LiFePO4 और लिथियम-आयन

2020-08-03 06:45

LiFePO4

व्यक्ति LiFePO4 कोशिकाओं में लगभग 3.2V या 3.3V का नाममात्र वोल्टेज होता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी पैक बनाने के लिए हम श्रृंखला में कई कोशिकाओं (आमतौर पर 4) का उपयोग करते हैं।

• श्रृंखला में चार लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं का उपयोग करते हुए, पूर्ण होने पर हमें लगभग ~ 12.8-14.2 वोल्ट पैक देता है। यह वह निकटतम चीज़ है जिसे हम एक पारंपरिक सीसा-एसिड या एजीएम बैटरी में खोजने जा रहे हैं।
• लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं में वजन के एक अंश पर सीसा एसिड की तुलना में अधिक सेल घनत्व होता है।
• लिथियम आयन की तुलना में लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं में सेल घनत्व कम होता है। यह उन्हें कम अस्थिर बनाता है, उपयोग करने के लिए सुरक्षित है, एजीएम पैक के लिए लगभग एक-से-एक प्रतिस्थापन प्रदान करता है।
• लिथियम-आयन कोशिकाओं के समान घनत्व तक पहुंचने के लिए, हमें उनकी क्षमता बढ़ाने के लिए समानांतर में लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं को ढेर करने की आवश्यकता है। तो लिथियम आयरन फास्फेट बैटरी लिथियम आयन सेल की एक ही क्षमता के साथ पैक करती है, और बड़ी होगी, क्योंकि इसे समान क्षमता प्राप्त करने के लिए समानांतर में अधिक कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।
• लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं का उपयोग उच्च तापमान वाले वातावरण में किया जा सकता है, जहां लिथियम आयन कोशिकाओं का उपयोग कभी भी +60 सेल्सियस से ऊपर नहीं किया जाना चाहिए।
• लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का विशिष्ट अनुमानित जीवन 10 साल तक 1500-2000 चार्ज साइकल है।
• आमतौर पर एक लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक 350 दिनों के लिए अपना चार्ज रखेगा।
• लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं में चार गुना (4x) लीड एसिड बैटरी की क्षमता है।

लिथियम आयन

व्यक्ति लिथियम आयन कोशिकाओं में आमतौर पर 3.6V या 3.7 वोल्ट का नाममात्र वोल्टेज होता है। हम ~12 वोल्ट लिथियम आयन बैटरी पैक बनाने के लिए श्रृंखला में कई कोशिकाओं (आमतौर पर 3) का उपयोग करते हैं।

• 12v पावर बैंक के लिए लिथियम-आयन कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए, हम 12.6 वोल्ट पैक प्राप्त करने के लिए उन्हें 3 श्रृंखला में रखते हैं। यह सबसे निकटतम है जो हम लिथियम आयन कोशिकाओं का उपयोग करके एक मोहरबंद लीड एसिड बैटरी के नाममात्र वोल्टेज के लिए प्राप्त कर सकते हैं
• लिथियम आयन कोशिकाओं में लिथियम आयरन फॉस्फेट की तुलना में एक उच्च सेल घनत्व है जो हमने ऊपर के बारे में बात की थी। इसका मतलब है कि हम उनमें से कम का उपयोग वांछित क्षमता के लिए करते हैं। उच्च सेल घनत्व अधिक से अधिक अस्थिरता के महंगी पर आता है।
• लिथियम आयरन फॉस्फेट की तरह, हम अपने पैक की क्षमता को बढ़ाने के लिए समानांतर में लिथियम-आयन कोशिकाओं को भी ढेर कर सकते हैं।
• लिथियम आयन बैटरी का विशिष्ट अनुमानित जीवन दो से तीन साल या 300 से 500 चार्ज चक्र है।
• आमतौर पर एक लिथियम-आयन पैक 300 दिनों के लिए अपना चार्ज रखेगा।

