Аккумуляторы для солнечных батарей: разновидности, какой выбрать

Каждому хотелось бы обеспечить свое жилище электричеством, выбирая наиболее экономный и экологический вариант. Поэтому современный хозяин стал уделять больше внимания этому вопросу, рассматривая альтернативные источники энергии. Использование солнечной энергии становится все более популярным среди потребителей. Аккумуляторы для солнечных батарей, которые так необходимы в системе энергоснабжения, являются темой нашей статьи. Вы найдете подробную информацию о том, как создать систему из аккумуляторов, каких типов они бывают и чем следует руководствоваться при выборе такого прибора.

Для снабжения электричеством частного дома сооружается целая система солнечных электростанций, для которых аккумуляторы нужны, чтобы накапливать энергию в пасмурную погоду, ночью или в условиях низких температур, когда нет возможности использовать солнечные батареи. Также эти устройства помогают продлить срок службы всей системы. Объединив их в своеобразный блок, вы увеличите количество накапливаемой энергии. Выбор соответствующих аккумуляторных батарей (АКБ) позволит установить максимальный КПД электростанции.

Создание системы аккумуляторов

Создание системы аккумуляторов способно решить такую проблему как недостаток энергии. Емкость одного аккумулятора может оказаться слишком малой для обслуживания всего дома. Важно учитывать, что это возможно только при наличии достаточного количества солнечных панелей, которые смогут обеспечить вас электроэнергией, необходимой для потребления.

Объединить АКБ в блок можно такими способами:

параллельно;
последовательно;
сочетанием этих способов.

Схема подключения создается в соответствии с необходимыми показателями напряжения и мощности на выходе. Аккумуляторы для солнечных батарей устанавливают с учетом параметров эксплуатации, указанных в инструкции устройств, чтобы добиться максимального КПД и обеспечить наиболее длительный срок службы.

Приборы следует располагать на небольшом расстоянии друг от друга, беря во внимание схему их подключения. При размещении также нужно учитывать немалый вес изделий, который варьируется в зависимости от типа материала и емкости АКБ.

AGM

Комплекс представляет собой адсорбирующие стеклопакеты, которые содержат загущенный электролитный раствор. Батареи хорошо переносят транспортировку, их располагают в любом положении. Заявленный ресурс работы составляет 500-600 циклов, однако оборудование чувствительно к температуре, рекомендуемый диапазон – 15-25 градусов. При повышении или понижении рабочий ресурс уменьшается. По сочетанию характеристик и эффективности – это самые лучшие аккумуляторы для солнечных батарей.

Среди других достоинств выделяются следующие.

Отсутствие эксгаляции вредных паров, поэтому аккумуляторы подходят для любых помещений.
Небольшие габариты облегчают транспортировку, позволяют устанавливать комплекс на маленьких площадях.
Заряженный блок перемещают без потери заряда.
Быстрое восстановление работоспособности: элемент питания накапливает заряд за 7-8 часов.
Устройство стабильно работает даже при минимальном уровне заряда.
Отсутствует эффект памяти (аккумулятор не теряет емкости при частичной зарядке) и хорошо переносится недозаряд.

Глубина разряда может достигать 80% без последствий для устройства. Однако превышение нормы приводит к дефекту аккумулятора, который не ремонтируется.

Особенности функционирования

Нужно очень тщательно выбирать схему подключения аккумуляторов. В некоторых случаях неудачно подобранная схема может спровоцировать дисбаланс приборов относительно уровней заряда. Это может значительно снизить их срок эксплуатации. Объединение аккумуляторов требует дополнительных приборов, таких как контроллер и инвертор.

Контроллер следит за уровнем заряда аккумулятора. При создании блока АКБ для выравнивания уровня заряда устанавливаются перемычки. Помимо этих элементов, для равномерных циклов зарядки и разрядки лучше всего использовать одинаковые модели аккумуляторов одного производителя.

Энергия Солнца с помощью панелей проходит процесс преобразования в ток постоянного значения. Электроприборы же потребляют мощность разной величины. Инвертор предназначен переводить постоянное значение тока в меняющуюся величину, чтобы обеспечить полноценное функционирование всех электрических приборов.

