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2022/11/07

轉載:我花了"學費"學到組裝鋰鐵電池的概念 / 自組鋰鐵電池diy組裝注意事項與經驗談[車泊用電系統]

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這次做了12.8V 280AH的磷酸鋰鐵電池,容量大約3.3度電左右 
如果使用1000W電器約可連續3.3個小時
組好總重量大約24KG,花費的金額大約15000TWD

準備的材料有:
3.2V 280AH 鋰鐵電池 4顆
4串鋰鐵電池保護板 120A 1塊
150A保險絲 1個
電線連接端子  數個
泡棉雙面膠 1捲
束線 1/3包
8M銅擰帽 1對(紅黑)
2AWG電線 50CM
鋁框木箱(生777!!) 1個
黑色塑膠板 1塊


我把花了學費學到組裝鋰鐵電池,所得到的概念告訴各位供參考。
本文來源:  作者 賴杉村

不要心存不正確的資訊來嚇自己,而不敢使用鋰鐵電池。
文中如有不對的也請各位高手指正,畢竟我只入行5個多月而已,功力還淺薄。
如對內文有看不下去的,就忽略它、忘了它,當我是在放x就好。

從去年10月在淘寶網購買組裝好的100AH鋰鐵電池,到手時開始做放電測試,量其可用電力的容量有多少,發現只有680WH,照理應該要有1280WH才對,這個嚴重不足。拆開一看究竟,發現真的只有60AH的電芯,真是騙很大。我不做退貨處理,因風險太大了,就以用打折以60AH的價格轉賣給露友。

受了這個事件的激勵,接下來由一個電池的門外漢,開始找資料研讀,再購買電芯來組裝、反覆測試。
一路下來幾次的發表,也受到網友的指正或質疑,只要發現我沒測試到的,或有不懂的就繼續找資料研讀,繼續去反覆做實驗。

鋰電池安全嗎


目前世界上70%以上的電動公共巴士是使用鋰鐵電池,如果會爆炸起火,早就會被各國政府禁止使用了,這是人命關天的事,哪個當權者都無法擔得起的。
網路看到鋰電池爆炸起火的影片,確實很嚇人,它是瞬間起火連拿滅火器來滅火的時間都沒有,就這樣燒了起來。手機爆開的相片也很可怕。這些就足以嚇退很多人在車上使用鋰電了。
但這些不是鋰鐵電池,是一些成本低,重量輕,容量高的各類鋰電池。
鋰鐵電池發展到現在,已可降低爆炸起火的事件,安全性已逼近到,如同我們使用乾電池一樣了,最糟糕的情況只是鼓包或漏液。這種大容量的鋰鐵電池不論鋁殼的、朔膠殼的都設有安全閥,只要內部因過熱而產生高壓,會從安全閥爆開釋放壓力。
鋰電會爆炸的原因,尖銳物的穿刺,造成內部短路而瞬間產生高溫爆炸起火。再來就是過放、過充引起的高溫。會過放、過充是因保護器壞了或拆掉了,失去保護作用。
網路上也有玩家說保護器是裝好看的沒有用,而拆掉保護器。不裝保護器鋰電池還是可以使用,不但可以用並且更有爆發力。這就如同一顆引擎如限定2000轉來運作,但不理會它硬要以10000轉來使用,那不發熱爆炸才怪。
為什麼每顆的鋰電裡面都有小片的保護限制電路板,這就是要防止危險的發生,不讓你硬操它,做超量使用和過度的充電用的。所以如無必要請不要移除他,有玩遙控的玩家是最喜歡剪掉它的

為什麼鋰鐵電池,必須接平衡保護板

鋰電池製作的過程,到現在都沒有辦法做到每一顆的性能都一致性。會有性能好壞不等同程度的差異。
鉛酸電池看起來是一顆完整的電池,但其實它是由6個DC 2V的電芯單元串接組成的DC12.6V的電池,鉛酸電池發展至今已是成熟的技術,其每個電芯的差異不大,所以充電能一致沒問題。
鋰鐵工作電壓13.2V是由DC3.2V的電芯4顆去串接組成的,電芯性能的差異會造成充電時,有的過充了有的還充不足的情形,過充的電芯就容易毀損。
我在學習組電池的當初故意用一顆不裝平衡保護板,和一顆有裝平衡保護板的一起做實驗充電。
其結果真的差別很大。有裝平衡保護板的每顆電池的差異只在0.05V以下,沒有裝平衡保護板的電壓差真的難以想像,雖然平衡保護板的調節只是用微量的電流去做調解,但確實能發揮平衡的效果。
平衡保護板各家廠商出的功能,有充電平衡、過充斷開、過放斷開、過流斷開、低壓斷電、短路保護,各家的設定點都不同,有要DIY的朋友要慎讀說明。
平衡保護板有分同口充電與不同口充電的型式,一般不同口充電的就是要另做一個專用充電口,充電時由此口接電,才有充電平衡的效果。不同口的要注意充電電流,不可大於產品規定的電流,否則會燒毀充電平衡的功能。
同口的就不用注意電流的問題,直接由使用端充入。但價格一般都貴了幾倍。但兩種只要注意充電問題,其他的都一樣耐用。
要與車充、太陽能充電、並在一起的,建議用同口的平衡保護板
單獨做第二電瓶使用或太陽能充電不超過200W的,用不同口的較省錢。
裝設平衡保護板時,要注意將散熱鋁板朝向著通風良好的空間,底部的線頭與電池之間要用絕緣物件做隔離。
平衡保護板有分大小不同的電流規格,先計算你用電的最大使用量須多少電流(A),再選擇大一些些的規格即可,用太過大電流的平衡保護板只是浪費錢。