पैक वोल्टेज

मैं इस अनुभाग को हमारे एक फेसबुक अनुयायी के फीडबैक के आधार पर जोड़ूंगा।
लिथियम-आयन बैटरी पैक के लिए हम श्रृंखला में 3 कोशिकाओं का उपयोग करने का कारण वोल्टेज है। एक 4S लिथियम आयन पैक में फुल होने पर बहुत अधिक वोल्टेज (~ 16.8v) होता है। इसके विपरीत कुछ रेडियो ऐसे हैं जिन्हें 3s लिथियम-आयन पैक के निचले हिस्से की तुलना में अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है जो इसके वोल्टेज वक्र के अंत में प्रदान कर सकते हैं। यदि हम अभी भी 4S लिथियम आयन पैक का उपयोग करना चाहते हैं, तो हमें वोल्टेज आउटपुट को प्रबंधित करने के लिए DC DC रेगुलेटर को एकीकृत करने की आवश्यकता है। या, जैसा कि मैंने दूसरे पैराग्राफ में बताया, हम लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं का भी उपयोग कर सकते हैं, जिनमें 14.2-14.4v पूरी तरह से चार्ज होता है। यह अधिकांश रेडियो के लिए बिल्कुल ठीक है, लेकिन अपने रेडियो के लिए वोल्टेज आवश्यकताओं को पढ़ें।

चार्ज

लिथियम आयरन फॉस्फेट + लिथियम आयन कोशिकाओं को चार्ज करना बहुत समान है। दोनों चार्जिंग के लिए निरंतर-वर्तमान और फिर निरंतर वोल्टेज का उपयोग करते हैं। अगर हम चैनल से DIY बैटरी पैक में से एक के बारे में बात कर रहे हैं, तो सौर या डेस्कटॉप चार्जिंग आमतौर पर गियर के दो टुकड़ों द्वारा की जाती है।

• पहले हमारे पास वोल्टेज और वर्तमान स्रोत है। यह एक समायोज्य हिरन, या उदाहरण के लिए एक सौर पैनल हो सकता है।
• आगे हमारे पास चार्ज कंट्रोलर है। यह हमारे वोल्टेज / करंट सोर्स से निकलने वाले वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करता है, जिससे BMS फीड होता है।
• अंत में, बीएमएस पैक को विनियमित वोल्टेज भेजता है। यह उन कोशिकाओं से भी वोल्टेज निकालता है जिनमें अन्य की तुलना में अधिक वोल्टेज होता है। इससे दूसरों को पकड़ने का मौका मिलता है। बायोइनो के कहने के बावजूद, कभी भी सीधे अपनी बैटरी (बीएमएस या नहीं!) के लिए एक अनपेक्षित स्रोत से कनेक्ट न करें।

ठंडा मौसम

सभी बैटरी के साथ, ठंड लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं को चार्ज करने की क्षमता को प्रभावित करता है। इसलिए हमें यह सुनिश्चित करने के लिए कुछ करने की ज़रूरत है कि बैटरी ठंड से नीचे न जाए। बैटरी चार्जिंग एक कारण है कि मैंने ठंड के मौसम में आश्रय तैनात किया है। तापमान को ठंडे बस्ते में रखने से अपेक्षाकृत बेहतर होता है, जबकि आपकी सौर ऊर्जा या जनरेटर तम्बू के बाहर रहता है। इन कोशिकाओं को ठंड से ऊपर रखने के लिए उपयोग की जाने वाली एक चाल, उन्हें और रेडियो उपकरण, एक बाड़े के अंदर रख रही है। सभी रेडियो गर्मी बनाते हैं, इसलिए (कुछ हद तक) वेंटिलेशन को प्रतिबंधित करते हुए, रेडियो से गर्मी बैटरी के आसपास की जगह को काफी गर्म कर देगी। एक अन्य चाल बैटरी डिब्बे के पास या अंदर रासायनिक हाथ वार्मर का उपयोग करना है। मुद्दा सामान्य ज्ञान का उपयोग करना है। चूँकि हम जानते हैं कि हमें बैटरी को ठंड से नीचे नहीं चार्ज करना चाहिए, इसलिए ऑपरेटिंग प्रैक्टिस का एक सरल परिवर्तन आसानी से इसे सही कर सकता है।

