Batteria al litio fai-da-te: 2 anni dopo, la mia configurazione fatta in casa funziona ancora alla grande

Aug 28, 2023

Due anni dopo averlo costruito, l'ingegnere Andy Pag condivide alcune lezioni sorprendenti sulle prestazioni della sua batteria domestica al litio...

Laguna 410 Cushla di Andy Pag

Tutti i nostri bisogni energetici, per due di noi, che vivono a tempo pieno a bordo di Cushla negli ultimi due anni, sono stati soddisfatti dal banco di batterie al litio che ho assemblato da singole celle al litio.

Ho utilizzato 16 celle LiFePo4, ciascuna da 3,2 V e 120 Ah. Collegando quattro celle in parallelo ho creato quella che chiamo una "supercella" da 3,2 V 480 Ah e ho messo quattro supercelle in serie per creare la batteria da 480 Ah 12 V. Ho un Daly Battery Monitoring System (BMS) valutato per 250A. Questo protegge la batteria al litio in alcuni modi.

Innanzitutto, funziona come uno sgancio da 250 A. Tecnicamente le batterie al litio si scaricano e si caricano con una corrente equivalente a 1C – la loro potenza ampere-ora – quindi nel mio caso 480A, ma non c'è nulla sulla barca che assorbirebbe così tanto, quindi 250A è un buon margine di sicurezza. In secondo luogo protegge le singole cellule mantenendole in equilibrio.

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La chiave affinché una batteria al litio abbia una buona capacità è che tutte le celle siano in equilibrio. Quando si costruisce la batteria, il primo passo è “bilanciare al meglio” le celle; metti tutte le celle in parallelo e caricale fino a 3,65V.

Questa è la tensione alla quale sono praticamente tutti carichi al 100%. Quindi, man mano che la corrente entra ed esce dalla batteria, tutte le celle si alzeranno e si abbasseranno insieme. Nel corso del tempo, tuttavia, una o due celle potrebbero spostarsi e ciò significa che quando si inserisce la carica a 14,6 V alcune celle saranno inferiori ma altre saranno superiori a 3,65 V.

Il sovraccarico può danneggiarli o, peggio, farli surriscaldare. Ho scoperto che la funzione di bilanciamento del BMS non ha realmente la potenza per tenere il passo con le grandi supercelle da 480 Ah e ogni 12 mesi ho dovuto smontare la batteria e bilanciarla nuovamente. L'intera operazione richiede circa un giorno se la pianifichi correttamente.

Il banco di batterie al litio domestiche fai-da-te da 480 Ah di Andy Pag utilizza singole celle al litio collegate in serie e in parallelo. Può alimentare tutto, dal bollitore, al tostapane e alla lavatrice, con la sua batteria al litio, ma non tutto allo stesso tempo. Il fattore limitante è l'inverter della barca, non le celle al litio

Inoltre, il LiFePo4 non ama essere caricato a temperature sotto lo zero. Il sistema di gestione della batteria protegge da ciò interrompendo la batteria. Se la tua barca si trova in un clima freddo, pensa a come creare uno spazio riscaldato attorno alla batteria in modo da non rimanere spento proprio quando le condizioni diventano ghiacciate.

Ho scelto le celle di maggiore capacità disponibili in quel momento. Utilizzando le celle, ho calcolato che, se qualcuno si fosse guastato, avrei potuto sostituirlo senza dover acquistare una batteria completamente nuova. Ma solo un anno dopo le celle da 120 Ah erano praticamente obsolete e sicuramente difficili da trovare.

Il più vicino che ho trovato è stato 240 Ah. Il ritmo di sviluppo e di calo dei prezzi è stato sorprendente. Ora, se una delle mie cellule muore, dovrò aggiornare l'intero sistema.

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Le celle LiFePo4 preferiscono essere caricate a non più di 3,65 V ciascuna o 14,6 V. Ho impostato i miei caricabatterie su 14,4 V leggermente inferiori. Presumibilmente mette meno stress sulla chimica e le cellule dureranno più a lungo. Offre anche un po' di margine: se una delle celle è sbilanciata, non si sovraccaricherà.

Il monitor della batteria si collega al telefono e al tablet tramite Bluetooth. Il software è goffo e difettoso ma fa quello che deve fare. Il controllo di "Diff Volt" è un'attività di manutenzione settimanale. Se le celle sono sbilanciate per più di 100 mV, è il momento di estrarle e bilanciarle

Assicurati che tutte le fonti di ricarica della batteria siano sintonizzate per mantenerle al di sotto di 14,6 V; regolatore di carica solare, alimentazione da terra, generatore e alternatori motore.