Выбор модели аккумулятора

Основные параметры аккумуляторных батарей для гелиоэнергетики, на которые необходимо обратить внимание при покупке следующие:

напряжение и емкость, определяющие мощность аккумулятора;
глубина безопасного максимального разряда, при соблюдении которой возможно функционирование аккумулятора заявленные производителем сроки;
гарантированное количество циклов зарядки и разрядки при соблюдении всех технических условий;
величина саморазряда, характеризующая интенсивность потери электроэнергии в заряженном аккумуляторе при простое;
максимальный ток заряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор способен принять без ущерба для дальнейшего функционирования;
штатный ток разряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор длительно способен отдать без ущерба для дальнейшего функционирования;
максимальный ток разряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор кратковременно способен отдать без ущерба для дальнейшего функционирования;
оптимальная температура для работы устройства;
размер и масса аккумулятора, знание которых необходимо для выбора места их размещения и способа установки.

Эти параметры описаны в технической документации, которую в электронном виде размещают на сайте всех крупных производителей.

Типы аккумуляторов

Существует огромное разнообразие аккумуляторов, которые можно использовать для солнечной батареи. Принцип работы АКБ зависит от материалов изделия и типа его конструкции. Из представленных на рынке вариантов мы остановимся лишь на нескольких и опишем каждый из них.

Список представляем ниже:

Гелевые.
Щелочные.
Литиевые.
Свинцово-кислотные.

Помимо этих основных видов, мы опишем аккумуляторы AGM, OPzS, заливные никель-кадмиевые, а также те, которые предназначены для автомобилей.

Гелевые

Этот вид получил свое название по причине того, что электролит этих аккумуляторов содержится в небольшом объеме и представляет собой вещество гелеобразной консистенции. При этом он не растекается благодаря прослойкам из стекловолокна.

Аккумуляторы этого типа отличаются длительным сроком службы, который обусловлен большим количеством циклов перезарядки. Подобное устройство обладает стойкостью к механическим повреждениям. Незначительные деформации корпуса не повлияют на его работу.

АКБ этого типа может работать в условиях низких температур, доходящих до – 50 °C, сохраняя при этом объем емкости. Свойства прибора полностью сохраняются в отключенном режиме при длительном хранении.

Главное учитывать то, что при долгой работе под воздействием низких температур прибор следует утеплять. Очень важно следить за уровнем заряда. При его максимальном значении существует риск, что прибор может взорваться. Также аккумуляторы на основе геля обладают высокой чувствительностью к колебаниям напряжения.

Щелочные

Электролит устройств этого вида содержится в небольшом объеме. Это объясняется тем, что конечные вещества электрохимических реакций не растворяются в электролите и между собой не взаимодействуют.

Щелочные аккумуляторы, по-другому алкалиновые, характеризуются длительным сроком эксплуатации, а также отсутствием чувствительности к колебаниям напряжений. В отличие от устройств на основе геля, могут использоваться при низких температурах длительное время.

На хранение устройство следует отправлять полностью разряженным, чтобы избежать потери объема емкости при последующей зарядке. Также этот фактор может негативно отразиться на работе всей системы солнечной электростанции.

Литиевые

Принцип действия подобных устройств заключается во взаимодействии ионов лития с молекулами металлов, которые являются дополнительными компонентами.

Литиевые приборы обладают способностью быстро заряжаться, имея при этом большой объем емкости. АКБ этого типа являются малогабаритными устройствами с небольшим весом.

Литиевые аккумуляторы имеют высокую себестоимость. По этой причине их редко используют для оборудования солнечной электростанции. Срок эксплуатации почти вдвое меньше, чем у приборов на основе геля.

Также этот срок в разы снижается, если уровень заряда будет превышать 45%. Именно этот предел является максимально эффективным и не позволяет объему емкости уменьшаться.

Эти аккумуляторные батареи работают с напряжениями узкого диапазона. Одним из основных недостатков устройств является постепенное уменьшение объема емкости, которое не зависит от соблюдения правил эксплуатации.

Свинцово-кислотные

Устройство имеет несколько отсеков с электролитом в состоянии водяного раствора. В это вещество помещаются электроды из свинца с примесью других химических элементов.

