Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Ogniwa i akumulatory Li-Ion, Li-Po i LiFePO4 - kompendium

Urgon 02 May 2022 08:00 3675 29
Ochrona Domu
  • Ogniwa i akumulatory Li-Ion, Li-Po i LiFePO4 - kompendium
    Ogniwa i akumulatory oparte o lit w ciągu ostatnich 20-30 lat zmieniły niemal całkowicie współczesną elektronikę przenośną. Wyparły niemal całkowicie ogniwa niklowo-kadmowe (NiCd) i niklowo-wodorkowe (NiMH), gdyż pod wieloma względami są zwyczajnie lepsze. Ba, to dzięki nim mamy smartfony, smartwatche czy miniaturowe słuchawki bezprzewodowe, a także praktyczne pojazdy elektryczne. Jednak dla wielu początkujących użytkowników ogniwa te stanowią trudną do zrozumienia tajemnicę. By wyjść im na przeciw postanowiłem sporządzić to skromne kompendium. Pominę w nim jednak detale związane z chemią, a skupię się na praktycznych informacjach.


    Ogniwa Li-Ion



    Podstawowe informacje

    Jest to najstarszy i najpopularniejszy typ ogniw. Zależnie od wariantu oferują napięcie znamionowe 3,6V lub 3,7V. Napięcie maksymalne wynosi 4,2V dla współczesnych ogniw, ale pierwsze były ograniczone do 4,1V. Najczęściej znaleźć je można w bateriach do laptopów i innych urządzeń przenośnych, elektronarzędziach i w pojazdach elektrycznych. Miewają najróżniejsze kształty i rozmiary, ale występują też w kilku standardach. Najczęściej jednak są w formie cylindrycznych ogniw z obudowami metalowymi, albo w formie płaskich ogniw zapakowanych w twarde, plastikowe lub metalowe opakowania.

    Żywotność ogniw Li-Ion wynosi minimalnie 300-500 cykli ładowania, ale typową wartością jest jednak 800-1000 cykli.


    Ogniwa cylindryczne

    Rozmiary tych ogniw są standardowe i oznaczone pięciocyfrowymi kodami. Pierwsze dwie cyfry oznaczają średnicę w milimetrach, kolejne trzy długość. Wyjątkiem od tej zasady są ogniwa o oznaczeniach 07540 i 08570, gdzie ich wymiary to odpowiednia 7,5mm średnicy na 40mm długości oraz 8,5mm średnicy na 70mm długości.

    Najczęściej występującym rozmiarem ogniw jest 18650, czyli 18mm x 65mm. Oferują pojemności do 3500mAh, choć ja najczęściej spotykałem ogniwa od 1200mAh do 2400mAh. Chińskie, tanie ogniwa czasem mają zadeklarowaną pojemność 2000-3000mAh, podczas gdy w praktyce osiągają około 500-600mAh. Odzyskałem z baterii laptopowych ponad setkę ogniw w tym rozmiarze, praktycznie wszystkie renomowanych producentów, i tylko częściowo zużyte.

    Kolejnymi, popularnymi rozmiarami są 21700 i 26650. Ogniwa 21700 są produkowane głównie przez firmę Tesla i oferują pojemność 3000-5000mAh. Z kolei ogniwa 26650 oferują pojemność 2400-5750mAh i są używane tam, gdzie potrzeba więcej mocy. Mam dwa takie ogniwa w latarce z diodą Cree XH-P70.


    Używanie ogniw Li-Ion

    Napięcie maksymalne ogniwa Li-Ion wynosi 4,2V, minimalne zaś 3V. Ogniwo można rozładować do 2,5V, ale to skraca jego żywotność. Ogniwo rozładowane poniżej 2,5V ulega degradacji i nie powinno być używane, choć można je "odratować". Ogniwa rozładowane poniżej 2V nadają się tylko do śmieci.

    Ogniwa nieużywane tracą 3-5% pojemności na rok. Proces można spowolnić przechowując je w lodówce, w szczelnym opakowaniu i z pochłaniaczem wilgoci. Ogniwa litowo-jonowe źle znoszą przegrzewanie - redukuje ono ich pojemność i żywotność, podnosi impedancję wewnętrzną. Z tego też powodu ogniwa te źle znoszą przeciążanie.

    Prąd ładowania i rozładowania jest wyrażany w formie mnożnika pojemności ogniwa. Prąd 1C dla ogniwa o pojemności 1000mAh wynosi 1000mA, czyli 1A. Prąd 0,5C dla ogniwa 2000mAh też wynosi 1000mA czyli 1A.

    Dla ogniw cylindrycznych maksymalny prąd rozładowania nie powinien przekraczać 1,5C. Ogniwa płaskie mogą czasami znieść prąd 2C kosztem żywotności. Oczywiście można spotkać ogniwa "wysokoprądowe", ale w ich wypadku przez wysoką temperaturę pracy żywotność jest mocno ograniczona.

    Ogniw bezwzględnie nie wolno zwierać, gdyż prowadzić to może do pożaru lub wybuchu!

    Ładowanie ogniw wymaga dedykowanej ładowarki albo przyzwoitego zasilacza laboratoryjnego. W procesie ładowania używa się źródła prądowego o maksymalnym napięciu 4,2V i prądzie regulowanym zależnie od pojemności ogniwa. I tak ogniwo o napięciu 2,5-3V ładuje się prądem 0,05-0,1C, od napięcia 3V do 4,2V prądem 0,5-1C. Gdy ogniwo osiągnie napięcie 4,2V, należy monitorować prąd ładowania. Proces ładowania jest zakończony, gdy prąd ładowania spadnie do 0,03C. Wtedy należy zaprzestać dalszego ładowania by nie uszkodzić ogniwa.

    Ogniw nie wolno traktować napięciem wyższym niż 4,2V, gdyż może to prowadzić do pożaru lub wybuchu, a na pewno do zniszczenia ogniw!

    W teorii można ładować dwa ogniwa połączone szeregowo bez balansera lub układu BMS. Oba ogniwa muszą być identyczne pod względem pojemności i liczby cykli ładowania. Tanie latarki i e-papierosy stosują takie rozwiązania, ale ja im nie ufam - wystarczy nieduża różnica między parametrami ogniw, by któreś z nich przeładować z katastrofalnym skutkiem.

