¿Cuántas celdas LiFePO4 pueden estar en paralelo?

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¿Cuántos fosfatos de litio y hierro (LiFePO4) se pueden conectar de forma segura en paralelo para lograr una mayor potencia de salida (y capacidad)? Conectados directamente entre sí, sin componentes como resistencias o transistores de potencia que limitan la corriente que fluye entre celdas paralelas.

Las precauciones tomadas incluirían asegurarse de que sean celdas nuevas del mismo lote del fabricante, casi en el mismo estado de carga, y dejarlas descansar durante un día para que se igualen antes de cargar o descargar el paquete.

Se supone que esta química es mucho más segura que otras químicas de litio, ya que no se incendia incluso cuando se perfora. ¿También es seguro agregar más celdas en paralelo? Lo más que he visto discutido para otras químicas es alrededor de 3 células en paralelo. ¿Sería posible llegar a 10, 20, 30 células en paralelo con esta química? El paquete completo conduciría un motor de CC.

Si no es seguro conectar tantos directamente, ¿sería seguro si se agregaran componentes limitadores de corriente o fusibles / interruptor de polis entre las celdas paralelas? ¿O es mejor diseñar un paquete grande en cadenas de a lo sumo 3P x (sin embargo, muchas) en serie?

Nota: NO pregunte acerca de otras químicas de litio como el polímero de litio. Específicamente, LiFePO4 en el factor de forma de 18650 o 26650 cilíndricos. El asesoramiento sobre las compensaciones en el uso de celdas mucho más grandes en lugar de celdas paralelas de bienvenida.

EDITAR:

Cuando las celdas en paralelo son nuevas y están bien combinadas, se equilibran bien. A medida que las células envejecen, sus resistencias internas se van emparejando cada vez menos. Algo de autocorrección como una celda con menor resistencia interna se cargará & descargue a una corriente más alta que otras, envejeciendo así más rápido y alcanzando a sus compañeros.

Sin embargo, si una celda no abre el circuito o tiene una resistencia interna muy baja, la corriente ahora fluirá principalmente a través de esa celda. Digamos que el paquete normalmente se carga a una tasa de 1C, ahora que la celda está recibiendo la tasa de 3C. Si hay 20 celdas en paralelo, ahora es 20C de velocidad. Cuantas más celdas estén en paralelo, más corriente podrá fluir a la celda más desequilibrada. Parece peligroso no limitar esta corriente.

@SpehroPefhany recomienda celdas autoprotegidas. ¿Existen métodos que agreguen circuitos de protección alrededor de las células desprotegidas? ¿Se considera que las células de fosfato de hierro y litio son lo suficientemente seguras (no hay incendio / explosión) para no requerirlo, y la falla de la celda simplemente lleva a un bajo rendimiento del paquete o requiere el reemplazo del paquete? ¿Cómo se manejan normalmente las celdas muertas / en cortocircuito en estos diseños de paquete grande?

    
pregunta Matt B.

3 respuestas

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¡Realmente no hay un máximo!

Ya ha afectado a las principales preocupaciones, incluido el uso del mismo estado de carga, el uso de baterías que se encuentran en la misma condición, del mismo fabricante (y, preferiblemente, el mismo número de lote para obtener una coincidencia aún mayor). También debe asegurarse de no cortocircuitar esa batería, ya que tendrá una cantidad increíble de energía y podrá liberar esa energía muy rápidamente. Poner las celdas en paralelo también reduce la resistencia interna.

¿Dónde leíste que 3 es el máximo para el paralelo para el ión de litio normal? Construí una batería de 40 a 18650 celdas de iones de litio en paralelo y la uso todos los días. Conecté una PCB para proteger contra cortocircuitos, sobrecargas y sobrecargas.

Se usa para corriente relativamente baja, 4 amperios y menos, pero se carga a tan solo 10 amperios sin problemas.

Para su proyecto, me gustaría ver el grupo de bicicletas eléctricas. Probablemente tienen la mayor experiencia al usar baterías LiFePo4 más grandes. Estoy seguro de que los han agregado en paralelo y pueden compartir su experiencia. Estoy de acuerdo contigo en que el LiFePo4 es una química relativamente segura. Otra alternativa es la química de la batería de manganeso de litio que se encuentra en el Nissan Leaf. Hay videos en YouTube que muestran a personas martillando clavos a través de la batería sin incendios ni explosiones. La batería del Leaf funciona con el voltaje de litio habitual de 3.0 a 4.2, a diferencia del LiFePo4, que funciona con un voltaje más bajo.

    
respondido por el Filek
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Subestimé la respuesta de Filek, ya que es técnicamente correcta, y responde a la pregunta como se plantea: no hay una razón de seguridad eléctrica para limitar el número de celdas en paralelo.

Sin embargo, al diseñar una batería a gran escala, uno tiene que considerar otros tipos de seguridad. La energía almacenada está, bueno, almacenada, esperando que algo la use. Así que llevemos esta pregunta a su extremo lógico: en una matriz infinita de celdas conectadas en paralelo, todas las cuales están equipadas con hardware de protección, todas instaladas al mismo tiempo con el mismo estado de carga, lo que sería lo peor que podría pasa?

Bueno, eventualmente, la cosa se va a incendiar. Fuera de las pruebas infinitas, uno de ellos va a cortocircuito y tiene falla en su circuito de protección. Una vez que se atrapa, realmente no hay manera de detener lo que sucede a continuación: las celdas subsiguientes, llenas de energía, se derriten, cortocircuitan, explotan y continúan en un ciclo sin fin de la Ley de Murphy, porque tenemos energía infinita esperando saltar hacia nosotros. / p>

Por lo tanto, modificamos la matriz para asegurarnos de que haya suficiente contención en todos los lados para soportar la descarga instantánea de un cortocircuito desde el peor de los casos. El fallo del escenario no puede causar una falla de contención primaria de la siguiente celda más cercana. Vamos, ya no tenemos un fuego infinito.

Obviamente, en una aplicación real, solo habría un incendio muy limitado, pero suprimir ese riesgo es una tarea en gran medida para los químicos y los ingenieros mecánicos. Aquí, en el lado eléctrico, especificaremos las clasificaciones de corriente y voltaje como de costumbre y, en general, solo especificaremos la capacidad que necesitamos.

Si crees que estoy siendo tonto por el tema del fuego, lee la batería del USS Bonefish, destruyó la nave y mató a tres personas. Dato curioso: en un ambiente ardiente y sin oxígeno, cuando una línea de aire a alta presión se abre, la línea se convierte en un lanzallamas.

    
respondido por el Sean Boddy
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Sugiera que use celdas protegidas si las va a poner en paralelo, protegida contra sobrecorriente (entrada o salida) y sobrecarga y sobre carga (tienen una PCB pequeña en el interior, al final en realidad, con un montón de partes en eso).

Muchas celdas no están protegidas, algunas están solo parcialmente protegidas (solo cortocircuito) y hay muchas, muchas, muchas (probablemente peligrosas, definitivamente inferiores) falsificaciones.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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