Благодаря примеси различных компонентов, прибор становится устойчивым к процессу коррозии.

Следует отметить, что такие аккумуляторы имеют весьма непродолжительный срок службы, что объясняется быстрой разрядкой.

Аккумуляторы AGM

Эти устройства относятся к виду свинцово-кислотных, но они отличаются тем, что внутри находится материал из стекловолокна, пропитанный электролитом.

Так как кислота заполняет поры материалы, это способствует устойчивости к ее утечке с последующим нарушением работы от незначительных механических повреждений. Из этого следует, что размещать аккумулятор можно в любом положении. Помимо вышеописанного, эти АКБ имеют большой объем емкости, отличаются продолжительным сроком эксплуатации и имеют достаточный ресурс циклов «заряда-разряда».

Приборы чувствительны к току большого значения. Несоблюдение правил эксплуатации может привести к вздутию корпуса.

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторы данного типа относятся к свинцово-кислотным, но отличаются особенностью форм электродов. Положительный электрод имеет форму трубки, а отрицательный является утолщенным.

Такое строение позволило увеличить ресурс циклов «заряда-разряда». Благодаря наличию фильтров появилась возможность контролировать расход кислоты. Устройство имеет длительный срок эксплуатации. Не требует особых мер в обслуживании. Особым преимуществом использования является низкий показатель саморазрядов.

По причине высокой цены, которая автоматически увеличивает стоимость и окупаемость всей солнечной электростанции, их используют крайне редко.

Заливные никель-кадмиевые

Эти устройства относятся к аккумуляторам щелочного типа. Название характеризует принцип их обслуживания, то есть, существует необходимость в заливке их корпуса.

В отличие от аккумуляторов на основе геля, они являются более безопасными в использовании. Также следует отметить весьма доступную цену. Батареи этого типа хорошо справляются с высокими показателями мощности. Их основным преимуществом можно выделить большой ресурс циклов «заряда-разряда», который может сравниться с показателем гелевых аккумуляторов.

Среди недостатков стоит отметить короткий срок службы, который определяется большим показателем саморазряда прибора. Помимо этого, период эксплуатации сокращает и максимальный уровень зарядки.

У меня на даче уже года 4 работает стойка из 4 аккумуляторов. Обычные такие автомобильные аккумуляторы. Кислоту иногда подливаю и этого достаточно, чтобы они еще года 2 проработали. Так что сильно я сомневаюсь, что нужны именно специальные батареи.

Максим

Gregory, согласен. Я покупал Бушные батареи — обошлись мне копейки и уже 2 года нормально работают. В автомобиле на аккумулятор подаются большие нагрузки, а в доме таких не имеется, так что думаю, что срок службы новых автоаккумуляторов в доме будет гораздо больше.

Настена

Gregory, если речь идет об использовании на даче, то их вполне может хватить, но если солнечные батареи стоят в доме, т.е. в месте постоянного проживания и постоянной круглогодичной эксплуатации — неприспособленный аккумулятор быстро выйдет из строя.

Игорь

Не понятно только как автор статьи поделил 500 А на 1,03 и получил 515 А? Если следовать правилам математики то должно бы получиться 485,44 А. Или при 25 градусах по Цельсию меняются математические правила?

дима

литий ионные аккумуляторы подойдут для солнечных батарей

зонтик

Игорь! А тебя не смутила такая величена эликтрической мощности лампочки, телевизора Вт/Ч. Интересно что он курит?

Знаток, ёпта

Камрады, холодильних жрет 150 Ватт только во время старта компрессора, во время работы компрессора это скорее 60-70 ватт, но и компрессор работает не 24 часа в сутки. так что ваши 3,6 кВт*ч в сутки для холодильника — бред. Реально обычный «Атлант» жрет около 1 кВт*ч в сутки, а всякие А+++ Боши — 0.5 кВт*ч или даже меньше.

Юрич

Считаю что нет необходимости в установке инвертора на постоянной основе.Светодиодные лампы сейчас выпускаются сразу на номинал 24-48в.Существуют но не выпускаются много лет отечественные холодильники на 50-52в,данное напряжение используется по сей день на жд.Телевизоры и компьютеры,пардон ноутбуки без блока питания посмотрите сами работают на каком напряжении.Делайте выводы господа.Еще замечу,что кроме солнечной нужно использовать ветровую.Аккумуляторы при наличии свободного места и вентиляции выгодней использовать тжн-300 или 500.Они при правильном уходе -вечные.Если кому понадобятся разъяснения,что мало вероятно,то они будут уже платные.