    Zalecam używanie dedykowanej ładowarki lub kontrolera ładowania ogniw. Układy i moduły takie są bardzo tanie, a dedykowane ładowarki niewiele droższe. Osobiście używam ładowarki XTAR VC-4 i nie mam powodów do narzekania.


    "Ratowanie" ogniw i ich "regeneracja"

    Poniższą metodę "ratowania" zbyt głęboko rozładowanych ogniw przedstawiam tylko jako ciekawostkę i kategorycznie odradzam jej stosowanie, gdyż jest to metoda wręcz niebezpieczna. Nie biorę na siebie odpowiedzialności za ewentualne uszczerbki na zdrowiu i mieniu.

    Ogniwo o napięciu między 2V a 2,5V łączymy biegunami ujemnymi z drugim ogniwem o napięciu przynajmniej 2,8V. Biegun dodatni pełniejszego ogniwa łączymy przez rezystor 1?/5W z ogniwem rozładowanym na maksymalnie 0,5-1s. Zarówno ogniwa, jak i rezystor powinny być co najwyżej ciepłe w dotyku. Jeśli któreś z ogniw, zwłaszcza to głęboko rozładowane zacznie być gorące, proces należy bezwzględnie przerwać! Po udanym cyklu należy sprawdzić napięcie obu ogniw. Powtarzać w miarę potrzeby. Oba ogniwa powinny mieć napięcie powyżej 2,5V. "Uratowane" ogniwo należy naładować do pełna zważając na jego temperaturę - jeśli zacznie parzyć, należy przerwać ładowanie - ogniwo jest zniszczone i nadaje się tylko do śmieci.

    O wiele przydatniejszy okazał się proces "regeneracji" ogniw, które miały problemy ze zbyt dużym samorozładowaniem i oporem wewnętrznym. Proces ten nie poprawia pojemności ogniw, ale może im przedłużyć życie i zmniejszyć przegrzewanie się. Na dłuższą metę nie ma jednak sensu, bo nowe i używane ogniwa nie są ani ekstremalnie drogie, ani trudnodostępne. Proces przebiega następująco:

    Ogniwa należy najpierw naładować do pełna, następnie owija się je papierem toaletowym kilka razy (pełni funkcję izolacji i pochłaniacza wilgoci zarazem), i pakuje do torebki foliowej, którą należy szczelnie zawiązać. Tę torebkę pakuje się do drugiej, którą też się związuje. Tak spreparowaną paczkę należy wsadzić do zamrażarki na 24-48 godzin, przenieść z zamrażarki do lodówki na kolejne 48 godzin, a potem zostawić w temperaturze pokojowej na kolejne 24-48 godzin. Ogniwa następnie należy rozładować do 3V w toku normalnego użytkowania i naładować ponownie do pełna.


    Łączenie ogniw Li-Ion

    Równolegle można łączyć ogniwa różnych pojemności. Pojemność takiego pakietu będzie sumą pojemności wszystkich ogniw. Przed łączeniem ogniw należy się upewnić, by miały takie samo napięcie - inaczej z ogniwa lub ogniw o wyższym napięciu popłynie duży prąd do ogniwa lub ogniw o napięciu niższym, co w skrajnych wypadkach może skończyć się pożarem lub wybuchem. Równolegle nie powinno się łączyć więcej, jak ośmiu ogniw ze względów bezpieczeństwa, ale domorośli budowniczowie akumulatorów często ignorują to zalecenie.

    Przy łączeniu szeregowym wszystkie ogniwa lub pakiety ogniw w szeregu muszą mieć taką samą pojemność. Dodatkowo taki pakiet należy zaopatrzyć w balanser lub układ BMS, który zapewni równomierne ładowanie poszczególnych ogniw lub pakietów w szeregu. Przy łączeniu szeregowym pojemność się nie zmienia, za to sumuje się napięcie i ilość energii przechowywanej w akumulatorze.

    Akumulatory litowe często bywają opisane w formie xsyp, na przykład 3s2p. Pierwsza liczba podaje ilość pakietów w szeregu, druga liczbę ogniw połączonych równolegle w pakiecie. Układ 3s2p oznacza trzy pakiety szeregowo po dwa ogniwa równolegle.


    Zabezpieczenia ogniw

    Niektóre ogniwa cylindryczne i wiele ogniw płaskich ma wbudowany układ zabezpieczający. Układ taki stanowi zabezpieczenie nadprądowe (OCP - overcurrent protection), przed zbyt wysokim napięciem (OVP - overvoltage protection) i nadmiernym rozładowaniem (UVP - undervoltage protection). Jeśli ogniwo pracuje w pakiecie szeregowym, to za te wszystkie zabezpieczenia odpowiada układ BMS. Układ BMS może też mieć zabezpieczenie przed przegrzaniem (OTP - overtemperature protection) w formie termistora, który należy przykleić do jednego z ogniw. Niestety, praw fizyki nie da się zmienić, więc układy te wymagają zasilania, i pobierają je z zabezpieczanego ogniwa. W przypadku układów BMS jest to zwykle najniższe ogniwo w szeregu - dlatego stare baterie laptopowe mają często pierwsze ogniwa rozładowane do niemal zera. Można też kupić moduły ładowarek pojedynczych ogniw wyposażone w ukłąd zabezpieczający, a także same moduły zabezpieczające.

    Osobiście uważam, że warto zabezpieczać ogniwa, ale nie jest to koniecznością w każdym przypadku - poprawnie używane ogniwa są bezpieczne.


    Zwiększanie żywotności ogniw litowych

    Wszystkie typy ogniw starzeją się w miarę używania, a nawet od zwykłego leżenia. Są jednak sposoby, by ogniwa pracowały dłużej.

    Przechowywanie

    Nieużywane ogniwa warto naładować do napięcia ~3,8V (35-40% pojemności) i przechowywać w lodówce w suchym i hermetycznym opakowaniu. Ogniwa tak przechowywane stracą tylko ~2% swojej pojemności na rok. Za to ogniwa przechowywane w temperaturze 25 stopni i w stanie pełnego naładowania tracą nawet ~20% pojemności na rok.

