежат. Для контроля этих аккумуляторов устанавливается плата защиты (BMS), которая следит за состоянием аккумулятора и если что отключает его при критических значениях заряда или разряда, а так же выравнивает напряжение каждого элемента в цепочке аккумулятора. Эти платы защиты выпускаются на любые аккумуляторы 12,24,36,48,72 вольта и тд.

lifepo4 — заказ на алиэкспресс

Эти батарейки покупал на алиэкспресс, кто еще не знает это Китайский сайт по продаже всего и вся по очень дешевым ценам и доставка почтой. Сайт на русском и как заказать я думаю разберется каждый, из минусов только то что посылки идут долго, в среднем месяц, бывают теряются и повреждаются в дороге, но это по вине я думаю уже нашей почты. Ниже самая первая посылка 3 пакета по 20ач. Продавцы часто разбивают тяжелые заказы на несколько посылок чтобы уложится в вес на одну посылку не более 2кг, вот и мою посылку разбили на две, в первой 3 пакета, во второй оставшиеся 2пакета, всего первый заказ 5пакетов по цене 5400рублей.

По цене если брать мелкими партиями 1-10шт, то цена за один пакет 20ач чуть больше 1000рублей, но если брать от 20-ти и выше, то цена значительно снижается. Моя батарейка будет на 80Ач 12вольт, это 960ватт*ч электроэнергии и обойдется она мне — пакеты 20ач=16шт=17500руб.+1600рублей плата защиты= 19100рублей. Если брать например партию в 36 пакетов сразу, то выходит 24000рублей, но я не могу сразу столько купить. А так батарейка на 1кВт*ч получается 19000рублей. На эти деньги я мог бы купить 9автомобильных аккумуляторов по 60Ач, это 540Ач суммарно 6.4кВт*ч, но если брать не более 10% от емкости чтобы аккумуляторы долго служили то это всего 640ватт*ч. Ниже фото самой посылки.

Это фото сделано на почте, так как посылка пришла сильно измятая решил распаковать на месте, где и обнаружилось что батарейки сильно помяты с углов. Но что толку предъявлять и терять время впустую, расправил руками вмятины и пошел довольный домой, а батарейкам от таких вмятин ничего не будет, их можно хоть в трубочку свернуть, но не гарантирую, с моими все в порядке после такого как на фото выше. Ниже еще фото, пока стоял руками выпрямил почти все вмятины.

Уже дома произвел детальный осмотр этих батареек, немного потертые надписи гласят что производитель А123, но контактные шины видно что приварены отдельно и стыки залиты герметиком. Китайцы мне сказали что эти батарейки новые и приходят с Америки без контактных шин, которые приделываются уже в Китае, на плюс никелированная, а на минус медная. Ну будем думать что они их не откуда ни срезали припаяв новые контакты. Все равно дешевле нет, а качество и количество отработанных лет и циклов покажет время.

Чтобы убедится что шины приделаны отковырял герметик, ниже на фото видно что шина наложена и приварена, а место стыка замазано герметиком.

Теперь буду продолжать начатое и заказывать еще такие пакеты, всего пока мне надо 16 пакетов чтобы собрать батарею 12вольт 80Ач. А пока начал сборку уже имеющихся элементов. Начал с ящика для этих пакетов. Ящик сделал из фанеры толщиной 2см(какая была) и покрасил белой хреновой краской.

Дальше нужно было к контактным шинам как то прикрепить провода. Обошел все магазины, но очень маленьких болтиков так и не нашел и как специально ни в одном магазине электротоваров не нашлось клеммных колодок особой конструкции где уже есть мелкие болтики и стяжки. В итоге купил мощный паяльник на 100ватт и провод сечением 4квадрата. Дома я уже понял что припаять провода не получится, контактная пластина пакета не прогревается. А собрать первые четыре пакета чтобы получить батарею на 12вольт очень хотелось. В итоге зачистил провода и завернул из как в трубочку в контактные пластины, прижал плоскогубцами и поставил по две скобы из толстых пластинок. Конечно это не совсем правильно, но думаю контакт хороший и на всегда, тем более что больших токов там не будет, максимум ампер 5-10.