Piligrim

У меня в квартире даже зимой редко выходит за 100 кВт/ч. То есть 3,(3) кВт/ч в сутки с микроволновкой, стиральной машиной, феном, пылесосом и работающим по нескольку часов системником. Откуда автор взял почти в два раза бОльшую цифру без всего этого — не понятно.

Оставить комментарий Отменить ответ

Автомобильные аккумуляторы

Хорошими, в плане затрат, являются аккумуляторы, предназначенные для автомобилей. Их очень часто используют те, кто проектирует систему солнечной электростанции самостоятельно. Цена аккумуляторов автоматически снижает стоимость системы в несколько раз.

Проблема лишь в том, что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на немного другой режим работы. Как результат, их приходится очень часто менять в связи с высоким показателем изнашиваемости и последующей поломкой. Поэтому такие устройства можно использовать только под небольшую мощность солнечных панелей и лишь короткий период времени.

Какие аккумуляторы используются в солнечных батареях

Выбрать любой аккумулятор для солнечных панелей не получится. Например, не подойдет обычный автомобильный, который традиционно предназначен для кратковременных пиковых нагрузок при старте авто (работа стартера) с последующим восстановлением заряда по мере движения. Допускать разряд такого АКБ ниже 45–50% нежелательно, что в случае с солнечными панелями не подходит. Ведь ночью аккумуляторы, установленные в системах солнечных панелей, начинают терять заряд до значений, недопустимых для обычных стартерных АКБ. Для гелиосистем необходимо использовать аккумуляторы глубокого цикла, то есть такие, которые часто разряжаются до значения не менее 50% или даже 80–90%. Сегодня таких существует несколько основных типов, рассмотрим их особенности.

Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей

Каждый, кто имеет цель обеспечить дом электроэнергией с помощью солнечных батарей, задается вопросом, какие аккумуляторы являются наилучшим и наиболее подходящим вариантом для создания солнечной электростанции. Мы поможем определить, какой аккумулятор выбрать в этом случае.

При выборе модели батареи необходимо руководствоваться соотношением указанных характеристик к условиям использования. Параметры, на которые следует обращать внимание при покупке, описаны ниже.

Ресурс циклов «заряда-разряда». Эта характеристика позволяет предположить приблизительный срок эксплуатации батареи.
Показатель скорости процесса зарядки и разряда. Этот показатель также влияет на период службы устройства.
Показатель саморазряда устройства. Это также влияет на изнашиваемость аккумулятора.
Объем емкости аккумулятора. Данный параметр помогает определить мощность, с которой может работать прибор.
Максимальное значение тока при заряде и разряде. Значение при заряде определяет, какой ток может принять прибор. Значение при разряде определяет, какой ток может отдать устройство без ущерба для функционирования.
Вес и габариты устройства. Эти параметры необходимы, чтобы составить схему подключения аккумуляторов, а также определить их местоположение.
Условия использования АКБ. Это следует учитывать по причине того, что разные модели работают при разных температурных режимах.
Обслуживание. В инструкции должно быть указано, каких мер по обслуживанию требует каждая конкретная модель. Но это не является основным параметром, который может повлиять на ваш выбор.

Для полноценного функционирования солнечной электростанции следует учитывать технические характеристики всех составляющих этой системы. Надеемся, что вышеизложенная информация поможет вам выбрать подходящий аккумулятор для системы энергоснабжения с помощью солнечной энергии.

Гелевые накопители

Резервуары аккумулятора заполнены гелевым веществом, поэтому при нарушении целостности электролитное содержимое не вытекает. Еще один плюс – при накоплении зарядов конструкция не выделяет токсичных элементов, поэтому помещение, где располагается комплекс, не требует дополнительной принудительной вентиляции.

Устройства могут похвастаться хорошими рабочими характеристиками: высокие входные токи, солидная емкость, минимальная энергопотеря дополняются отличными физическими и электрохимическими характеристиками.