    Ładowanie ogniw

    Dobrym sposobem na zwiększenie liczby cykli ładowania i rozładowania ogniwa jest ładowanie go do niższego napięcia, niż 4,2V. Ilustruje to poniższa tabelka z jednego z eksperymentów:

    NapięcieLiczba cykliPojemność
    4,3V150-250110-115%
    4,25V200-350105-110%
    4,2V300-500100%
    4,15V400-70090-95%
    4,1V600-100085-90%
    4,05V850-150080-85%
    4V1200-200070-75%
    3,9V2400-400060-65%


    Jak widać, za każdym obniżeniem napięcia ładowania o 0,1V podwajamy liczbę cykli, kosztem maksymalnej dostępnej pojemności. Takie rozwiązanie ma szczególnie dużo sensu w stacjonarnych systemach przechowywania energii, zwłaszcza jeśli użyte ogniwa na starcie mają żywotność 800-1000 cykli.

    używanie ogniw

    Im mniejszy prąd jest pobierany z ogniwa, tym mniejszy stres dla ogniwa, tym dłuższa żywotność. Temperatura pracy ogniwa też wpływa na jego pojemność. Poniższa tabelka (sprzed siedmiu lat) pokazuje, o ile spada pojemność ogniw co 50 cykli w funkcji temperatury pracy.

    Liczba cykli25°C35°C45°C55°C
    50-0,79%-1,37%-1,4%-1,86%
    100-1,72%-2,62%-3,05%-4,07%
    150-0,26%-3,93%-5,01%-7,29%
    200-3,29%-5,55%-6,7%-10,48%
    250-4,22%-6,57%-8,74%-13,24%


    Szybkie ładowanie ogniw i duże prądy rozładowania podnoszą ich temperaturę z powodu impedancji wewnętrznej. Może to prowadzić do egzotermicznej reakcji rozkładu elektrolitu, co kończy się pożarem lub wybuchem ogniwa.

    Ogniwa Li-Po


    Ogniwa litowo-polimerowe w praktyce prawie niczym się nie różnią od ogniw litowo-jonowych. Ze względu na użycie elektrolitu i separatora w formie żelu ogniwa te mogą być wyjątkowo płaskie, dlatego najczęściej są zapakowane w torebki z tworzyw sztucznych. Są przez to lżejsze, ale bardziej podatne na uszkodzenia mechaniczne. Oferują też mniejszą gęstość energetyczną, niż ich litowo-jonowe odpowiedniki. Mogą przybierać różne kształty i rozmiary, przez co są wykorzystywane w najróżniejszych urządzeniach przenośnych, zwłaszcza w smartfonach i tabletach. Ogniwa litowo-polimerowe nie ulegają samorozładowaniu w takim stopniu, co ogniwa litowo-jonowe, dzięki czemu mogą być przechowywane dużo dłużej. Ponadto lepiej tolerują wyższe prądy ładowania i rozładowania. W zamian za to nie dość, że są droższe w produkcji, to jeszcze mają mniejszą żywotność.

    Ogniwa litowo-polimerowe należy traktować tak samo, jak ogniwa litowo-jonowe, dlatego nie będę tu powtarzał tych samych informacji.


    Ogniwa LiFePO4



    Podstawowe informacje

    Ogniwa LiFePO4 znacząco różnią się od pozostałych typów ogniw litowych. Oferują niższą gęstość energetyczną, ale są dużo bardziej stabilne, znacząco lepiej znoszą duże prądy rozładowania i znacząco wyższą żywotność. Ogniwa LiFePO4 oferują minimum 1000 cykli ładowania, maksimum to ponad 10 tysięcy cykli (!).

    Minimalne napięcie ogniwa LiFePO4 wynosi 2V, typowe napięcie zaś to 3,2V. Napięcie w pełni naładowanego ogniwa to 3,65V. Niestety, główną wadą tego typu ogniwa jest niska gęstość energetyczna oraz wysoki współczynnik samorozładowania - z tych względów nie są stosowane w urządzeniach przenośnych. Ogniwa te gorzej znoszą ujemne temperatury, ale lepiej tolerują upały.


    Używanie ogniw LiFePO4

    Ogniwa LiFePO4 są dużo bezpieczniejsze w użyciu. Obciążanie dużymi prądami nie robi na nich wrażenia, a zwarcie nie prowadzić do termicznego rozkładu kończącego się pożarem. Dlatego ogniwa tego typu są stosowane w pojazdach elektrycznych, czasem w latarkach i e-papierosach, oraz jako alternatywa dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych i żelowych w systemach przechowywania energii.

    Proces ładowania przebiega dokładnie tak samo, jak w przypadku ogniw litowo-jonowych i litowo-polimerowych, ale z niższym napięciem, bo tylko 3,65V. Ale w przeciwieństwie do innych typów ogniw litowych ogniwa LiFePO4 mogą być ładowane wyższym napięciem, nawet 4,2V. Skraca to czas trwania fazy ładowania stałym napięciem, i ma znikomy negatywny wpływ na ogniwo.

    Zależnie od modelu ogniwa i jego producenta prąd ładowania może wynosić od 1C do 10C, a bezpieczny prąd rozładowania od 1C do nawet 50C (!). Przykładowo ogniwo ANR26650M1-B od A123Systems oferuje nominalną pojemność 2500mAh i ciągły prąd rozładowania o wartości 50A czyli 20C. Prąd w impulsie może wynieść do 120A przez trzy sekundy, czyli 48C! Nominalny prąd ładowania to 2,5A, czyli 1C, ale można to ogniwo ładować szybko prądem 10A, czyli 4C. I to wszystko w standardowej obudowie cylindrycznej w rozmiarze 26650. Standardowe ogniwo Li-Ion o tej samej pojemności i w tej samej obudowie przy takim traktowaniu by eksplodowało.


    Łączenie ogniw LiFePO4

    Obowiązują dokładnie te same zasady, co w przypadku pozostałych typów ogniw. Ze względu na niższe napięcie pełnego ogniwa przy łączeniu szeregowym należy stosować balansery i układy BMS dedykowane dla ogniw LiFePO4. Na rynku dostępnych jest sporo gotowych akumulatorów przedstawianych jako zamienniki akumulatorów kwasowo-ołowiowych w systemach przechowywania energii ze źródeł odnawialnych lub dla lżejszych pojazdów elektrycznych.