В крышке просверлил пять отверстий под болты М6 и на них соединил четыре пакета в цепочку для получения аккумулятора на 12 вольт. Это еще не законченный вариант, еще не пришла заказанная плата защиты (BMS), которая будет смонтирована под крышкой.

Болты как видно использовал обычные металлические, медных не нашлось. Но здесь нет ничего страшного, болты выполняют лишь роль зажимов для медных проводов,а провода стянуты друг с другом. Единственное это то что крайние болты выведены наружу как клеммы аккумулятора. В основном аккумулятор будет работать через плату защиты, а эти болты лишь для редкого подключения инвертора и др. Сопротивление конечно у металла выше, но думаю потери на нагреве болтов даже при токах 50-70А будут минимальными и их можно не считать так как инвертор включаю редко на электроинструмент. Но если найду, то крайние заменю на медные. Ниже фото внутренностей этого ящика-аккумулятора.

Пока все. Далее планирую покупать еще пакеты такие-же и докладывать в этот корпус пока не заполню его полностью, также скоро придет BMS — плата защиты и будет установлена. А пока все-таки попробую без BMC напрямую к контроллеру солнечной панели поставить и посмотреть как работает, есть ли дисбаланс ячеек, а так-же проверю реальную емкость аккумуляторов. Об этом в следующих статьях в разделе «Мой небольшой опыт».

Продолжение, часть 2, поставил аккумулятор вместо свинца и первые цифры и впечатление от работы лифера. ЛИФЕР (LIFEPO4) ВМЕСТО СВИНЦА В СОЛНЕЧНОЙ МИНИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Источник

Сделать своими руками LiFePO4 аккумулятор

Сборка аккумуляторной батареи из ячеек типа LiFePO4 выполняется по тому же принципу, что и создание литий-ионных АКБ других видов. Но есть некоторые отличия, которые стоит учесть при выборе ячеек и их последующем соединении в батарею. В отличие от Li-ion аккумуляторов с номинальными значениями 3,6–3,7 В на ячейку, элементы питания на основе литий-железо-фосфата имеют меньшее напряжение – 3–3,2 В. Поэтому для получения батареи нужного вольтажа последовательно соединяется большее количество «банок» LFP, по сравнению с типичными Li-ion компонентами.

Что касается типоразмеров, LFP аккумуляторы не имеют к ним такой жесткой привязки, как остальные Li-ion элементы. Хотя ячейки категории LiFePO4 также можно купить в цилиндрическом исполнении и привычных форм-факторах 18650, 32650 или 32700, более распространены «банки» призматической формы. Также в продаже встречаются аккумы-пакеты. Собрать LiFePO4 батарею можно из «банок» любой формы и размеров, но наиболее удобными в сборке считаются призматики с резьбовыми клеммами.

Что понадобится?

Для сборки батареи из LiFePO4 аккумуляторов своими руками приготовьте:

• необходимое число аккумов с одинаковыми характеристиками, в идеале – из одной партии;
• принадлежности для их соединения, например, для призматиков с резьбовыми клеммами – переходные пластины и крепежные болты, для цилиндрических элементов – никелевую полосу и аппарат контактной сварки;
• БМС плату с подходящими характеристиками;
• балансировочные провода;
• измерительные приборы – вольтметр, омметр, мультиметр;
• клеммы-переходники;
• силовые клеммы;
• медный многожильный провод диаметром 6 мм;
• электроизоляционные материалы;
• кнопку включения-выключения АКБ;
• зарядное устройство, подходящее для собираемой литий-железо-фосфатной АКБ;
• штекер для зарядного устройства;
• индикатор зарядки;
• средства индивидуальной защиты – диэлектрические перчатки, защитные очки;
• термоусадочную пленку для герметизации созданной АКБ;
• аккумуляторный бокс или материалы для его изготовления.

