Простая сборка аккумулятора LiFePo4 для автодома + стоимость комплектующих
Я долго выбирал, какую именно батарею ставить в дом на колесах, и крайне не хотел возиться с LiFePo4, но слишком они хороши, чтобы взять и не изучить их поближе.
В этой статье поделюсь с вами своей сборкой литий-железо-фосфатного аккумулятора LiFePO4 на 200 ампер/часов.
Сразу хочу сказать, что сколько людей собирает эти аккумуляторы, столько и мнений о том, какая сборка лучше и какие именно производители (Liitokala, Varicore, Tewaycell и т.д.) самые лучшие.
Я не могу сказать, что моя сборка лучшая или самая правильная, это, скорее, простой пример того, как можно собрать себе емкую батарею в дом на колесах. Ну, или куда-нибудь еще.
В конце статьи я предоставлю ссылки на все устройства для сборки литий-железо-фосфатного аккумулятора на 200 ампер/часов.
Итак, предположим, батарею мы выбрали, теперь нужно подобрать для нее BMS плату, которая будет контролировать работу ячеек, балансировать ее, защищать от перезаряда, переразряда и еще десяток пунктов всякой крайне важной защиты. LiFePo4 – это вам не кусок 50-ти килограммового свинца. Эта батарея капризна и привередлива, но при должном подходе она подарит вам много энергии и прослужит не один год.
Когда я дошел до выбора платы, у меня встал вопрос: какими токами я буду заряжать АКБ. Ведь от этого зависит скорость заряда. И тут я решил взять с запасом. Выбрал плату Daly BMS LiFepo4 4S с токами заряда 100А и разряда 200А. Естественно, в неё встроен целый пакет защит LiFePo4 и балансир.
В ходе теста и эксплуатации выяснилось, что Daly BMS хоть и балансирует ячейки, но чем больше ток заряда, тем больше разброс вольтажа в них. В итоге было принято решение купить «активный балансир» BattGO Smart Battery Checker.
В нем целый вагон функций, но мне нужно было лишь несколько: заряд малыми токами, мониторинг вольтажа ячеек, активный балансир. Также в ходе использования выяснилось, что он еще умеет пищать при выявлении всяких критических моментов в работе LiFePo4. Полезное.
Пожалуй, это два самых важных устройства для поддержания правильной эксплуатации литий-железо-фосфатного аккумулятора. Остальное – навесные мелочи. Так, например, крайне советую купить шпильки на контакты батареи. Меньше шанса сорвать резьбу на контактах и быстрое подключение к ним.
При самой сборке ячеек советую оклеить батареи изоляционной бумагой. Она стоит дешево, а подстраховка лишней не будет.
Для контроля и мониторинга токов и напряжения на аккумуляторе купил самый распространенный кулонометр.
Напоследок я заменил родную тонкую шину АКБ на толстую и медную. Тут все просто: заказал на AliExpress 25-сантиметровую шину и порезал ее на три части. Все-таки заряжать LiFePo4 мы будем большими токами и чем быстрее ток будет бегать между банками, тем лучше. И греться ничего не будет.
Аккумулятор на 200 а/ч
BMS плата на 200А
Кулонометр на 100А
Шпильки на 6мм
Медная шина брал 2мм x 20мм x 25см и еще осталось
Изоляционная бумага 175мм
Балансир BattGO Smart Battery Checker
Вся сборка LiFePO4 на 200 а/ч со всем навесным мне обошлась в 37619 рублей.
Репортаж: 25 шагов, или Как собирают аккумуляторные батареи
Вы когда-нибудь заглядывали внутрь автомобильных аккумуляторных батарей? А мы решили заглянуть «внутрь» производства АКБ. Единственное белорусское предприятие, которое выпускает аккумуляторы для легковых автомобилей, находится в Пинске и на 75% принадлежит американской корпорации Exide. На заводе говорят на двух языках и строят большие планы. Например, собираются производить батареи для Volkswagen Polo Sedan, которые выпускают на заводе в Калуге.
Первый шаг. Со склада привозят пластины, «пропитанные» специальной пастой (оксид свинца с добавками). Они выполняют роль проводников. Желтоватого цвета — с положительным зарядом, зеленовато-серые — с отрицательным. Пластины — важнейшая составляющая аккумулятора, элемент электрической цепи. Как нить накаливания в лампочке. Количество пасты определяет такую важную характеристику аккумуляторной батареи, как емкость. А площадь поверхности пластин — пусковой ток.