    Mam nadzieję, iż to skromne kompendium rozwieje wiele wątpliwości i zachęci czytelników do sięgania po ogniwa litowe w swoich projektach. Szczególnie ogniwa LiFePO4 stanowią świetną alternatywę dla zwykłych baterii i ogniw innych typów. Jak zwykle, zachęcam do dyskusji i zadawania pytań. Pochwalcie się też swoimi projektami.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Urgon
    Editor
    Offline 
    Has specialization in: projektowanie pcb, tłumaczenie, mikrokontrolery PIC
    Urgon wrote 5488 posts with rating 1316, helped 194 times. Live in city Garwolin. Been with us since 2008 year.
  • Ochrona Domu
  • #3
    popiol667
    Level 18  
    Urgon wrote:
    Ogniwo o napięciu między 2V a 2,5V łączymy biegunami ujemnymi z drugim ogniwem o napięciu przynajmniej 2,8V. Biegun dodatni pełniejszego ogniwa łączymy przez rezystor 1?/5W z ogniwem rozładowanym na maksymalnie 0,5-1s. Zarówno ogniwa, jak i rezystor powinny być co najwyżej ciepłe w dotyku. Jeśli któreś z ogniw, zwłaszcza to głęboko rozładowane zacznie być gorące, proces należy bezwzględnie przerwać! Po udanym cyklu należy sprawdzić napięcie obu ogniw. Powtarzać w miarę potrzeby.


    A nie lepiej użyć zasilacza warsztatowego?

    Miałem do czynienia z ogniwami rozładowanymi nawet poniżej 2V (nawet 1V) które dawały się odratować - po przyłożeniu napięcia 4,2V z ograniczeniem 2A napięcie na nich gwałtownie rosło powyżej 3V i dalej ładowały się jak normalne ogniwa. Nie zaobserwowałem wzrostu temperatury. Rezystancja wewnętrzna była po takim zabiegu OK.

    Można było też wydzielić drugą grupę ogniw - napięcie na nich rosło do wartości 2-3V, po czym spadało przy jednoczesnym coraz większym poborze prądu. Po odłączeniu zasilacza gwałtownie spadało do zera.

    Ogniwa koniec końców oddawałem do utylizacji. Parę groszy nie jest warte ryzyka pożaru.
  • #4
    VIGOR_PICTURES
    Level 20  
    Dodałbym od siebie jeszcze kilka informacji dla domorosłych składaczy pakietów:
    Ogniwa należy najpierw dokładnie pomierzyć (pojemność i rezystancja wewnętrzna) a przy próbie zbudowania pakietu z kilkunastu używanych ogniw warto używać dostępnych w internecie kalkulatorów (np second life storage). Z niewątpliwych plusów jest to, że chęci zbudowania sporego pakietu (np: 4s8p - 32 ogniwa) kalkulator pomaga w doborze ogniw. Kalkulator zasilamy wszystkimi ogniwami, jakie mamy (przykładowo 50 sztuk) a on złoży nam pakiet z wyłącznie najlepiej dobranych ogniw. Dodatkowym atutem jest opcja wyboru między równą ilością ogniw w sekcji pakietu a równą pojemnością sekcji. Tutaj przykład: trzy sekcje mają pojemność po ~4500mAh (każda sekcja to trzy ogniwa 1500mAh) i przy dobieraniu ogniw do czwartej sekcji wybór to trzy ogniwa po 2000mAh albo cztery ogniwa po 1200.
    W ramach bezpieczeństwa warto podkreślić, że koszulki termokurczliwe, którymi są owinięte ogniwa pełnią bardzo ważną funkcję. Pod nimi jest ukryta masa ogniwa. Zewrzeć masę z plusem ogniwa jest relatywnie trudno, ale pod warunkiem że koszulka nie jest uszkodzona. Dla własnego bezpieczeństwa należy odkryte miejsca zabezpieczać.

    Lutowanie ogniw.
    Sprawa jest jasna: ogniwa nie lubią ciepła, toteż nie należy ich lutować. Da się to zrobić, ale nie należy. Łączenie ogniw w pakiety należy robić za pomocą zgrzewarek punktowych. Zgrzewarkę można zakupić, zrobić na podstawie transformatora z mikrofalówki (czasochłonne i niebezpieczne) lub użyć starego akumulatora samochodowego i specjalnego zestawu (kitu).
    Powtarzam jeszcze raz. Lutowanie ogniw jest igraniem z ogniem i kwasem.

    Podczas zabawy z ogniwami warto wydać trochę grosza i tak jak wspomniał autor zakupić inteligentną ładowarkę.
  • #5
    pawelr98
    Level 39  
    Zgrzewanie na podstawie trafa z mikrofali jest akurat jedną z najlepszych opcji dla amatora.

    Nijak to niebezpieczne. Czasochłonne to zależy od inwencji twórcy urządzenia.
    Przede wszystkim jest natomiast tanie.

    Chiński gotowy sterownik, przewinięcie trafa linką 35-50mm², zakucie końcówek i wstawienie elektrod.

    Na swoje potrzeby robiłem akumulator 11S6P, a dla kolegi ostatnio zrobiłem akumulator 13S4P.
    Oba rowery elektryczne jeżdżą i problemów nie było.

    Jak sobie podliczymy, ile kosztuje fabryczna bateria do roweru elektrycznego, a ile kosztują części oraz zgrzewarka, to się okazuje że bez liczenia roboczogodzin będziemy mieli zgrzewarkę gratis i jeszcze zostanie.