Схема сборки

Чтобы собрать батарею из литий-железо-фосфатных аккумуляторов своими руками, нужно изначально продумать схему их сборки. Для наращивания вольтажа ячейки соединяются последовательно (плюсовой контакт предыдущей «банки» соединяется с минусовым контактом последующей), а для набора емкости – параллельно. К примеру, для сборки батареи напряжением 36 В и емкостью 10 Ач из ячеек с характеристиками 3,2 В и 5 Ач используется схема 12S2P.

При расчете необходимый вольтаж батареи нужно разделить на номинальное напряжение 3 В каждого элемента. Для 36-вольтовой батареи получаем 12 последовательно соединяемых ячеек, по 2 в параллели для набора емкости. Аналогично для получения батареи на 48 В последовательно соединяется 16 элементов. Но у заряженных LFP элементов напряжение составляет 3,65 В, поэтому напряжение заряженной батареи будет выше номинального значения: 3,65х12= 43,8 В, 3,65х16=58,4 В.

Последовательность сборки АКБ

Для создания LiFePO4 батареи по заданной схеме нужно:

1. Подготовить все компоненты, инструменты, измерительные приборы. Ячейки для сборки должны быть с идентичными характеристиками и низким уровнем заряда – около 20% (для безопасной сборки).
2. Соединить их по заранее продуманной схеме. При соединении строго соблюдать полярность. Призматические элементы соединить переходными пластинами и закрепить крепежом. Цилиндрические – соединить при помощи никелевой полосы и аппарата контактной сварки.
3. К минусовой клемме батареи присоединить BMS плату. От нее к каждому контакту провести балансировочные провода. Припаять их или присоединить клеммами. Четко соблюдать схему подключения, прилагаемую к конкретной БМС плате.
4. Присоединить силовые провода и необходимые разъемы.
5. Герметизировать полученную АКБ при помощи широкой термоусадки.
6. Поместить АКБ в корпус.
7. Вывести проводку. Установить кнопку включения-выключения, индикатор уровня заряда-разряда, штекер для зарядного устройства.
8. Имеющиеся в корпусе отверстия герметизировать.

Далее нужно протестировать батарею, зарядить ее, закрепить в выбранном месте, подключить к контроллеру, нагрузке, бортовому компьютеру или вольтметру.

О безопасности

При сборке аккумуляторной батареи, ее тестировании и дальнейшем использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Недопустимо использовать элементы питания сомнительного качества или имеющие очевидные признаки неисправности. Аккумы нельзя ронять, деформировать, нагревать, подвергать перезаряду или глубокому разряду. Недопустимо замыкать плюсовые и минусовые клеммы. В процессе работ желательно использовать защитные очки и диэлектрические перчатки.

В данной статье приведена ознакомительная информация по сборке LFP батарей. В зависимости от подвида используемых аккумуляторов и технологии их сборки алгоритм и последовательность действий могут быть изменены. При отсутствии достаточных знаний, навыков, инструментов, комплектующих или опыта работы по изготовлению аккумуляторной батареи лучше поручить эту работу специалистам. В мастерской VoltBikes производятся АКБ всевозможных размеров и форм, с заданными характеристиками и гарантией качества.

Источник

Как собрать LiFePO4 аккумулятор своими руками?

Статья обновлена: 2020-12-17

Область применения литий-железо-фосфатных аккумуляторов обширна за счёт их превосходных характеристик. Этот тип батарей приспособлен для работы с более высокими токами по сравнению с тем же Li-ion аккумулятором, а узкий диапазон рабочего напряжения обеспечивает идеально стабильное снабжение элементов энергией.