Рассматривая вопрос, какие аккумуляторы используются для солнечной батареи, вполне можно рекомендовать данную группу устройств. У них есть два ощутимых минуса: высокая цена и короткий срок эксплуатации. Второй параметр близок к исправлению, на рынке постепенно появляются модели с длительным временем службы.

Популярными гелевыми накопителями являются линейки LP-GL и LPM-GL.

Расчёт и выбор аккумулятора

Малый комплект СЭС

Для начала необходимо рассчитать мощность ожидаемой выработки энергии. Расчеты производятся на основе мощности излучения солнца, составленных с учетом погоды в разное время года.

Помимо этого при получении результата необходимо в обязательном порядке учесть углы наклона панели солнечной батареи, причем неважно – горизонтально или вертикально она сориентирована.

Угол наклона крайне важен, поэтому его нужно выбирать правильно.

Если планируется эксплуатировать систему в течение всего года, то лучше всего сориентировать панель под угол на пятнадцать градусов больше, чем значение географической широты расположения объекта, где находится система.

Помимо всего этого необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации на панели солнечной батареи будет скапливаться пыль, наледь и снег. Для московского региона угол наклона панели составляет семьдесят процентов с ориентацией на южную сторону. Если планируется использовать фотоэлектрическую батарею, то её можно установить на фасаде дома или на крыше, при этом угол наклона должен быть сориентированным в восточном или западном направлении.

После выбора угла наклона панели солнечной батареи нужно провести расчет возможной производительности солнечной электростанции, требуемого числа солнечных модулей, необходимых для функционирования системы в определенном режиме. Все расчеты осуществляются на примере самого худшего месяца, чаще всего этим месяцем является январь, и самого лучшего для солнечной электростанции – июль, а также для большей части года, периода с последнего месяца зимы, февраля, по последний месяц осени, ноябрь.

Именно в этот период солнце наиболее активно. Стандартный показатель инсоляции рассчитывается для площади в один квадратный метр, при этом номинальное значение мощности определяется при температуре в двадцать пять градусов стандартного потока света в один киловатт на один квадратный метр.

Принимая максимальное значение инсоляции (мощность излучения солнца, падающего на поверхность), расчет показывает, что значение вырабатываемой батареей электрической энергии относится к значению показателя инсоляции одного квадратного метра, точно также, как и вырабатываемая энергия к значению мощности солнечного излучения на поверхности земли при ясной погоде, которая приходится на один квадратный метр, то есть тысячи ватт.

Умножая значение месячной инсоляции на значение вырабатываемой мощности солнечной батареи, поделенное на максимальное значение инсоляции, можно более точно узнать возможную месячную выработку энергии солнечной батарей.

Расчет выработки солнечной панели проводится при помощи перемножения значения месячной инсоляции, выработки электрической энергии и соотношения КПД солнечной батареи и номинального значения мощности батареи.

В свою очередь, значение номинальной мощности устройства рассчитывается при помощи перемножения максимального значения мощности инсоляции и выработки электрической энергии, получаемой от солнечной электростанции, поделенных на произведение месячной инсоляции и КПД.

Сборка аккумулятора (LiFePO4) для солнечной панели и не только

За последние несколько лет стоимость солнечных панелей сильно снизилась, но общая стоимость автономной солнечной системы по-прежнему высока. Стоимость традиционно используемых свинцово-кислотных аккумуляторов и их ограниченный срок службы по сравнению с солнечными модулями (25+ лет) увеличивают общую стоимость всей системы. Если вы собираетесь установить новые солнечные панели для своего дома или офиса, очень важно выбрать правильный аккумулятор для нее. В данном случае нужны аккумуляторные батареи с большой емкостью, высоким потенциалом мощности, более длительным сроком службы, устойчивые и безопасные.

Литий-ионные батареи стали популярным вариантом для хранения энергии в солнечных системах, но технологии продвинулись вперед, появился новый победитель в гонке за решениями для хранения энергии: литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4). Аккумулятор LiFePo4 имеет много преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами.