    A taka zgrzewarka to narzędzie które możemy wykorzystać do produkcji i regeneracji kolejnych baterii. Możemy je też sprzedać i sobie odbić koszta.
  • #6
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Dziś liczyłem sobie, ile by mnie kosztowało zrobienie baterii z ogniwami LiFePO4 kupionymi na alledrogo. Porównałem to z gotową baterią z ebaja. Nawet kupując ogniwa z rozebranych, ale ponoć "nieśmiganych" pakietów koszty były na tyle zbliżone, że gotowiec miał większy sens. Mój liczony koszt nie obejmował układu BMS i obudowy. Dokładniej to w cenie samych ogniw było ~7,4kPLN, podczas gdy gotowa bateria o większej pojemności kosztowała ledwo ~8,1kPLN, z darmową dostawą gratis. Bateria 24V 200Ah do współpracy z inwerterem 3-5kW...
  • Ochrona Domu
  • #7
    pawelr98
    Level 39  
    11S6P składałem, to koszta baterii, blach i ramek jakoś 250zł, fabryczne o podobnej pojemności w okolicy 1000zł.
    Ogniwa 10A 2900mAh kupowane po 3zł sztuka z depakietu nowe. Mierzyłem losowe, parametry trzymały.

    Dla kolegi składałem 13S4P, również ogniwa 10A 2900mAh, tym razem kupowane po 7zł/sztuka (tamtą składałem w 2019 roku).
    Koszta ogniw, ramek, blach około 400zł.
    Fabryczne baterie rozpiętość 1000-1500zł.
    Składana w zeszłym tygodniu.

    Po parę stów na jednej baterii zostaje w kieszeni.
    Doliczyć można też mniejsze robótki typu bateria 4S do zasilania oscyloskopu.

    Czas budowania takiej baterii do roweru powiedzmy do godziny/półtorej pracy + lutowanie BMS i kabli drugą godzinę.
    Taka zgrzewarka spłaca się w zasadzie od razu.
    Koszta wykonania mojej to 150zł. 50zł sterownik, 50zł trafo, 50zł kabel i skuwki.
    200zł jeśli doliczyć "pierdoły" z przydasiów ale ja finezji czy estetyki nie zachowywałem, robiłem absolutne minimum by mieć działającą zgrzewarkę.

    Urgon wrote:
    AVE...

    Dziś liczyłem sobie, ile by mnie kosztowało zrobienie baterii z ogniwami LiFePO4 kupionymi na alledrogo. Porównałem to z gotową baterią z ebaja. Nawet kupując ogniwa z rozebranych, ale ponoć "nieśmiganych" pakietów koszty były na tyle zbliżone, że gotowiec miał większy sens. Mój liczony koszt nie obejmował układu BMS i obudowy. Dokładniej to w cenie samych ogniw było ~7,4kPLN, podczas gdy gotowa bateria o większej pojemności kosztowała ledwo ~8,1kPLN, z darmową dostawą gratis. Bateria 24V 200Ah do współpracy z inwerterem 3-5kW...


    Na alledrogo to ogniwa są tak ze dwa razy droższe niż z innych źródeł.
    Trzeba wiedzieć gdzie to kupować.

    Szuka kolega po forach dla użytkowników pojazdów elektrycznych.
    Ludzie kupują na spółkę palety po cenach hurtowych albo można kupić ogniwa z depakietów, nowe ogniwa ze śladami zgrzewania.
  • #8
    Mocny Amper
    Level 7  
    Cała ta technologia litowa jest...... Akumulatory po 3-4 latach w telefonach/laptopach padają jak muchy po muchozolu, latarka nie wytrzymuje długiej jazdy nocnej rowerem, a samochody elektryczne to jest jakiś nieśmieszny żart...
    I co najgorsze, na horyzoncie nie widać żadnego przełomu w dziedzinie magazynowania energii :(
  • #9
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Mocny Amper wrote:
    Cała ta technologia litowa jest...... Akumulatory po 3-4 latach w telefonach/laptopach padają jak muchy po muchozolu

    Ładujesz smartfona/laptopa w praktyce niemal codziennie, powiedzmy optymistycznie 300 razy w roku, pesymistycznie nawet 400 razy w roku. Po trzech latach to 900-1200 cykli, po czterech 1200-1600 cykli. Ogniwa Li-Ion mają żywotność do 1000 cykli, potem następuje dość szybka strata pojemności. "Praw fizyki pan nie zmienisz i nie bądź pan głąb.", że sobie pozwolę zacytować klasyka.

    Mocny Amper wrote:
    latarka nie wytrzymuje długiej jazdy nocnej rowerem

    Widocznie złą latarkę kupiłeś, albo nie doczytałeś w instrukcji, na ile czasu świecenia jest dany tryb. Inaczej pisząc problem znajduje się na siodełku.

    Mocny Amper wrote:
    a samochody elektryczne to jest jakiś nieśmieszny żart...

    Powiedz to Elonowi Muskowi, który tak się śmieje teraz, że łzy studolarówkami ocierać musi.

    Mocny Amper wrote:
    I co najgorsze, na horyzoncie nie widać żadnego przełomu w dziedzinie magazynowania energii :(

    No to nie jesteś na bieżąco. Opracowano niedawno baterie i akumulatory metalowo-powietrzne z ideą wymiany na stacjach, budowane są duże systemy magazynujące energię w kołach zamachowych (był nawet autobus elektryczny, który stosował takie rozwiązanie jakieś 60-70 lat temu) oraz akumulator z płynnymi elektrodami oddzielonymi membraną, gdzie w cieczach gromadzona jest energia, a ciecze są składowane w zewnętrznych pojemnikach i pompowane do samego ogniwa w miarę potrzeb...

    Osobiście jednak stawiam na ropę z glonów dla pojazdów oraz na baterie LiFePO4 stacjonarnie w połączeniu z magazynami kinetycznymi...
  • #10
    pier
    Level 23  
    Nigdzie nie wyczytałem że ogniw Li-Ion, Li-Po, LiFePO4 nie można ładować w ujemnych temperaturach!
  • #11
    jarek_lnx
    Level 43  
    Mocny Amper wrote:
    Cała ta technologia litowa jest...... Akumulatory po 3-4 latach w telefonach/laptopach padają jak muchy po muchozolu,

    Fajne w akumulatorach LiIon jest to że możesz wybrać czy zależy ci na trwałości, czy na pojemności. W gotowych urządzeniach producent wybrał za ciebie - wiadomo jak wybrał i w czym miał korzyść, ale to nie jest wada akumulatora.

    Mocny Amper wrote:
    latarka nie wytrzymuje długiej jazdy nocnej rowerem
    To ma być wada akumulatora że dali za mały? Pewnie producentowi zależało żeby mieściła się w kieszeni, więc dał mały akumulator, a ty użytkujesz sprzęt nieodpowiedni do zastosowania.

