Побывав на выставке HKTDC запал на интересную, как мне тогда показалось тему — сборки LiFePO4 элементов в форм-факторе обычного 7 или 9 Ач свинцово-кислотного аккумулятора.
Представить только, выбрасываешь старую батарейку из ИБП, заменяешь литиевым счастьем и сплошной профит. И тебе “вечный примус”, и на морозе емкость не так сильно теряет, и при заряде может принимать большие и бОльшие токи, да и отдавать тоже может много и сразу. Ну в общем сказка.
Это же круто! подумал я и заказал сэмплы для более тщательного изучения.
Ждал очень долго и нудно, литий же, абы как не повезешь, опасность и т.д.
Потом пришло понимание, что чем-то надо тестировать, была еще заказана на просторах Али электронная нагрузка от ZKE Tech EBD-A20H, а потом еще и пришло понимание, что батарейки надо чем-то заряжать, а как на зло, автомобильная зарядка давно лежавшая на антресолях при пробном включении испустила едкое облачко дыма и напрочь отказалась продолжать функционировать. Пришлось сломать мозг себе и коллегам и по прошествии некоего времени обзавелся весьма продвинутой зарядкой Bosch C7. Ну это все лирика, теперь самое интересное.
В подопытных оказались — свинцово-кислотная батарейка из почившего не своей смертью бесперебойника Leoch DJW12-9.0 и виновница данной заметки — LFeLi-1207MS.
Батарейки перед стартом
Самое очевидное, когда берешь две разных батарейки в руки, это их вес! Это ж какое преимущество, ого-го!
И, прям, пушинка с редкими включениями Тесла внутри
Два с половиной раза разницы!
Ну как же без расчлененки-то, а? Сказано — сделано! Свинцово-кислотную потрошить не стал, уж больно много она сулила грязи на рабочем столе.
20 элементов 18650 без каких либо опознавательных знаков
Простенький BMS 4S10
Приступим, собственно, к эксперименту
Попробовал и так и сяк, поразряжал разными токами и решил на нагрузке задать все по максимуму — ток 20А и поехали.
Свинец
Не впечатляет, правда!? Тут можно немного оправдать батарейку, так как она изначально была уставшей, но не суть, некий график разряда есть и он повторяемый от разряда к разряду. Ток растет потому, что то максимально нагрузка может только 200Вт, а напряжение на клеммах батареи стартовало с 13В.
По истечению 14 с лишним минут нагрузка выключилась, батарейка невозмутимо стояла, даже ниразу не нагревшись (это очень важно).
Ну и теперь самое вкусное
Круто же?
Мощность отдается батарейкой ровненько (11,5В и 17,3А), емкость при разряде разными токами от малого, до максимального (20А) почти не колеблется и остается равной заявленным 7,5Ач.
Ну что ж, попробую резюмировать:
Первый отрицательный момент, это цена. Конечно, это было ожидаемым, но все же разница в 2 раза есть. На момент написания заметки стоимость свинцовой батареи была примерно 1300р, литиевый брат в Китае стоил на момент покупки примерно 37$, в России это будет стоить примерно 45-50$ за штуку.
В ходе тестирования периодически связывался с продавцом и выяснил еще неприятный момент, это то, что батареи нельзя включать ни последовательно, ни параллельно. Таким образом прямая замена свинца на литий возможна только в ИБП, где изначально установлен один аккумулятор на 12В.
Внимательно изучив даташит вычитал еще одну неприятность, максимальный ток, который может отдавать литиевый акб всего 7А, продавец заверил, что можно все 10А.
Но черт побери, 7*12 это каких-то 84Вт, а еще же КПД инвертора, который в дешевых ИБП с одной батарейкой едва до 0,7 дотягивает и получаем весьма ограниченное решение по части мощности подключаемой нагрузки. В то время как свинцовый образец по даташиту в течение 5с может отдать аж 120А, не проверял, нечем.
Любопытство довело продавца до белого каления, но информацию получил, стоимость батарейки, которая может без последствий отдавать 40А. Ценник порадовал — 60$, если перевести на рубли с доставками и прочими расходами, то получим ценник устремляющийся к 5000 рублям.