संतुलन

यदि आप श्रृंखला में एक से अधिक सेल वाले पैक का निर्माण कर रहे हैं, तो आपको पैक में या चार्जर में कोशिकाओं को संतुलित करना होगा।
यह इंगित करना महत्वपूर्ण है क्योंकि कोई व्यक्ति YouTube वीडियो या ब्लॉग बना सकता है जो आपको दिखा सकता है कि पैक कैसे बनाया जाए, जरूरी नहीं कि वे वास्तव में जानते हों कि वे क्या कर रहे हैं।
नीचे की रेखा, आपको या तो अपनी कोशिकाओं को मैन्युअल रूप से संतुलित करने की आवश्यकता है, या अपनी कोशिकाओं को सक्रिय रूप से संतुलित करने की आवश्यकता है। यदि आप मेरी बैटरी पैक परियोजनाओं में से एक का निर्माण कर रहे हैं, और आप उस पैक का उपयोग करने जा रहे हैं, साथ ही साथ चार्ज और डिस्चार्ज करते समय, सक्रिय संतुलन को जाने का रास्ता है। दूसरी ओर, यदि आप केवल डिस्चार्ज करने के लिए उस पैक का उपयोग कर रहे हैं, उन्हें डिस्चार्ज करने के लिए मैदान में ले जा रहे हैं, तो एक बार घर वापस आने पर चार्ज करना, तकनीकी रूप से आपको पैक को डिस्चार्ज करते समय किसी भी संतुलन की आवश्यकता नहीं है। यदि आप कोशिकाओं को पूर्ण 4 या 3s पैक के रूप में चार्ज करने जा रहे हैं, तो आपको एक संतुलन चार्ज की आवश्यकता होगी, या उन्हें व्यक्तिगत रूप से चार्ज करना होगा। बेशक यदि आप 18650 बैटरी का उपयोग कर रहे हैं, और आपका चार्जर एक बार में एक से अधिक सेल चार्ज करता है, तो आप सभी अच्छे हैं!

बीएमएस चुनना

निम्नलिखित पैराग्राफ केवल उन लोगों से संबंधित है जो एक पूर्ण बैटरी पैक बनाना चाहते हैं। अब जब आप ऊपर पैराग्राफ पढ़ चुके हैं, तो आप समझते हैं कि लिथियम आयन और लिथियम आयरन फॉस्फेट के बीच के वोल्टेज अद्वितीय हैं। इसका मतलब यह भी है कि आपके द्वारा अपनी बैटरी पैक एस के लिए उपयोग किए जाने वाले बीएमएस लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट के लिए विशिष्ट हैं। आप चैनल पर परियोजनाओं में विभिन्न संतुलन बोर्डों की एक किस्म पा सकते हैं। हम उन क्षमताओं द्वारा संतुलन बोर्डों का चयन करते हैं जिनकी हमें उनसे आवश्यकता होती है। एक बोर्ड चुनने से पहले हमें यह जानना होगा:

• हम बोर्ड के माध्यम से कितने amps खींचना चाहते हैं
• श्रृंखला में कितने सेल हैं
• लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं का उपयोग किया जाएगा या नहीं
• क्या बोर्ड सेल बैलेंसिंग प्रदान करता है (यदि आप BMS का उपयोग कर रहे हैं तो हमेशा सेल बैलेंसिंग के साथ एक प्राप्त करें)