電池容量與重量的關係

較近期生產的電池比大約是1AH的重量24公克,如75AH的每顆電芯就是75*24=1800公克,較早期生產的電池約每1AH會超過30公克以上。這僅供參考不一定準,是我比較得來的。也許以後的技術還會使電池更輕。但這參考值僅限鋁殼及鋁箔包的。有經組裝加上外殼包裝成整體的,和塑膠殼包裝的不能這樣算。加外殼的裡面會不會貼鐵片、鉛片之類的來增加重量,沒拆解無法得知,還有保護外殼有多重也不知道。

通常淘寶網買組裝好的成品,都會有20%~40%不等的不足量,要看賣家的良心,但通常賣家為了赚錢是沒良心的。如真的買了,閉著眼睛拿來就使用,不要像我傻傻去測試,增加心理的懊惱給自己添麻煩。

電芯的選購在比較各家的價格是會很亂的,有的有分容過的會較貴,分容過的又因容量的高低,價格又不同,標榜A級貨的又不一樣。使用過的二手品,通常賣家不談的,要靠自己經驗判斷。網路賣的一般都是次級品,A級品都交給大買家了。
什麼叫分容(個別摽示出每顆電芯的有效電容量),這是把一顆顆的電芯,用充電器先充飽它,再開始用固定的電流去做放電,設定放電的停止點,過程中累計放電的容量到停止點,然後記錄下多少放電容量。一顆顆地用相同條件去充放電,然後一顆顆的標示起來做篩選。這些過程漫長費時,所以有分容過的會賣較貴的。生產廠商有設備跟設計精密儀器快速去測,才能有效率。我所用的土炮測法真的是沒效率。
大容量的電芯要做分容
測一顆的容量有可能要幾天,要看設備,至少一顆也要10幾個小時,所以大容量電芯,賣家是不做分容的。我曾詢問過賣家如何測得每顆的電容量,他的回答是抽檢,由此可見大容量的電芯賣家也不願意顆顆做容量測試。
量測電池內電阻,是判定電池性能優劣的數據,數字越少代表性能越好。這數據與電容量的多或少無關。通常是用mΩ作單位,要用專用儀器量,不同於三用電表。此儀器較便宜,我也是把它敗下去。

要組一顆性能好兼耐用的鋰電池,就是要匹配。

內電阻最低又相近的,和分容過的找出電容量最高的又相近的,配成一顆鋰電池。
我們使用者都只買4顆電芯,如量出電容量跟內電阻有差異,也沒有額外的電芯來替換匹配,那所做的量測與分容等於白做的,除非賣家願意讓你無限的更換,否則量這些無意義,還就是先前我所講的閉著眼睛用下去就好。
在網路得到的資訊是,組裝完成的電池電容量只能是其中最差的那一顆電容量,經我的實測兩組並不是這樣,實測還是比最差的那顆高?高多少呢?其變數很大,只測兩組不足以下結論。

以我的實測75AH鋰鐵電池的可用電力,等於一顆新的100AH深循環電池的可用電力。這一定又比二手深層100AH的可用電力多。
新的100AH深循環電池一顆要價5500~6000之間,二手的2000元。
75AH鋰鐵電池新的B級品,如自己DIY,含運費、10A充電器、不同口100A平衡保護板,這樣一組4000元上下。
重量:  深循環電池34KG    鋰鐵電池7.5公斤,  體積約3:1。
如無意外鋰鐵電池的壽命是深循環電池的兩倍以上。

鋰鐵電池一個最大的優點是80%以上得可用電力都在12.5V以上,車上冰箱幾乎可直接使用不會罷工。一些使用升壓器或有露友轉成110V的再給冰箱使用,這些都可免除。我先前使用升降壓穩壓器給冰箱用,現在都可拿掉了。

我不是在廣告,只是列出我的實驗成績,無私地提供各位參考。
自己DIY沒困難只要有心做,就會成功。
何況各位有問題還可問我,不會被卡住的,只是會跟我一樣常撞牆而已。
DIY成功了自己會很有成就感的,我就是很喜歡這種感覺。


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