Ну и страшилки про теслу, которую бомбануло наложило свой отпечаток, реально было очень страшно тестировать литиевую батарейку током до 20А, она разогрелась до состояния рука уже не терпит, при том, что она не находилась в тесном ИБП, где еще сам инвертор легко до 70 градусов нагревается.
Вывод: Применение литиевых батарей весьма ограничено конструктивными особенностями, под каждый конкретный случай нужно заказывать специализированные сборки, заменять 1 в 1 не получится. Литиевые батареи нельзя заряжать при отрицательных температурах. Нужно тщательно выбирать сборки, так как тестируемая сборка никак не отреагировала на ток 20А, хотя при 10А должна была погаснуть, так же пугает достаточно быстрый нагрев элементов сборки, тут тоже считаю виноватым BMS. Да, можно сколь угодно долго читать маркетинг про литиевые батареи, что это круто, мощно и технологично. Но не забудьте внимательно почитать про особенности использования, а помножив все это на ценник можно подытожить — да ну его… не в этой жизни…
Комментарии (55)
Lordbl4
12.04.2018 09:11+1Вижу 7 рядов по 2 «батарейки», в одном из рядов одной не хватает, получается 13… не вписывается в 4S10.
Или на фото не видно и «батареек» там всего 12 с соединением 4s3p?
DiffSpb
12.04.2018 11:193 ряда, 2 по 7 и один 6 элементов. Получается 4s5p сборка, балансир на 4s. Удивительно что резисторы имеют разный номинал.
" alt=«image»/>
Javian
12.04.2018 09:13Как backup для роутера в самый раз.
noanswer
12.04.2018 10:19imho бекап для "бытового роутера" должен выглядеть как стандартный блок питания (12V 0.5-1А) в который вставляется некое количество литиевых элементов как батарейки во вспышку… хотя от коротковременных перебоев достаточно емкости и одного 18650.
Popadanec
12.04.2018 10:30Такие кстати продаются на Али.
Но я к примеру использую обычный повербанк с повышающим конвертером.
Роутер zyxel keenetic 4g iii+ USB модем Yota LTE, повербанк InterStep PB240004U, хватает на сутки автономной работы в случае чего.noanswer
12.04.2018 11:30был бы признателен за ссылочку на али
запитать что-то хоть в поле хоть во время блекаута не проблема, проблема именно с маленьким бесперебойником, вот конкретно меня интересует что-то сильно меньшее чем ups 500 или 12-15 метров провода от большого бесперибойника :) для питания mts-gpon — который перегружается около 5 минут в случае чего.
Popadanec
12.04.2018 12:01Вот вам ссылка
Ищется по сочетаниям: «ups mini», «ups 12v», «ups 18650»
Цены правда не демократичные.
scifinder
12.04.2018 12:35Хм… Но там же
коллекция девушек
Popadanec
12.04.2018 13:57Даже не знаю что сказать.
ploop
12.04.2018 15:02Если это конечно не шутка которую я не понял
Не шутка, у меня тоже девушки. Очень даже ничего, надо сказать :)
SlimShaggy
13.04.2018 00:00А у меня первый результат такой. Как видим, слова Ups и Mini в названии присутствуют, так что поиск отработал правильно :)
synka
12.04.2018 09:45+1На МИПСе выиграл похожий АКБ Skat i-Battery отечественного производства БАСТИОН. Чьи ячейки не знаю, корпус заклеен. Наверно Китай. Сделал сравнение с новым, «хорошим свинцом». Радует полка, с почти постоянным напряжением, на котором отдается почти вся емкость.
yurisv3
12.04.2018 10:16вычитал еще одну неприятность, максимальный ток, который может отдавать литиевый акб всего 7А… стоимость батарейки, которая может без последствий отдавать 40А… — 60$
Да, та и есть. Литиевые батареи делаются либо емкими, либо сильноточными. Либо средненькая емкость и средний же отдаваемый ток. Литиевые элементы для ручного электроинструмента, отдающие 20-30А, заметно дороже массовых при весьма заметно меньшей емкости.