В этой статье мастер расскажет нам, как собрать аккумуляторную батарею для таких устройств, как автономная солнечная система, солнечный генератор, электромобиль и т. д. Ячейки LiFePo4 бывают разных размеров, но здесь мастер использовал тип 32650.

Инструменты и материалы: -Аккумуляторные батареи LiFePo4; -Держатель; -Никелевая полоса; -Модуль BMS; -Провод; -Термоусадочная пленка из ПВХ; -Термоусадочная трубка; -Изоляционная бумага; -Лента из стекловолокна; -Каптоновая лента; -Двусторонний скотч; -Разъем XT60; -Аппарат для точечной сварки; -Паяльное оборудование; -Кусачки; -Инструмент для зачистки проводов; -Фен; -Мультиметр; Шаг первый: свинцово-кислотный аккумулятор или LiFeP04
Постоянная подача энергии:
Основное различие между LiFePO4 и свинцово-кислотными батареями заключается в том, что емкость литий-железо-фосфатных батарей не зависит от скорости разряда. Он может постоянно выдавать одинаковое количество энергии в течение всего цикла разряда. Однако для свинцово-кислотных аккумуляторов номинальная емкость уменьшается с увеличением скорости разряда.

Жизненный цикл:

Литиевые батареи также имеют более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи. Батареи LiFePO4 также могут работать очень долго. Батареи хорошего качества рассчитаны примерно на 3000 циклов при полном 100% цикле заряда/разряда. Если делать это каждый день, то можно ездить на электровелосипеде более 8 лет без замены батареи.

Время зарядки:

В случае аккумуляторов LiFePo4 зарядка происходит в четыре раза быстрее, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Следовательно, меньше времени на зарядку и больше времени на использование аккумулятора. Аккумулятор заряжается на 100% всего за 2-4 часа.

Характеристики при высоких / низких температурах:

LiFePo4 аккумулятор также обладает превосходными характеристиками при высоких температурах по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Литиевые батареи лучше работают при высоких температурах, чем свинцово-кислотные. Литиевые батареи также имеют более высокую разрядную способность при низких температурах.

Установка батареи:

LiFePo4 аккумулятор можно устанавливать в любом положении, так как они не протекают. В то время как для свинцово-кислотных аккумуляторов высока вероятность протечки.

Масса:

Аккумулятор LiFePO4 также весит менее 1/2 свинцово-кислотного аккумулятора аналогичной емкости.

Шаг второй: последовательное и параллельное соединение Батареи могут использоваться последовательно и / или параллельно для достижения более высокого рабочего напряжения и / или мощности для достижения желаемых требований для конкретного применения.
Последовательное соединение:

Последовательное соединение элементов увеличивает напряжение двух батарей, но при этом сохраняет одинаковую номинальную силу тока (ампер-часы).

Пример:

при последовательном соединении двух ячеек 3,2 В / 6000 мАч аккумулятор будет выдавать 6,4 В, но общая емкость останется прежней (6000 мАч).

Параллельное соединение:

Параллельное соединение увеличивает номинальный ток (ампер-часы), но напряжение останется прежним. В конечном итоге мы получаем одну ячейку с большей емкостью.

Пример:

при параллельном подключении двух ячеек 3,2 В / 6000 мАч аккумулятор будет выдавать 3,2 В, но общая емкость будет увеличена до 12000 мАч.

Чтобы сделать аккумуляторную батарею, нужно сначала определить номинальное напряжение и емкость батареи. Мы должны соединить элементы параллельно, чтобы достичь желаемой емкости (мАч), и подключить такую параллельную группу последовательно для достижения номинального напряжения (Вольт). Для этого проекта технические характеристики батареи должны быть следующие : 12,8 В и 42 Ач. Спецификация используемых ячеек 32650: 3,2 В \ 6000 мАч Количество ячеек, необходимых для параллельного подключения = 42000/6000 = 7 шт. Обычно параллельно соединение обозначаются аббревиатурой «P», поэтому этот пакет будет обозначен как «пакет 7P». Когда 7 элементов соединены параллельно, в конечном итоге мы получаем один элемент с более высокой емкостью (например, 3,2 В, 42000 мАч. )
Напряжение (вольт):

Желаемое номинальное напряжение аккумуляторной батареи составляет 12,8 В. Номинальное напряжение каждой ячейки = 3,2 В Количество ячеек, необходимых для последовательного подключения = 12,8 / 3,2 = 4 шт. Обычно последовательно соединенные ячейки обозначаются аббревиатурой «S», поэтому этот пакет будет назван как «пакет 4S». Таким образом, нужно соединить 4 параллельные группы (по 7 ячеек в каждой группе) последовательно, чтобы сделать аккумуляторный блок. Окончательная конфигурация блока обозначается как «блок 4S7P» с окончательной спецификацией 12,8 В, 42 Ач и имеет 28 отдельных элементов.