Если вам нужно сделать батарею из аккумуляторов LiFePO4, самостоятельная сборка своими руками — это крайняя мера, так как процесс создания АКБ является сложным и комплексным. Даже при наличии теоретических знаний, но без узкопрофильного опыта работы в этой нише сложно учесть все нюансы и добиться необходимого качества проделанной работы. Лучше обратиться за квалифицированной помощью и поручить задачу сборки аккумуляторов профессионалам.

Инструкция по сборке аккумулятора LiFePO4

Эта инструкция универсальна: она подойдет тем, кто собирается сделать LiFePO4 аккумуляторы для квадроциклов своими руками, либо для других транспортных средств, а также для электроинструментов с автономным питанием.

Список элементов для сборки LiFePO4

• Ячейки аккумулятора с параметрами, нужными для вашей цели.
• BMS плата — микросхема для управления. Она контролирует заряд и разряд батареи, балансирует напряжение на её элементах.
• Пассивные балансиры могут понадобиться в частных случаях и в зависимости от выбранной платы управления. Если аккумулятор по емкости больше 30 Аh, балансиры обязательны.
• Расходные провода, перемычки, разъемы, клеммы и прокладки для изоляции между соседними ячейками батареи.

Если вам важно иметь возможность индикации аккумулятора, понадобится ваттметр. Стандартные индикаторы имеют свойство искажать значения остаточной ёмкости, так как феррум-фосфатные аккумуляторы проседают в стабильности напряжения только при предельном разряде.

Пошаговая инструкция сборки LiFePO4

Перед тем, как собрать аккумулятор из ячеек LiFePO4, проведите измерения: проверьте внутреннее сопротивление и напряжение в ячейках. Если показания расходятся, нужно выровнять заряд — например, дозарядить “отстающие” элементы. Если такой возможности нет, после сборке поставьте аккумулятор на зарядку, чтобы BMS контроллер выполнил балансировку.

Для коммутации ячеек аккумулятора выбирается соединение:

• Параллельное — позволяет увеличить емкость.
• Последовательное — увеличивает напряжение.

К примеру, 4 ячейки с параметрами 3,2V и 25Ah при параллельном подключении дают 3,2V и 100Ah, а при последовательном — 12V и 25Ah.

Схемы сборки lifepo4 аккумулятора могут варьироваться, инструкция в общих чертах выглядит следующим образом:

1. Для совмещения обоих типов соединения сперва заготавливают параллельные сборки, которые затем подключают друг с другом последовательно.
2. Между ячейками уложите изолятор: например, стеклотекстолит.
3. Установите BMS плата для защиты аккумулятора от избыточного заряда или глубокого разряда, а также для балансировки элементов батареи.
4. При сборке АКБ с емкостью больше 30Ah нужно на каждую параллель между контактами ячейки “+” и “— “поставить пассивный балансир.
5. Проверьте качество сборки и соберите устройство в корпус.

Как проверить качество сборки?

До упаковки собранного устройства в корпус проведите тест на корректную работу. Для этого проконтролируйте процесс первых разряда и заряда, снимая измерения напряжения на отдельных участках аккумулятора. Когда одна из параллелей зарядилась полностью (в момент, когда напряжение на ней достигнет предела системы управления — обычно 3,65V до 3,75V), BMS должна сама отключить всю АКБ от зарядки. Когда напряжение выравняется, плата снова включит зарядку и продолжит восполнение энергии уже на следующей параллели. Внешне балансировка выглядит как постоянное включение и отключение зарядного устройства.

Аналогично проверяется аккумулятор на разряде: когда на одной ячейке сборки напряжение упадет до нижнего предельного порога (2,5V-2,2V в зависимости от платы BMS), батарея отключится от потребителя.

Делаем LiFePO4 сами

Команда Virtustec специализируется не только на продаже аккумуляторов: изначально мы были мастерской по сборке и ремонту, и продолжаем заниматься этим до сих пор. У нас собственное производство аккумуляторных литиевых батарей, адекватные цены и надежные гарантии на товары.

Источник