«Выбирать вам»(с)
Alexeyslav
12.04.2018 11:08Странно, во втором тесте у вас CutOff volt стоит 3.175В как для ОДНОЙ ЯЧЕЙКИ. Или железо-фосфатные штатно выдерживают разряд до 0.8В на элемент? Что-то не верится. Или это какая-то ошибка, или намеренное уничтожение аккумулятора? странно что защитная плата не сработала по переразряду.
Посмотрел википедию, она утверждает что(с) «минимальное: 2 В (полностью разряжен)» т.е. порог разряда для вашей батареи должен был быть не менее 8В.
Igrek_L
12.04.2018 11:207 ампер это видимо от того, что аккумуляторы какие то совсем ноунейм? Портативные пусковые устройства для авто выдают токи в сотни ампер. Недолго конечно, но на стоянке такое служит уже второй год, за сотню циклов точно прошло, обмороженный дизель ей даже заводили.
synka
12.04.2018 11:27В тех пускачах, что видел, не цилиндрические ячейки, а призматические. У них площадь электрода значительно больше и вн. сопротивление меньше.
Andy_Big
12.04.2018 13:05Ну, в цилиндрических ячейках такие же электроды, просто свернуты спиралью. Призматические аккумуляторы просто не имеют строгого ограничения по объему, поэтому могут позволять себе быть и более высокотоковыми и более емкими :)
А на токоотдачу влияет не площадь электродов (она влияет на емкость), а их толщина.
Hamer13
12.04.2018 11:20Судя по подключению BMS, используется 4 группы элементов, но при этом количество банок — 14. Похоже, используется схема 4+4+3+3, а с таким подходом будет неравномерный износ банок.
semmaxim
12.04.2018 11:27Литиевым батареям же очень плохо на холоде становится? И глубокий разряд они не переносят.
ploop
12.04.2018 11:57Литиевым батареям же очень плохо на холоде становится?
Да, и хуже всего становится, когда за -30. При чём железо-фосфатные лучше переносят мороз.
Но сидеть с бесперебойником где-нибудь в тайге не очень интересное занятие…
И глубокий разряд они не переносят.
Как-то в вашем телефоне они работают без проблем. Ибо электроника давно уже научилась следить за допустимыми режимами.
balamutang
12.04.2018 12:04+1Ко всем этим выводам можно было прийти просто почитав статьи о литиевых ups. Другая технология, другие нормы эксплуатации, другая техника заряда. Нельзя просто заменить свинцовые на литиевые в старом оборудовании
slava_k
12.04.2018 12:08батареи нельзя включать ни последовательно, ни параллельно
Это самый важный момент, ставящий крест на любом сколь-либо серьезном применении подобных сборных «аккумуляторов» с внутренним BMS.
Наиболее близкой возможной заменой сейчас являются сборки LiFePO4 большИх форм-факторов, например 60280 (3.2V x 65..75Ah), применяемых в пассажирском электротранспорте и буферных блоках питания в современных ДЦ. Сборка из последовательно подключенных 4 элементов дает наиболее близкий режим использования к свинцовым аккумуляторам (AGM, 10.8… 14.4V). Заряжают такие банки токами 40-60А, разряжать можно до 500А (использование модулей жидкостного охлаждения при этом обязательно где-то со 80А). За каждой такой банкой также обязателен мониторинг температуры и предельно допустимого тока разряда (как минимум предохранителем). Разряд у таких банок в буферном режиме примерно на порядок ниже, чем у аккумуляторов на свинцовой химии, что довольно важно при автономных системах питания от тех же солнечных батарей.
Пример как они выглядят:
www.aliexpress.com/item/lifepo4-60280-3-2v-55Ah-Cylinder-60280-batteries-High-drain-100A-discharge-diy-e-bike-Battery/32530946560.htmlplaynet
12.04.2018 13:17А как их охлаждать? Хранить в воде или как-то частично погружать? Контакты наверное мочить не стоит…
slava_k
12.04.2018 21:09Охлаждение устроено довольно просто — банки располагаются рядами так, что между ними есть сантиметр-два расстояния и в это пространство пропускается сплюснутая алюминиевая трубка. Банки в ряде расположены не по линии, а слегка с отклонениями где-то на треть диаметра. В итоге, охлаждающая трубка «виляет» вдоль рядов от начала ряда до конца. Сама трубка покрывается специальным жаропрочным электроизолятором с хорошим коэффициентом теплопередачи. В больших сборках поток только в одно направление и в один ряд, ввод жидкости с одной стороны блока, вывод с другой. Как пример можно посмотреть на youtube ролики разборки модульных батарей Tesla, там схожий принцип охлаждения, что был реализован на электроавтобусах в Японии лет 10 назад.