    Mocny Amper wrote:
    a samochody elektryczne to jest jakiś nieśmieszny żart...
    Po części się zgadzam ale nie dlatego że akumulatory mają słabe parametry, tylko dlatego że idioci/politycy zbyt wcześnie zaczęli promować tę niedojrzałą technologię, jako zamiennik spalinowych.
    Dobrze że są i się rozwijają, ale ustalanie daty wycofania produkcji spalinowych i stref czystego transportu, to absurd. Terminy już ustalone, technologia się rozwija, ale nie wiadomo czy się rozwinie przed deadlinem, nie wiemy czy elektryczne w ogóle będą mogły kiedykolwiek całkowicie zastąpić spalinowe. Mówię tu o użytkownikach których samochód nie stoi 8h w miejscu pracy i 14h pod domem.

    Urgon wrote:
    budowane są duże systemy magazynujące energię w kołach zamachowych (był nawet autobus elektryczny, który stosował takie rozwiązanie jakieś 60-70 lat temu)
    To się nie nadaje do pojazdu, z autobusów nie bez powodu zrezygnowali.

    Urgon wrote:
    gdzie w cieczach gromadzona jest energia, a ciecze są składowane w zewnętrznych pojemnikach i pompowane do samego ogniwa w miarę potrzeb...
    Brzmi jak ogniwo paliwowe, opisane przez gospodynię domową, ogólnie ogniwa paliwowe mają sens, ale to kosztowna technologia.
  • #12
    Urgon
    Editor
    AVE...

    jarek_lnx wrote:
    Urgon wrote:
    gdzie w cieczach gromadzona jest energia, a ciecze są składowane w zewnętrznych pojemnikach i pompowane do samego ogniwa w miarę potrzeb...
    Brzmi jak ogniwo paliwowe, opisane przez gospodynię domową, ogólnie ogniwa paliwowe mają sens, ale to kosztowna technologia.

    To jest podobne do ogniwa paliwowego, tylko ja to niezgrabnie opisałem, bo z pamięci. Ale znalazłem o tym stosowny film, gdzie startup chwali się baterią opartą o żelazo, sól i wodę, a przy okazji wyjaśnione ogólnie są te baterie "przepływowe".

  • #13
    tmf
    Moderator of Microcontroller designs
    pier wrote:
    Nigdzie nie wyczytałem że ogniw Li-Ion, Li-Po, LiFePO4 nie można ładować w ujemnych temperaturach!

    Trzeba na to zwracać uwagę, ale są wyjątki. Niektóre - np. LiFePO4 mają rozszerzony zakres temperatur, takie np. A123 można ładować zmniejszonym prądem w temp. ujemnych.
    Ale większość baterii rzeczywiście nawet nie powinna być przechowywana/rozładowywana w temp. poniżej zera.
  • #14
    pier
    Level 23  
    Zabrakło jeszcze informacji o mało popularnych acz ciekawych akumulatorach LTO.
  • #15
    mmmalecki
    Level 12  
    Istnieją również akumulatory litowo jonowe potocznie nazywane LI-HV, ładowane do 4,35-4,47V i rozładowywane do 3,3V. Spotykane w większości telefonów, laptopów, oraz innych urządzeń przenośnych; cechują się rewelacyjnym stosunkiem pojemności do masy (~300Wh/kg) i do objętości (~700Wh/l) kosztem żywotności (choć i tak spokojnie wytrzymują 1000 cykli - poziom zwykłych li-ionów z pierwszej dekady tego wieku). Najczęściej są spotykane jako ogniwa niskoprądowe <1C, ale słyszałem też o innych wariantach.
  • #17
    kekon
    Level 18  
    Urgon wrote:
    Mocny Amper wrote:
    a samochody elektryczne to jest jakiś nieśmieszny żart...

    Powiedz to Elonowi Muskowi, który tak się śmieje teraz, że łzy studolarówkami ocierać musi.


    To niech pan Musk wyprodukuje samochód, na którego będzie stać przeciętnego człowieka, można naładować w pełni w 3 minuty i przejechać 600km. Jak na razie jego samochody używane są wyłącznie przez vipów i osoby bogate.

    Jeśli chodzi o "rewolucję" w akumulatorach to raczej takowa się nie zapowiada, to bardziej ewolucja. W akumulatorze o masie 1kg można zgromadzić ok. 1 MJ energii - w kilogramie benzyny - 44MJ. Akumulatory mają jeszcze bardzo długą drogę przed sobą.
  • #18
    Urgon
    Editor
    AVE...

    kekon wrote:
    Urgon wrote:
    Mocny Amper wrote:
    a samochody elektryczne to jest jakiś nieśmieszny żart...

    Powiedz to Elonowi Muskowi, który tak się śmieje teraz, że łzy studolarówkami ocierać musi.


    To niech pan Musk wyprodukuje samochód, na którego będzie stać przeciętnego człowieka, można naładować w pełni w 3 minuty i przejechać 600km. Jak na razie jego samochody używane są wyłącznie przez vipów i osoby bogate.

    Chcesz samochód o zasięgu 600km po trzech minutach ładowania i w cenie jak dla przeciętnego człowieka? Kup se samochód spalinowy. Widziałem ładne fordy za mniej niż 10k złotych - Niemiec płakał jak sprzedawał.

    Pomijam fakt, iż w wielu krajach na świecie są różne dofinansowania do samochodów elektrycznych, a ceny za taki samochód są w zasięgu typowej klasy średniej w USA, UK, Niemczech czy w Australii. To, że Polska to kraj dziadów to już insza inszość.

    kekon wrote:
    [Jeśli chodzi o "rewolucję" w akumulatorach to raczej takowa się nie zapowiada, to bardziej ewolucja. W akumulatorze o masie 1kg można zgromadzić ok. 1 MJ energii - w kilogramie benzyny - 44MJ. Akumulatory mają jeszcze bardzo długą drogę przed sobą.