जब आपके पास ये नंबर होते हैं, तो आप अपने सप्लायर से सही बीएमएस चुनने के लिए उनका उपयोग कर सकते हैं। जब तक आप अपनी आवश्यकताओं को नहीं समझते हैं, तब तक आपको कीमत नहीं देखनी चाहिए। आपको ईबे और अलीबाबा विक्रेताओं के बारे में भी ध्यान रखना चाहिए। वे अक्सर गलत तरीके से बीएमएस बोर्डों को अधिक से अधिक क्षमताओं के साथ लेबल करते हैं जो वे वास्तव में प्रदान करते हैं। इसलिए अपने सामान्य ज्ञान का उपयोग करें। अगर मुझे पता है कि मैं एक बीएमएस से 15 एम्प्स खींच रहा हूं, तो मैं आमतौर पर ईबे से एक खरीदता हूं जिसे 30 एम्पों के लिए रेट किया जाता है।
आप अपनी परियोजना में बीएमएस को क्यों एकीकृत करना चाहते हैं? एक अच्छा बीएमएस इन सुविधाओं को भी प्रदान करता है:

• अधिक वोल्टता से संरक्षण
• अंडर-वोल्टेज संरक्षण
• शॉर्ट सर्किट सुरक्षा
• संतुलन

जब लोग आपको BMS का उपयोग नहीं करने के लिए कह रहे हैं या संतुलन की आवश्यकता नहीं है, तो वे ऐसा अतिरिक्त सुरक्षा को समझे बिना करते हैं जो BMS प्रदान करता है। सोच के लिए भोजन!

लिथियम बनाम SLA डिस्चार्ज ग्राफ

कभी-कभी मैं चाहे कितनी भी कोशिश करूं, लेकिन ऑपरेटर अब भी इस भ्रम में रहते हैं कि एक ही क्षमता का सीलबंद लेड एसिड बैटरी लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक से अलग या बेहतर नहीं है। यह आमतौर पर कीमत पर आधारित होता है। यह बिलकुल बकवास है!
यहाँ कुछ तथ्य हैं।

• लीड एसिड बैटरी का उपयोग नहीं करने का नंबर एक कारण वजन है। लिथियम और लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक अधिक सेल घनत्व की पेशकश करते हुए वजन का एक अंश हैं। यह अधिक से अधिक परिचालन समय में, या आकार / वजन में वृद्धि के बिना, क्षेत्र में हमारे गियर को लंबे समय तक बिजली देने की क्षमता का अनुवाद करता है।
• छोटे मोहरबंद लीड एसिड बैटरी में भारी भार के तहत अत्यधिक वोल्टेज की गिरावट होती है। वे उच्च एम्परेज अनुप्रयोगों के लिए कभी डिज़ाइन नहीं किए गए थे। वास्तव में छोटी सीलबंद लीड एसिड बैटरी को लंबे समय तक उन पर एक छोटा भार रखने के लिए डिज़ाइन किया गया था। आधुनिक 100 वाट रेडियो से ठेठ 15 से 20 एम्प्स को लागू करना, हम एक महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप का अनुभव करते हैं। एक ठीक से निर्मित लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक लीड एसिड बैटरी के समान वोल्टेज ड्रॉप नहीं दिखाता है। वास्तव में लोड के तहत, लिथियम आयन और लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक का निर्वहन करते समय वोल्टेज अपेक्षाकृत सपाट होता है।
• लिथियम-आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी पैक के बारे में एक भ्रम, "वे चार्ज करना मुश्किल है"। वास्तव में लिथियम आयन और लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक एक मोहरबंद लीड एसिड बैटरी की तुलना में चार्ज करना आसान है, अगर हम सिर्फ इसके लिए अपना दिमाग खोलते हैं। हम सभी को यह जानने की जरूरत है कि हमारे पास श्रृंखला में कितने सेल हैं, और पैक में व्यक्तिगत कोशिकाओं के वोल्टेज। फिर पैक में निरंतर वोल्टेज स्थिर-वर्तमान लागू करने के लिए उस संख्या का उपयोग करें। यह मूल गणित है! लिथियम या लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक चार्ज करते समय कोई फ्लोट वोल्टेज या कोई भी चरण नहीं होता है। बस निरंतर वोल्टेज स्थिर-वर्तमान। जब बैटरी अपने वोल्टेज वक्र के शीर्ष पर पहुंचती है, तो यह पूर्ण होती है। कोई फ्लोटिंग, या अवशोषण नहीं, .. यह सिर्फ तभी भरा है जब यह अपने वोल्टेज वक्र के शीर्ष पर पहुंच जाता है।