Googlist
12.04.2018 19:53Да какой-то липовьій у вас литий. Во-первьіх 12в єто 3S, а 20 на три не делится без остатка, во-вторьіх батареи запараллеленьі, и с каждой можно снимать по 5-10А, т.е. 3S3P (9 ячеек) єто уже 15-30А на самьіх плохих батареях, на нормальньіх — 60-100А, а в ваш форм-фактор должно войти 3S6P (18 ячеек), т.е. токи должньі бьіть достаточньіе для сварки при последовательном соединении двух батарей (что бьі напряжения для горения дуги хватило) Параллелить их можно без проблем, последовательно соединять лучше только с контролем напряжения (естественно для разряда, для заряда в сериал надо городить BMS на полньій пакет, в параллель и заряд вообще без проблем, просто дешевле напараллелить банки). И у вас очень серьезньіе проблеммьі с BMS, она вообще не токовая, нормальная (в смьісле обьічная) должна бьіть покрьіта мосфетами чуть более чем полностью, или же батарея должна иметь директ коннект с банками.
Googlist
12.04.2018 21:22upd. Единственное, почему не стоит совать литий в UPS — он не живет долго в буфферном режиме и с капельной подзарядкой, надо отделять батарею диодом городить схему с гистерезисом разряда-заряда, шунтирующую диод для зарядки при падении напряжения в батарее на n вольт, или бьістрореагирующую схему на мосфетах для оперативной заменьі сетевого питания батарейньім.
ploop
14.04.2018 10:17Вот кстати, в смартфонах как реализовано?
У меня он используется по 8 часов в день в качестве точки доступа, естественно при наличии розетки включен на зарядку. Дёргает ли он аккум, или при 100% заряде питается от шнурка?
Не хотелось бы преждевременно убить аккумулятор таким режимом.
Arxitektor
12.04.2018 20:22Очень странное количество акб. 7+7+6. )
Хотя покойно лезет 7+7+7.
Какой разброс у свинцового акка на 12 В?
если брать литий и паковать 3S7P? 12,6-9,6 Вольта будет у лития.
Этого хватит для ИБП? И литий брать 3500 мАч. 10А ячейки.
К автора акк Литий феррум. Получается 4s5p сборка. 7,5 А/ч или 7500 мАч.
7500/5=1500 мАч эти как-то мало хотя это LiFe.
А делал ли кто самодельные ибп? на литии? Просто фабричные очень дорогие.
ivan2kh
12.04.2018 20:31Исходя из измеренной емкости батареи 4356mAh, емкость отдельной банки около 650mAh, что маловато для 18650 элементов. Интереснее вариант: собрать свою батарею с провернными ячейками и контроллером. Так по крайней мере лишнего веса не будет.
alexhott
12.04.2018 20:33во всех поделках уже несколько лет использую только литий
металгидридные и свинцовые забыл как страшный сон.
Можно хоть параллельно хоть последовательно, главное BMS правильную
Шуроповерт тоже переводил на литий. СТавил 10А BMS — рукой можно сотановить, но шурупу на 150 бошку отворачивает, больше и не надо. Не греется совсем, саморазряд такой что через год хранения в шкафу достаешь и спокойно работаешь, а не заряжаешь перед этим часами.
clawham
12.04.2018 22:01Мде… обзорщик… полная некомпетентность в вопросе!
1) Вы выбрали САМЫЙ дешевый литиевый акб под замену в сигнализациях. из того что я вижу это LiFePo4 4 последовательно и 4 впаралель. 4 впаралель лифера в 18650 можно впихнуть всего 1 амперчас. остальное это уже попытки вытащить ёмкость заради сверхнизких токоотдач. оригинальные а123 выдавали легко 50 ампер долговременно с одной банки 18650. но там был только 1 амперчас. ваша сборка была бы на 4 амперчаса а не 7. тут упор делали на ёмкость а не токоотдачу. Брали бы по нормальной цене — было бы больше элементов или вообще пакеты призматики и нормальная бмс была бы а не это нечто.