    Przy wydajności silnika spalinowego na poziomie 20% oznacza to, że z kilograma benzyny masz 8,8MJ, i to w wąskim zakresie obrotów. Samochody elektryczne mają sprawność 85-95% w pełnym zakresie obrotów. Nie bez powodu od dekad spalinowe lokomotywy używają silników Diesla do napędzania generatorów, które z kolei zasilają elektryczne silniki trakcyjne - lepsza wydajność i kontrola mocy, a masa w tym wypadku nie ma znaczenia...

    Przyszłością są bardziej żywotne akumulatory i rozbudowana infrastruktura ładowania, zminiaturyzowane i bezpieczne reaktory atomowe, lub ewentualnie biopaliwa - ropa i gaz prędzej czy później się skończą, a wtedy większość samochodów stanie...

    EDIT:

    Poniżej film o długodystansowej podróży samochodem elektrycznym z Illinois na Florydę (ponad 1900km). Podróż wymagała sześciu ładowań, które łącznie trwały 2 godziny i 22 minuty...

  • #19
    andrzejlisek
    Level 28  
    Urgon wrote:
    Chcesz samochód o zasięgu 600km po trzech minutach ładowania i w cenie jak dla przeciętnego człowieka? Kup se samochód spalinowy. Widziałem ładne fordy za mniej niż 10k złotych - Niemiec płakał jak sprzedawał.

    Jako wadę pojazdu elektrycznego często wymienia się długotrwały czas ładowania, albo skracanie żywotności akumulatorów w przypadku ładowania bardzo dużym prądem. Podobnie spotkałem się ze stwierdzeniem w kontekście smartfonów, że naładowanie za pomocą QuichCharge naładuje w krótkim czasie, ale częste ładowanie w taki sposób szybciej zużywa akumulator.

    Jakoś nikt nie pomyślał o jednej rzeczy, która może rozwiązać ten problem i faktycznie "naładowanie" samochodu o zasięgu 600km może trwać 3 minuty (może nie dosłownie, ale góra 30 minut w zależności od sposobu montażu w samochodzie). Ten pomysł jest spotykany w "regeneracji" pojemników z tonerem i atramentem do drukarek. W punkcie, który świadczy usługi regeneracji i napełniania tak naprawdę oddaję pojemnik ze swojej drukarki i od razu otrzymuję inny pojemnik, gotowy do użytku. Natomiast mój pojemnik jest naprawiany, napełniany, sprawdzany, czy trzyma parametry. Jeżeli posiada elektronikę uniemożliwiającą dalsze użytkowanie pomimo sprawności technicznej, to ona również jest przerabiana lub demontowana. Jeżeli pojemnik jest bardzo zniszczony, to trafia do utylizacji, ale jeżeli jest sprawny, to prędzej czy później trafi do innego klienta, który przyniesie taki sam pojemnik do regeneracji.

    Dlaczego z akumulatorami nie może być tak samo? Na stacji benzynowej, jak się przyjedzie z prawie pustymi akumulatorami, to pracownik wymieni na inne, które są naładowane, a zużyte rozładowane. Te rozładowane naładuje i pomierzy parametry. Jeżeli mają odpowiednie napięcie i np. 80% fabrycznej pojemności, to czekają na montaż w innym samochodzie, w przeciwnym wypadku byłyby utylizowane.

    Koszt takiej wymiany byłby stały niezależnie od stanu technicznego akumulatora przywiezionego przez klienta, dokładnie tak samo, jak regeneracja tuszu do drukarki, gdzie również nie wiadomo, czy przyniesiony pojemnik nadaje się do regeneracji i dalszego użytkowania.

    Idąc dalej, może istnieć podobny "obieg" ogniw 18650 i podobnych, baterii do laptopów, smartfonów, dronów itp.

    Swoją drogą, ciekawe, czy możliwe jest zbudowanie akumulatora z wymiennym płynem. Akumulator ma w sobie substancję, w której zachodzą odwracalne zmiany w czasie dostarczania lub pobierania energii. Jako alternatywa ładowania prądem mogłoby być wylanie płynu i wlanie "naładowanego" płynu. Albo dodanie do płynu czegoś, co spowoduje reakcję taką samą, jaka dzieje się przy ładowaniu. Słyszałem, że 40 lat temu były w handlu akumulatory bez elektrolitu i wystarczyło wlać elektrolit i był naładowany. Ile w tym prawdy, to ja nie wiem.
  • #20
    noel200
    Level 25  
    To już jest. W chinach w skuterkach. Dawno już to wymyślono. Projekty aut też są od dawna.
    Tylko, żeby to było uczciwe wszystkie auta muszą być w jakiejś jednej sieci/firmie, a ludzie te pojazdy by tylko użytkowali na zasadzie wynajmu jak teraz hulajnogi. Firma byłaby właścicielem pojazdu. I takie z resztą już są jak wspomniałem. Nawet jest tak chyba z autami. Właśnie na takiej zasadzie jak wspomniałem car sharingu czy coś takiego.
  • #21
    andrzejlisek
    Level 28  
    noel200 wrote:
    Tylko, żeby to było uczciwe wszystkie auta muszą być w jakiejś jednej sieci/firmie, a ludzie te pojazdy by tylko użytkowali na zasadzie wynajmu jak teraz hulajnogi.

    Czym to różni się od drukarek? Drukarki są różnych producentów i kupuje się je na własność, a biznes wymiany tuszu kręci się bez problemu, tym bardziej, że usługa "regeneracji' jest dużo tańsza od nowego pojemnika. Jedyny problem to duża mnogość typów i kształtów. Gdyby zostały standaryzowane góra 5 typów, to problem byłby mniejszy.