Чем тоньше пластины и чем их больше, тем выше пусковой ток. Стартерные аккумуляторные батареи (в Пинске только их и выпускают) — у них этот показатель выше — сравнивают с арабским скакуном, тяговые — с ломовой лошадью.
Пинское предприятие только на пути к созданию полного цикла производства аккумуляторных батарей, и сейчас такие пластины завозят из Познани, с еще одного завода американской корпорации. «Когда у нас появится своя площадь (пока мы ее арендуем), сможем расширить производство. Сейчас наш предел — 380 тыс. аккумуляторных батарей в год. Потребность же рынка в Беларуси — 700 тыс.», — вкратце посвящает нас в дела руководитель отдела продаж Антон Уминский.
Второй шаг. Пластины оборачивают в конверты из специальной ленты, точнее, это делает станок. Оборачивает — обрезает, оборачивает — обрезает… Цель — исключить контакт положительных и отрицательных электродов.
Сепараторная лента из пористого полиэтилена чем-то напоминает резину, при этом она довольно тонкая и имеет поры. Через них должен проходить электролит.
На предприятии все максимально автоматизировано. Настройку оборудования проводили специалисты, работающие на европейских заводах компании. А на случай поломки всегда дежурят сотрудники техподдержки. В экстренном случае они готовы сразу же приняться за устранение неисправности. Простой одной из двух конвейерных лент даже в течение часа чреват потерями в сотни евро.
Третий шаг. Конвейер формирует пакет из набора пластин — машина чередует их: с отрицательным зарядом, потом с положительным и т. д.
— Получившаяся пачка и есть аккумулятор — в ней может быть от 10 до 16 пластин. В свою очередь, каждая батарея состоит из шести аккумуляторов. Всего в АКБ — от 60 до 96 пластин, — замечает Александр Матвиенко, менеджер по качеству и один из старожилов предприятия.
Четвертый шаг. На этой стадии без участия человека не обошлось — бракуются плохие конверты. Бывает, края неровно обрезаны, перекошены. Дело, конечно, не в эстетике. Помните, выше мы говорили про нежелательный контакт отрицательных и положительных пластин? Проще убрать потенциальный конфликт сейчас. Этим проверка, разумеется, не ограничится, но подробности ниже.
Пятый шаг. Если посмотреть внимательнее, то с двух сторон пакета можно увидеть металлические «закладки», или ушки. Ушки плюсовых и минусовых пластин сгруппированы по разные стороны пакета. Зачем, станет понятно чуть позже.
Теперь пакеты закладывают уже в другую машину.
Как сделать аккумулятор на 12В из аккумуляторов 18650?
Аккумуляторные батареи номинальным напряжением 12 вольт используют в подводных камерах, шуруповертах, радиоуправляемых моделях, медицинских приборах и других устройствах. Как и другие АКБ, такие источники питания можно купить в готовом виде или собрать своими руками из отдельных элементов.
Принцип сборки Li-ion батареи на 12 В
Единичный аккумулятор Li-ion типа имеет номинальное напряжение 3,6 или 3,7 В, а модели с типом химии LiFePO4 – 3,2 В. Для получения большего вольтажа ячейки соединяются последовательно. Например, для сборки аккумуляторной батареи на 12 В нужно соединить последовательно 3–4 литиевых элемента. Чтобы получить увеличенный запас емкости, нужно вначале соединить «банки » параллельно. Аккумуляторы используются незащищенные, а для защиты от перенапряжения, глубокого разряда и других вредных факторов батарея оснащается БМС платой.
Схемы сборки
Для сборки литиевых батарей номинальным напряжением 12 В из аккумуляторов 18650 и других типоразмеров используют схемы:
- 3S1P, 3S2P, 3S3P, 3S4P, …, 3S15P, 3S16P;
- 4S1P, 4S2P, 4S3P, 4S4P, …, 4S15P, 4S16P и т.д.
Количество последовательных соединений указывается коэффициентов при букве S, а параллельных – коэффициентом при букве P. Схема сборки выбирается в зависимости от параметров соединяемых элементов питания и характеристик, которые нужно получить в итоге.