2) LiFePo4 отличнейшая химия. У неё есть ряд преимуществ — бешеные токи разряда, бешеные токи заряда, негорючесть, небоязнь перезаряда и переразряда, работа на морозе до -20 без потерь сопротивления, огромадное кол-во циклов — 3-6 тысяч!!!(у ионок 300). Заряжать аналогично до 3.45 можно хоть в -20. до 3.6 не рекомендуется. но 3.45-3.6 это всего 2% ёмкости так что не важно. Но есть и минусы: вдвое бОльшая цена и вдвое Меньшая ёмкость. тоесть за те же деньги вы получите вчетверо меньше ёмкости чем на литий ионе.
3) паралелить батареи можно легко и как вы видите внутри это уже и сделали по 4 сборки последовательно по 4 паралельных элемента в сборке. главное что нельзя — это паралелить батареи выводами выходами бмс для повышения тока — тоесть если у вас нагрузку может держать и одна батарея но надо ёмкости — то паралельте запросто ради бога. но если вы хотите снимать 100 ампер имея 10 штук 10-тиамперных батарей то так не прокатит. последовательно соединять выходы бмс аналогично нельзя. но это опять же справедливо для примитивных китайбмс. есть бмски которые позволяют паралельное соединение — они выполнены обычно модульным способом — тоесть логика отдельно и силовая часть отдельно и когда хочется последовательно то остается одна силовая а логика подключается друг за друга 3пиновым шлейфиком. Тут это ограничение исходит из цены бмски. Если Вам надо батка на бОльшую ёмкость и бОльшие токи и бОльшее напряжение — обращайтесь к электровелосипедоводам. Ссылку на сайт не дам но они легко находятся по нику накопитель на форуме електротранспорт. они вам соберут из любых элементов любую батарею на любые характеристики и по цене выйдет намного дешевле чем купить ячеек с китая. для примеру у меня 25 ячеек лифера последовательно(82 вольта рабочая точка) 18 амперчасов. я спокойно с них снимаю 70 ампер долговременно и 120 кратковременно.
4) Вы забыли упомянуть что только LiFePo4 в последовательном подключении 4 ячеек имеет полностью одинаковые пороги по максимуму минимуму и рабочей точке напряжений как и у 6-тибаночного кислотника. любые другие типы литиевых аккумуляторов не проходят или по верхнему порогу(недозаряд) или по нижнему порогу — недоразряд или по средней точке — неполная ёмкость отдачи. Аналогично как LiFePo4 — единственный формат литиевых акб у которого рабочая точка ровная от 99% до 10% ёмкости — прямая линия. Остальные акб имеют пологую кривую, которая постоянно опускается.
5) не разобравшись в вопросе вообще хаять технологии — кащунство. Чтоб Вы понимали как это выглядит со стороны человека собравшего 8 электровелосипедов от 250 ватных крошек до 10 киловатных монстров — эт примерно такой обзор: Кони хорошо но дохнут часто вот мне предложили китайскую бензопилу… что сказать заводить я её неумею, бензина у меня нет, пахать нею поле не получилось — итого двигатели внутреннего сгорания может и круто и хорошо но вобще это хрень.
Вот так это выглядит со стороны. Не надо так.
Ventskus
Есть литиевые акб рассчитанные на работу с вайпами и стробоскопами. Они должны подойти. На ютубе есть ролики где меняют на литий кадмиевые в шурике, при попытках остановить токи превышают 20 ампер. Так что варианты есть, но на алишке акб (как и все остальное) надо выбирать тщательно.
Lordbl4
Высокотоковые элементы стоят дороже. Если батарея ширпотреб — китайцы туда будут пихать ширпотребные низкокачественные 18650 (ну или будут добавлять старые добрые элементы на нанопеске, собранном рядом с заводом). «Узким горлышком» в данной батарее будет BMS-ка, которая бывает и на бОльшие токи. В случае с «шуриками» — там нужна либо мощная BMS, либо подключение напрямую, параллельно подключив пищалку о низком напряжении.