    Przy hulajnogach jest podobnie, tylko gdzie indziej jest granica między użytkownikiem, a producentem. Jak jadę hulajnogą, to w momencie, jak dojadę i przestaje być potrzebna, to może na niej jeździć inna osoba, a za stan techniczny i naładowanie odpowiada firma udostępniająca hulajnogi.
  • #22
    noel200
    Level 25  
    Różni się tym, że oddając stary toner dostajesz max 10zł zniżki i płacisz i tak za cały zregenerowany toner. A jego regeneracja, jeżeli jest w dobrym stanie kosztuje 3zł w hurcie.
    Czyli za taką wymianę baterii w tesli płaciłbyś nie 200zł bo taki jest koszt naładowania tylko 50kzł, bo możesz dostać prawie nową oddając złom. I firma, która świadczy tą usługę nie jest harytatywna i musi zarabiać, a nie tracić.
    Gdyby było to wprowadzone od początku, wszędzie na dużą skalę to by funkcjonowało. Ale obecnie już tego wprowadzić się nie da. Każdy by sobie raz baterię wymienił i więcej nie przyjechał. Dopiero jak mu się znów bateria zużyje.
  • #23
    mmmalecki
    Level 12  
    @andrzejlisek Obecnie jest to pozbawione senu z kilku powodów, ale głównym z nich jest rozmiar i masa akumulatorów. Wymiana takiego pakietu wymaga specjalnego sprzętu i nie jest tak szybka by to miało sens. W dodatku obecne konstrukcje jeśli się nie mylę wykorzystują akumulator jako element nośny, co jest dobrym pomysłem - poprawia to rozkład masy i prowadzenie pojazdu. Uczynienie takiego elementu łatwo wymiennym wymusiłoby znaczne pogorszenie konstrukcji pojazdu, a zysk czasowy z racji gabarytów pakietu byłby nie wart zachodu. Dodatkowo ogniwa o wartości kilkudziesięciu tysięcy to nie toner za 100zł i ulegają zużyciu. Gdybym kupił elektryka i ładował go w domu, to nie chciałbym dostać wyjechanego pakietu zamiast prawie nowego przy pierwszej lepszej wycieczce.
  • #24
    Wawrzyniec
    Level 37  
    andrzejlisek wrote:
    Słyszałem, że 40 lat temu były w handlu akumulatory bez elektrolitu i wystarczyło wlać elektrolit i był naładowany. Ile w tym prawdy, to ja nie wiem.
    Tak było. Akumulatory były wstępnie naładowane (suchoładowane). Po zalaniu i odczekaniu można było samochód odpalać. Od góry były zalewane smołą.
  • #25
    pawelr98
    Level 39  
    O ile pamiętam dobrze, Renault Twizy miało taki model sprzedaży, gdzie auto było twoje ale akumulator już nie. Akumulator szedł w formie wynajmu.

    Potem zrobił się rynek akumulatorów firm trzecich, tak żeby nie płacić firmie Renault za wynajem akumulatora.

    Gdybym robił sam, o pojemności analogicznej do fabrycznej, wyszłoby aktualnie jakieś 5000zł w częściach.
    Tak to kasowali 250zł miesięcznie, teraz pewnie byłoby to dwa razy tyle.
  • #26
    Mocny Amper
    Level 7  
    Samochody marki NIO mają wymienne akumulatory, w specjalnych stacjach.

    Co nie zmienia faktu, że cała ta technologia akumulatorowa jest gówniana. Nie ma nawet sensownych narzędzi ogrodniczych zasilanych elektrycznie. Ostatnio zdenerwowali mnie fachowcy od zieleni, który pierdzieli dmuchawami i kosiarkami pod blokiem. I mimo, że mieszkam dość wysoko i daleko od tych pierdziaw, i tak szybko poczułem w mieszkaniu smród (chyba) dwusuwa. Niewiarygodne, jak to śmierdzi, żaden samochód przejeżdżający pobliską ulicą nie daje takiego smrodu, jak te narzędzia.
  • #27
    noel200
    Level 25  
    Mocny Amper wrote:
    Ostatnio zdenerwowali mnie fachowcy od zieleni, który pierdzieli dmuchawami i kosiarkami pod blokiem. I mimo, że mieszkam dość wysoko i daleko od tych pierdziaw, i tak szybko poczułem w mieszkaniu smród (chyba) dwusuwa

    W tamtym roku też mi kosiarą pod oknem ryczeli jak akurat dziecko spało. Tak mnie wtedy zagotowali, że szkok.
    Po koszeniu kosiarką, jeszcze do okoła chodził z podkaszarką, żeby w zakamarkach te ostatnie źdźbła skosić. Gazuje pod oknem husqvarną pewnie z 8KM kupioną za 3000zł, która pracuje praktycznie na pusto i pali może ze dwa litry PB na godzinę. A ja akurat wtedy zrobiłem mamie podkaszarkę elektryczną. Kupiłem na allegro bezprzewodową, nową na 18V za 70zł, dorobiłem jej aku i ładowarkę. Wyszło pewnie 120zł, jest leciutka, cicha, wystarczająco mocna, tnie dobrze do tego co robił ten gość, jemu byłoby lżej, bez słuchawek, bez smrodu i zwróciłaby się po 30h koszenia husqvarną. Ale żaden dureń z administracji na to nie wpadł.
  • #28
    jarek_lnx
    Level 43  
    noel200 wrote:
    Po koszeniu kosiarką, jeszcze do okoła chodził z podkaszarką, żeby w zakamarkach te ostatnie źdźbła skosić. Gazuje pod oknem husqvarną pewnie z 8KM kupioną za 3000zł, która pracuje praktycznie na pusto i pali może ze dwa litry PB na godzinę.
    Widziałem miejskich kosiarzy, którzy skrupulatnie machali kosami spalinowymi nad trawą która jeszcze nie wzeszła, jeśli coś wygląda na bezsensowne, to znaczy że tak się zarabia kasę. A że są głośni i "harują" cały dzień, nikt nie powie że to oszustwo.
  • #29
    noel200
    Level 25  
    jarek_lnx wrote:
    Widziałem miejskich kosiarzy, którzy skrupulatnie machali kosami spalinowymi nad trawą która jeszcze nie wzeszła, jeśli coś wygląda na bezsensowne, to znaczy że tak się zarabia kasę. A że są głośni i "harują" cały dzień, nikt nie powie że to oszustwo.

    No nie, ten kosił bo była do skoszenia. Ale chodzi o to, że nie zostało dobrze dobrane narzędzie do zadania. Zrobił co trzeba ale nie efektywnie, sam się przy tym męcząc i marnując moje i innych pieniądze.
  • #30
    398216 Usunięty
    Level 43  
    A co mają wspólnego z tematem kosiarki spalinowe ? Czegoś nie rozumiem, czy jak zwykle: "mam coś do powiedzenie, to powiem. A że bez związku... a co mi tam"