Характеристики аккумуляторов 18650
В таблице приведены технические параметры популярных аккумуляторов форм-фактора 18650:
Аккумулятор
Емкость, мАч
Максимальная токоотдача, А
Номинальное напряжение, В
Диапазон рабочих напряжений, В
Samsung 33G
LG HE4
Panasonic 18650PF
Samsung 30Q
Samsung 25R
Macroson
BAK N18650CNP
Panasonic 18650BD
LG MH1
SONY VTC6
Zhihang
EVE INR18650 25P
LiFePO4 Exell Battery
Чтобы собрать батарею напряжением ≈12 вольт, нужно последовательно соединить 3 или 4 литий-ионных аккумулятора. Количество параллелей выбирается в зависимости от необходимой емкости и допустимых размеров АКБ. Например, по схеме 3S3P из Li-ion ячеек типоразмера 18650 получим батарею с размерами 70х75х75 мм. Ее номинальное напряжение составит 11,1 В, а емкость – от 7500 до 9900 мАч, в зависимости от параметров выбранных ячеек.
Из таблицы видно, что у одних элементов питания выше емкость, а у других – допустимые токовые нагрузки. Это связано с различиями в химическом составе. Для питания устройств с интенсивным потреблением энергии (например , для шуруповертов и других видов портативного электроинструмента) нужны высокотоковые элементы. Хоть запас емкости у них и ниже, такие ячейки обеспечат стабильно высокую токоотдачу и не будут ощутимо нагреваться при работе.
Как сделать АКБ?
Аккумуляторные батареи собираем по заранее выбранной схеме из идентичных ячеек 18650 – одного бренда и серии. В таком случае легче отобрать элементы с полностью совпадающими значениями емкости и внутреннего сопротивления. Перед сборкой напряжение на «банках » выравниваем зарядкой. Ячейки соединяем параллельно, а затем последовательно.
Для этого применяем аппарат контактной сварки и никелевую ленту. Ее нарезаем на отрезки с запасом длины 1 см, накладываем на контакты и привариваем с соблюдением используемой схемы. К полученной батарее припаиваем BMS плату и силиконовые AWG провода с разъемами ХТ60. Они будут использоваться для зарядки батареи и подключения к ней нагрузки. Дополнительно можно установить на АКБ индикатор заряда и его выключатель.
Готовую батарею проверяем в цикличном режиме – поочередно разряжаем под нагрузкой и заряжаем током 0,5С. Например, для батареи емкостью 7800 мАч и используем зарядный ток 3,9 А. Если АКБ работает хорошо (нормально питает нагрузку и принимает заряд, не греется), ее можно упаковывать в стеклотекстолит и термоусадочную трубку подходящих размеров. После нагрева феном она плотно покроет поверхность АКБ и обеспечит ей необходимую изоляцию.
Сборка литий-железо-фосфатного аккумулятора на 12 вольт 280 А/ч
Долго собирался заменить в своей мобильной солнечной электростанции свинцовые АКБ на литий -железо — фосфатные . Очень уж подкупали характеристики данного АКБ, а это снижение веса с 76 кг двух свинцовых по 140 А\ч до 26 кг и ёмкости 280 А\ч . Более широкий диапазон напряжений с 11.7 до 14.6 вольт, практическое отсутствие саморазряда, ток зарядки до 75 ампер . Все комплектующие заказывал в китае, два месяца ожиданий и начал сборку . Каркас проф труба 20 *20*1.5, обшивка ламинированная фанера, крепёж на резьбовые заклёпки . Внутри разместил 4 ячейки LiFePO4 + плата защиты BMC на 150 А\ч, приборы контроля и управления . Ячейки изолированы между собой стеклотекстолитом 1.5 мм, на каждую ячейку установлены платы балансировки (пассивные балансиры ) для выравнивания напряжения меду ячейками в конце заряда, а также отдельно установлена плата емкостного балансира для балансировки напряжения в процессе заряда . Контроль за состоянием акб и его параметров помимо приборов через блютуз можно наблюдать на телефоне или на дистанционном пульте . Пульт выполнен с отдельным дисплеем который показывает текущее напряжение, ток, потребление в ваттах, остаток ампер часов, количество дней и время на сколько хватит оставшейся ёмкости . Питание от 2-х литий -ионных акб . А также имеется разъём для подсоединения более точных приборов диагностики акб (БатГо). Тестирование данного АКБ показало отличные характеристики, компрессорный ларь 100 литров на 12/24 вольта проработал 4 суток на разных режимах управления без подзарядки акб с остаточным запасом ёмкости батареи .
14 июня 2021 Метки: своими руками