इसलिए इंटरनेट पर बहुत गलत जानकारी है। YouTubers द्वारा संचालित YouTube पर और भी बहुत कुछ है, जो या तो नहीं जानते हैं या उन्होंने शोध नहीं किया है। उन्हें मारना नहीं है, लेकिन यह हम में से प्रत्येक के लिए अपने स्वयं के अनुसंधान करने के लिए महत्वपूर्ण है। मैं सहमत हूं कि सतह पर ऐसा लगता है कि एक लीड एसिड बैटरी खरीदने के लिए सस्ता होगा, लिथियम-आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट पैक की तुलना में। मूल्य से परे देखने के लिए कई अन्य चीजें हैं, जो हमें उस प्रश्न का वास्तविक उत्तर देती हैं। मैं अब भी अपने किसी भी प्रोजेक्ट में लीड एसिड बैटरी का उपयोग करने पर विचार नहीं करता। ताकि लिथियम आयन और लिथियम आयरन फॉस्फेट निकल जाए। आपको किसी प्रोजेक्ट में किसका उपयोग करना चाहिए? यहाँ मैं कैसे चुन रहा हूँ।

• अगर मैं पैदल ही काफी दूर की यात्रा करके अल्ट्रालाइट जाने की कोशिश कर रहा हूं, तो लिथियम आयन शायद बेहतर रास्ता है। ग्रेटर सेल घनत्व लिथियम आयरन फॉस्फेट की तुलना में छोटे पैकेज में लंबा समय देता है,
• अगर मुझे काम करने में कुछ आसान लग रहा है, तो 3S Li-Ion पर अधिक से अधिक वाट घंटे, जहां मैंने पारंपरिक रूप से SLA बैटरी में उपयोग किया था, LiFePO4 बेहतर विकल्प है।
• अगर मैं एक ऑफ ग्रिड सौर जनरेटर, 1500-2000 चक्र, शून्य रखरखाव, और 10 या अधिक वर्षों में भंडारण बैटरी के लिए सर्वश्रेष्ठ निवेश की तलाश कर रहा हूं तो यह बहुत आश्चर्यजनक लगता है।

दुनिया की किसी भी चीज़ की तरह, हमारी परियोजनाओं के परिणाम हमारे द्वारा किए गए शोध पर आधारित होते हैं। मुझे अक्सर इतने वीडियो प्रकाशित नहीं करने के बारे में आलोचना मिलती है, लेकिन जब आप शोध और पृष्ठभूमि का काम करते हैं, तो किसी भी पुराने क्रमी वीडियो को हर रोज बाहर फेंकना असंभव है। तो अनुसंधान लोग करते हैं। अंत में यह बहुत फायदेमंद होगा।

लिथियम बैटरी के साथ यात्रा

नियम एक अधिकार क्षेत्र से दूसरे में आसानी से बदल जाते हैं क्योंकि दिन आसानी से रात में बदल जाता है। फिलहाल ऐसा लगता है कि लिथियम बैटरी पर भारी प्रतिबंध उत्तरी अमेरिका में या उससे बाहर उड़ते हुए पाए जाते हैं। एफएए और टीएसए दोनों वेबसाइटों के अनुसार, एयरलाइन की मंजूरी के साथ ले-ऑन बैग में 100 से अधिक वाट घंटे वाली लिथियम बैटरी की अनुमति हो सकती है, लेकिन प्रति यात्री दो अतिरिक्त बैटरी तक सीमित हैं। चेक बैग में ढीले लिथियम बैटरी निषिद्ध हैं। न तो FAA या TSA लिथियम आयन या लिथियम आयरन फॉस्फेट के बीच कोई अंतर करते हैं।