Hva er dette? What is this?

Alt du finner her, kan du fritt bruke videre, så lenge du kreditterer bloggen og forteller oss hva du skal bruke det til. Du når oss via kommentarfeltet under innleggene, eller på teamcolibrino@gmail.com.

Everything you find on our blog is free for you to use, but please credit us and tell us what you will use it for. You can reach us by posting a comment, or through teamcolibrino@gmail.com.

onsdag 5. april 2017

Lithiumsbatteri til Blikkboksen

Undertegnede har brukt blybaserte batterier i alle år, nå er det på tide å ta steget over på ny teknologi. Jeg har kjøpt et for bruk i jolla mi ("Blikkboksen").

Gylling Teknikk AS har tatt inn en serie batterier fra østen ved navn Topband Lilon, dette er lithiumsbatterier av typen LiFePO4, med en artig liten vri. TopBand er batterimerket til en av de større fabrikantene av slike batterier i Kina og de lager også BMS (monitorsystemet som kreves i slike batterier så det ikke skal si BANG) for andre merker.
Topband batteri



Gylling har tatt inn to 12V-batterier her, som igjen finnes med og uten blåtann (Bluetooth). 20A og 100A. De oppgis å skulle tåle 2500 sykler, og via appen kan man se diverse informasjon, inkludert antall sykler. 2500 sykler tilsier at jeg har batteri resten av livet, men vi får se hva som skjer i praksis. Tidligere erfaringer fra blybaserte batterier tyder på at selv om jeg stort sett passer godt på batteriene mine, så er jeg heldig hvis jeg får stort mer enn noen hundre sykluser fra de. Det er dog en helt annen batteriteknologi, så jeg har egentlig ikke noen forutsetning for å si om Topbands informasjon virker fornuftig. Spør meg igjen om 20 år eller så... Se LINKEN for Gyllings informasjon.

Uansett resultat er dette for min egen del noe av det som står på årets test-liste som jeg er mest spent på. Jeg burde ha testet denne batteriteknologien i båten for lengst, men andre ting har blitt prioritert. Noe av grunnen er kostnaden, kjøp av slike batterier gir vakuum på kontoen. Gylling opererer med en veiledende pris på dette batteriet på hele 3.600,- og det på et batteri på bare 20A.

Men tilbake til testkanditaten. Min tommestokk sier at batteriet er 17,8 cm langt, 7,5 cm bredt og 16,7 cm høyt. Toppen på polene er høyeste punkt, et par millimeter over toppen ellers. Akkurat der skal Topband få et lite minus i margen. Minuset er lite fordi det er svært vanlig at polene er batteriets høyeste punkt, og fordi de stikker så lite opp som de gjør. Men uansett et minus fordi dette gjør at det er lettere å kortslutte batteriet enn dersom polene hadde vært lavere. Dette batteriet er lite, både i vekt, fysiske mål og ampere, men oppgis å kunne levere hele 20 ampere strøm. Det vil si umiddelbart 20 ampere, og det er MYE. Mister du en skiftenøkkel over batteriet så den kommer borti begge polene samtidig vil du sannsynligvis få et aldri så lite fyrverkeri. Jeg har ingen planer om å teste akkurat det dog.

Allerede ved første opplading ble jeg imponert. En ting er å lese spesifikasjoner, det har jeg lang trening i, men å sitte å se på at et batteri oppfører seg som dette under lading er rett og slett imponerende for en elektronikknerd. Batteriet oppgis å kunne ta 30A ladestrøm, mens 20Ah oppgis som maksimal utladning. Første gang jeg lader batteriet startet jeg med en lader som gir 10% av batteriets kapasitet, akkurat slik man skal gjøre med blybaserte batterier. Jeg fulgte med på ladingen både via appen til batteriet, monitoren på laderen og et multimeter. Batteriet tok de stusselige amperene på strak arm. Her to skjermbilder tatt få sekunder etter at jeg satte på laderen første gang:
Basic info

Bildet over viser ladestrøm til venstre og batteriets totale kapasitet til høyre. Under volt ser du en status, i dette tilfellet "Charging" og nederst til høyre en kort "helsestatus" for batteriet. Den halve sirkelen midt på er batteriets kapasitet kontra full lading, i dette tilfellet er batteriet på 49%. SOC er en forkortelse for "State of charge". Den sirkelen kan du sammenlikne med bensinmåleren i bilen, den sier noe om hva du har å gå på.

Bildet under viser neste flik, "U.I.TC info". Hva UITC står for har jeg ikke funnet ut av, men her ser du i det minste spenningen (13,6V), ladestrømmen i bruk (2A), batteriets temperatur (10,1C) og antall sykluser batteriet har vært igjennom (1).
Mer informasjon

Informasjonen i skjermbildene over stemte 100% med laderen og multimeteret. Informasjonen kommer fra batteriets BMS (BMS-Battery managment system) så det skulle bare mangle at den var korrekt. Som elektronikknerd må jeg si at jeg digger muligheten for å få dette opp på mobilen, og som gjerrigknark digger jeg at det betyr at jeg ikke behøver å bruke et eget system for batteriovervåking. Siden jeg også er lat, digger jeg at det sparer meg for å koble opp et batteriovervåkingsssytem og. Mye digg der med andre ord.

Selve blåtann-signalet er ikke særlig sterkt, praktisk rekkevidde ser ut til å være rundt 15 meter. Men det holder i praksis, og er sterkt nok til at jeg kan sitte i stua og sjekke batteristatusen på batteriet i kjelleren. (I et trehus vel å merke.)