Шаг третий: проверка элементов Перед параллельным подключением ячеек сначала нужно проверить напряжение каждой отдельной ячейки. Важно использовать батареи одной модели с одинаковым напряжением и никогда не смешивать батареи разного срока производства.
Для параллельной работы ячеек напряжение каждой ячейки должно быть близко друг к другу, в противном случае большой ток будет протекать от ячейки с более высоким напряжением к ячейке с более низким напряжением. Это может повредить элементы и даже в редких случаях привести к возгоранию.

Если вы используете совершенно новые элементы, их напряжение составляет от 3,1 В до 3,2 В. Можно соединять их вместе, не беспокоясь. Но если напряжения элементов сильно различаются, то сначала нужно их сбалансировать, зарядить элементы до одинакового уровня напряжения. Элементы в батареи должны быть сбалансированы, особенно при воздействии высоких зарядных и разрядных токов.

Более слабая ячейка в последовательно соединенных ячейках вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи определяется мощностью самого слабого элемента (аналогично слабому звену в цепи). Слабый элемент может не выйти из строя сразу, но может разрядиться быстрее, чем остальные. При зарядке слабый элемент может полностью зарядиться быстрее остальных элементов и в итоге перезарядиться.

Говоря, простым языком не будет использован весь потенциал аккумулятора. Заряжаться он будет, ориентируясь на самую «живую» ячейку, а отключаться при разрядке, ориентируясь на самую «дохлую».

Шаг четвертый: никелевая полоса Чтобы собрать аккумуляторную батарею, нужно соединить элементы LiFePo4 вместе с помощью никелевых полосок или толстой проволоки. Обычно для этого широко используются никелевые полосы. На рынке доступны два типа полос из никеля: полосы из никелированной стали и полосы из чистого никеля. Мастер советует купить чистый никель. Такая полоса немного дороже никелированной стали, но имеет гораздо меньшее сопротивление. Низкое сопротивление означает меньшее тепловыделение во время зарядки и разрядки, что приводит к увеличению срока службы аккумулятора.

Никелевые полосы бывают разных размеров и длины. Выбираем полоски в соответствии с задачами.

Шаг пятый: держатели Можно собрать элементы в пакет с помощью термоклея или пластикового держателя батареи 32650. Мастер использовал пластиковые держатели / прокладки для ячеек 32650. Основные преимущества использования этих держателей: 1. Можно сделать индивидуальную упаковку любого размера в соответствии с требованиями. Они собираются как пазл. 2. Такая сборка обеспечивает пространство между элементами, которое позволяет свежему воздуху проходить и аккумулятор легко охлаждается. 3. Довольно жесткое конструкция. 4. Обеспечивает безопасность и защиту от вибрации аккумуляторной батареи. Сначала нужно расположить держатели ячеек так, чтобы получилось 4 ряда и 7 столбцов. Нам нужно сделать 2 таких держателя прямоугольной формы, один будет использоваться внизу, а другой — вверху.

Шаг шестой: сборка Из предыдущих шагов ясно, что аккумуляторный блок состоит из 4 параллельных групп, соединенных последовательно (4 x 3,2 В = 12,8 В), и каждая параллельная группа имеет 7 ячеек (6000 мАч x 7 = 42000 мАч). Теперь нам нужно правильно разместить 28 ячеек в держателе батареи, чтобы между ними было электрическое соединение.

Поместите первую параллельную группу ячеек (7 шт.) в пластиковый держатель положительной стороной вверх, затем поместите вторую параллельную группу отрицательной стороной вверх, затем третью параллельную группу положительной стороной вверх и, наконец, последнюю параллельную группу отрицательной стороной вверх.