FireWind
Собирал такую штуку для шуруповерта — взял коричневые Liitokala 3000mAh(написано, что токи до 30А держат, сколько в реале, не знаю, но шуруповерт крутит, рукой не удержать и еще ни разу по току не срабатывала защита BMS. Прекрасно стартует под нагрузкой), 4 шт обошлись в 1040 руб + BMS рублей в 230 руб + зарядку за 1.100 р (3А/16.8V) (можно было самоделку сделать, но так было быстрее и проще). Работает все прекрасно. Отец нарадоваться не может. Вес в 2 раза меньше, саморазряда почти нет, заряжается быстрее, работает по времени раза в 2-3 больше, чем новый NiCd только что с магазина.
ploop
Зачем брать перепаковки, когда в этой же цене фирменные. Производителей по пальцам одной руки пересчитать можно: Samsung, Sony, LG, Panasonic, и, собственно, всё. Остальные натягивают на них свою термоусадку и продают за +10% к цене (и то хорошо, если там не с песочком)
30А свободно отдают высокотоковые ёмкостью до 3000 мАч. Не долго правда, резко нагреваются, но для какого-нибудь шуруповёрта самое то.
20А — долговременный режим.
playnet
Не совсем понятно из комментария — 20 и 30А это разные батареи или разные режимы одной батареи?
Вообще, к литию обязательно ставить термодатчик, в нормальных шуриках они стоят на кадмии, где-то видел в ИБП на свинце.
Какие фирмы и модели лучше смотреть?
ploop
У а по моделям — это всего пара/тройка моделей со схожими характеристиками, (например LG HG2), которые имеют ёмкость 3000 и токоотдачу 30А.
Термодатчик желательно ставить ко всему :)
Просто перегреть литиевый шуруповёрт ещё и постараться надо, при слабой нагрузке они не особо нагреваются, ну а если фигарить без перекура 20-сантиметровые саморезы со шляпкой под болт — то пользователь перегреется быстрее.
shikhalev
А где взять фирменные LG HG2 за ~200 руб/шт? Столько стоят на Али те же банки под маркой Liitokala.
ruYeti
LG HG2 в фирменной усадке сейчас очень сложно найти. Год назад ещё были, сейчас, в основном, они идут в виде Liitokala.
Смысл в этом следующий: Liitokala перепаковывает 18650 только по той причине, что сам LG запрещает продавать «технические» аккумуляторы в розницу (а именно такими они и являются, так как не имеют встроенной защиты — они предназначены для последующей установки в battery pack, например, для тех же ноутбуков)
Вообще, этим страдает не только LG.
tormozedison
Аккумулятор, допустим, выдержит, а двигатель шуруповёрта?
FireWind
Тут да, в принципе, могут быть проблемы — шуруповерт рассчитан на 14.4В, а полностью заряженная батарея выдает 16.8В и при разрядке 12В. Но все работает. Если даешь очень сильную нагрузку (рукой в перчатке зажать патрон посильнее), появляется запах изоляции. Ну так таких нагрузок не бывает. Закручивание и сверление идет без супернагрузок, запаха нет. Так что шуруповерт работает полгода, ну а если сдохнет — новый возьму, уже сразу на литии. Хотя, судя по ютубовским видео, отечественные шуруповерты переводят на литий и у профессионалов они работают очень и очень долго.
ruYeti
16.8В (т.е. 4.2В на банку) там ровно до первого подключения серьезной нагрузки.
В диапазоне напряжений 4.2-4.0В литий отдаёт крайне мало ёмкости (рАвно, как и ниже 3.2В). Весь «сок» находится между 4.0 и 3.2.
batja84
Качественные аккумуляторы предлагает fasttech, цена выше, чем на али, но и качество гарантировано. Многие предлагаемые аккумуляторы сами тестируют и указывают реальную ёмкость. Искал оригинальные ячейки Панасоник для замены штатным в аккумуляторе фотоаппарата, так на али продают одни фейки.