Vær obs på at denne typen batterier MÅ lades med egnet lader. Du kan bruke en lader for vanlige bly/syre-batterier (eller AGM), men ikke lader beregnet for Gel-batterier. Vær litt obs på at noen ladere har elektronikk som ikke vil lade batterier som har gått under en gitt spenning, har du en slik lader må du kunne slå av den funksjonen siden dette batteriet har en BMS som gjør at batteriladeren kan oppfatte at batteriet har 0V siden BMSen nettopp kutter strømmen dersom batteriet er tilnærmet tomt. Pass også på god lufting ved lading, siden denne typen batterier kan lades hardt blir laderen din sannsynligvis varm.

Vi kommer tilbake med erfaringer når batteriet har fått skikkelig brukstid. Ikke minst er planen å teste litt hvor lang driftstid man får i praksis med ulik elektronikk.

Alternativer.

Alternativ Energi AS har et litt større alternativ med innebygget BMS som både er velprøvd og relativt billig:
http://www.alternativenergi.no/heter_12volt_-_32ah_lithium_batteri_med_innebygd_bms.html
Det var dette batteriet jeg hadde på handlelisten opprinnelig, men jeg ble såpass fristet av Topbands blåtannfunksjoner at fornuften som tilser mest ampere for kronene ble overstyrt til "mest morro" for pengene.

Litt på siden fant jeg en annen leverandør som er mye billigere enn Gylling:
https://batterionline.no/topband-lithium-batteri-12v-20ah-med-bluetooth-4

EDIT.

Takket være en mail fra Fredrik fikk vi oppklart hva UITC Info står for.

  • U - elektrisk spenning (volt)
  • I - elektrisk strøm (ampere)
  • T - temperatur
  • C - cycle life (sykler)
Det burde jeg egentlig skjønt selv...






2 kommentarer:

  1. Jo detta är mycket spännande ser mycket fram emot hur det fungerar i verkligheten.
    LiPo är ju så mycket bättre på så många områden. Och brandrisken är inte alls så hög som folk vill låta det verka. I praktiken finns ju lipo i alla elektriska prylar och så ofta brinner det inte. vätgasen från et Pb batteri är ju också intressant.

    För den som vill veta mer om inte allt om denna tekniken så finns den informationen på http://batteryuniversity.com

    För maximal prestanda
    Långtidsförvara dem (mer än en vecka) vid storage laddning 3.92V per cell, allså inte fullladdat då detta inverkar negativt på prestandan. Den siffran stämmer ju då inte riktigt för just LiFEPO då denna typen av batteri har högsta spänning per cell på 3.60V, vilket bör leda till att spänningen vid förvaring borde vara kring 3.37V men 3.7 är min egna gissning,
    den intreserade kan se mer om just LIFEPO här http://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion

    Bör då ta 3h att ladda från tomt till fullt. Snabbladdning kortar lifslägnden ordentligt.

    30C anses som för varmt så ha det inte i en svart låda i solen eller nära din inombordare.

    De fungerar inte lika bra när det är kallt ute. syra/bly tappar också effekt men inte lika mycket vid kyla. Man bör inte heller ladda batteriet i kalla eller varma utrymmen

    Vid laddning bör man inte ladda med hög strömstyrka utan 1C



    SvarSlett
  2. för de som inte orkar klicka och leta finns detta att läsa om LiFEPO4

    Lithium Iron Phosphate(LiFePO4)
    In 1996, the University of Texas (and other contributors) discovered phosphate as cathode material for rechargeable lithium batteries. Li-phosphate offers good electrochemical performance with low resistance. This is made possible with nano-scale phosphate cathode material. The key benefits are high current rating and long cycle life, besides good thermal stability, enhanced safety and tolerance if abused.

    Li-phosphate is more tolerant to full charge conditions and is less stressed than other lithium-ion systems if kept at high voltage for a prolonged time. (See BU-808: How to Prolong Lithium-based Batteries). As a trade-off, its lower nominal voltage of 3.2V/cell reduces the specific energy below that of cobalt-based lithium-ion. With most batteries, cold temperature reduces performance and elevated storage temperature shortens the service life, and Li-phosphate is no exception. Li-phosphate has a higher self-discharge than other Li-ion batteries, which can cause balancing issues with aging. Cleanliness in manufacturing is of importance for longevity. There is no tolerance for moisture, lest the battery will only deliver 50 cycles. Figure 9 summarizes the attributes of Li-phosphate.

    Li-phosphate is often used to replace the lead acid starter battery. Four cells in series produce 12.80V, a similar voltage to six 2V lead acid cells in series. Vehicles charge lead acid to 14.40V (2.40V/cell) and maintain a topping charge. With four Li-phosphate cells in series, each cell tops at 3.60V, which is the correct full-charge voltage. At this point, the charge should be disconnected but the topping charge continues while driving. Li-phosphate is tolerant to some overcharge; however, keeping the voltage at 14.40V for a prolonged time, as most vehicles do on a long drive, could stress Li-phosphate. Cold temperature operation starting could also be an issue with Li-phosphate as a starter battery.

    Summary Table
    Lithium Iron Phosphate: LiFePO4 cathode, graphite anode                                                   
    Short form: LFP or Li-phosphate                                                                                                       Since 1996
    Voltages
    3.20, 3.30V nominal; typical operating range 2.5–3.65V/cell

    Specific energy (capacity)
    90–120Wh/kg

    Charge (C-rate)
    1C typical, charges to 3.65V; 3h charge time typical

    Discharge (C-rate)
    1C, 25C on some cells; 40A pulse (2s); 2.50V cut-off (lower that 2V causes damage)

    Cycle life
    1000–2000 (related to depth of discharge, temperature)

    Thermal runaway
    270°C (518°F) Very safe battery even if fully charged

    Applications
    Portable and stationary needing high load currents and endurance

    Comments
    Very flat voltage discharge curve but low capacity. One of safest
    Li-ions. Used for special markets. Elevated self-discharge.

    SvarSlett