После установки всех элементов поместите верхний держатель батареи.

Шаг седьмой: точечная сварка или пайка Есть два варианта монтажа ячеек вместе: пайка или точечная сварка Лучше всего точечная сварка, хотя она и намного дороже, чем паяльник хорошего качества.

Пайка: Проблема с пайкой заключается в том, что при пайке элемент сильно нагревается, и тепло не рассеивается быстро. Это усиливает химическую реакцию в ячейке, что ухудшает ее работоспособность. В конечном итоге мы теряем часть емкости и время жизни ячейки. Если работа разовая, то приобретать дорогостоящий аппарат для точечной сварки нет смысла. В этом случае можно припаять никелевые полоски соблюдая некоторые правила. 1. Чтобы свести к минимуму время контакта паяльника с ячейкой, убедитесь, что поверхность хорошо зачищена, и используется достаточное количество флюса. 2. Нужно использовать качественный паяльник с высокой мощностью (мин. 80 Вт) и хорошей теплоемкостью, чтобы он мог быстро передать тепло на контактную площадку. 3. Пайку нужно проводить как можно быстрее.

Точечная сварка: Точечная сварка надежно соединяет ячейки вместе, не перегревая их. В настоящее время на рынке доступны два класса сварочных аппаратов: любительские и профессиональные. Хороший точечный любительский аппарат стоит от 200 до 300 долларов, тогда как хороший профессиональный может стоить примерно в десять раз дороже.

У аппарата точечной сварки, которым пользуется мастер, есть три варианта сварки: фиксированная сварочная головка, фиксированная сварочная головка с педальным переключателем, подвижная ручка для точечной сварки с педальным переключателем. Он предпочитает использовать второй вариант. Проверить качество сварки можно потянув за никелевую ленту. Если полоса не отрывается значит, это хороший сварной шов, если легко отрывается , значит ток надо увеличить.

Шаг восьмой: плата BMS Система управления батареями (BMS) — это электронная система, которая управляет литиевой батареей. Ее основные функции: 1. Контролирует все параллельные группы в аккумуляторном блоке и отключает его от входного источника питания, когда он полностью заряжен. 2. Равномерно балансирует напряжение всех ячеек. 3. Не допускает чрезмерной разрядки. BMS заботится о защите аккумулятора. Плата отключает аккумулятор, когда он разряжен, или ему грозит перезарядка. BMS также заботится об ограничении токов заряда и разряда, контролирует температуру ячеек (и сокращает заряд / разряд, если необходимо), и большинство модулей балансирует ячейки каждый раз, когда выполняется полная зарядка. Двумя важными параметрами, необходимыми для покупки BMS, являются: 1) Количество контролируемых ячеек — например, 4S / 6S / 8S. 2) Максимальный ток разряда — например, 20A / 30A / 50A Для этого проекта я использовал плату BMS 4S и 50A. Подключается плата BMS в соответствии со схемой подключения, показанной ниже.

Шаг девятый: окончательная сборка После пайки балансировочных проводов и кабелей зарядки-разрядки мастер собирает их и фиксирует каптоновой лентой.

Любое короткое замыкание в аккумуляторной батарее может привести к возгоранию и взрыву. Для защиты мастер сначала накладывает слой изолирующей бумаги поверх верхней и нижней стороны аккумуляторной батареи. Изолирующая бумага — это чистая целлюлоза с высокими электроизоляционными свойствами, что позволяет использовать ее при сборки портативных литий-ионных аккумуляторных батарей.

Такая бумага бывает разных размеров, поэтому нужно заказывать подходящую ширину и длину в соответствии с размером аккумуляторного блока. Использовать ее очень просто, потому что она с клеящем слоем. После приклеивании бумаги убедитесь, что нет оголенных деталей. Чтобы аккумулятор имел правильную (прямоугольную) форму мастер добавил дополнительный слой изоляции поверх бумаги.

Последний слой, это термоусадочная пленка. Отрезаем необходимое количество пленки. Оборачиваем батарею. Прогреваем феном. Все готово. Осталось только зарядить аккумулятор и установить в предназначенное место. Весь процесс сборки аккумуляторной батареи можно посмотреть на видео. Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.