Лабораторка, отчёт
Продолжение Лабораторная работа
С наступающим всех, штуковина работает, на новогодних будет версия 2.0
нужно подобрать другой диод и сделать эту штуку менее жопорукой
Продолжение Лабораторная работа
С наступающим всех, штуковина работает, на новогодних будет версия 2.0
нужно подобрать другой диод и сделать эту штуку менее жопорукой
Мы знаем, что Теслы-миллионники реальны, но их владельцы хотя бы раз заменяли в машинах тяговый аккумулятор, а кто-то и два раза. Компания хочет довести живучесть батареи до уровня самой машины.
Канадское отделение компании Tesla подало международную патентную заявку на «диоксазолоны и нитрильные сульфиты в качестве добавок к электролиту для литий-ионных аккумуляторов». Это один из результатов исследовательского проекта, проводимого Теслой вместе с Джеффом Даном и его коллегами в Университете Далхаузи (Канада). Дан построил опытную литиево-ионную ячейку с «монокристаллическим катодом NMC следующего поколения и новым усовершенствованным электролитом», которая в недрах батареи могла бы работать на протяжении миллиона миль. На её компоненты Tesla подала уже ряд заявок.
Глава Теслы Илон Маск недавно говорил, что сам седан Model 3 уже рассчитан на миллион миль работы, а его батареи — примерно на 300–500 тысяч миль (482–804 тысячи км).
Химия батарей NMC подразумевает катод, содержащий соединения никеля, марганца и кобальта. Многие автопроизводители применяют ячейки NMC с разными вариациями состава. У Теслы (именно в электрокарах) пока в ходу катоды другого вида — NCA (никель, кобальт, алюминий). По неофициальным данным, ячейки NMC будут использоваться в Теслах Model 3 для рынка Китая, сообщает издание Electrek. Сами машины и батареи для них будут локализованы на заводе Gigafactory 3 в Шанхае.
Данные по эксплуатации давно выпущенных Тесл говорят, что их аккумуляторы нормально функционируют по меньшей мере 160 000 миль (257 000 км) с потерей порядка 10% первоначальной ёмкости за этот период.
Новые добавки к электролиту, увеличивающие срок службы литиевого аккумулятора, по данным Теслы, не слишком дороги и могут являться выгодной альтернативой иным ингредиентам, которые производители аккумуляторных ячеек уже применяют или пробуют использовать в целях повышения долговечности. Не вполне ясно, успеет ли Тесла и её партнёры превратить данную патентную «химию» в массовую технологию в новом году. Так или иначе, но именно на 2020-й Маск анонсировал появление аккумулятора, рассчитанного на миллион миль срока службы.
Источник: https://www.drive.ru/news/tesla/5e05ce44ec05c4425e00002a.htm...
Краткое содержание для ЛЛ: периодически контролируйте и вовремя меняйте батареи в своих ИБП, чтобы не допустить порчи имущества и пожара (рекомендуют менять АКБ раз в 2-3 года). У меня всё обошлось, но последствия могли быть гораздо хуже.
Сегодня случилась неприятная ситуация. Вышел утром в зал, почуствовал запах, похожий на запах при резке металла болгаркой. Минут 40 тупил, не мог понять откуда: думал, с подъезда натянуло, там как раз меняли трубы по стояку у соседей.
Потом краем глаза заметил лёгкий дымок из отсека с батареями ИБП, и всё стало на свои места. Но сначала немного предыстории.
У меня дома трудится Ippon Smart Winner 2000, вот такой.
В правом корпусе на фото находится электроника, в левом - 4 АКБ стандартного размера (12В 7.0-7.2А). ИБП в целом хорош по характеристикам, но сама серия Winner с инженерной точки зрения не очень удачная: электроника ИБП горячая, при обычной работе от сети греется примерно до 55-60 градусов внутри, сушит электролиты и АКБ (в младших моделях они расположены рядом).
Первый мой ИБП был SmartWinner 1000, там только 2 батареи и расположены в одном корпусе вместе с электроникой. Отработал он примерно года 3-4, пока в нём не взорвались силовые ключи и погорели дорожки дальше по плате, т. е. проблема была серьёзная. Чинить не стал, взял взамен Winner 2000.
В один прекрасный момент и он перестал работать. Полез читать форумы, оказалось типовая проблема - на плате "дежурки" из-за высокой температуры сильно грелись электролиты, которые со временем высохли. Возможно, с тысячным была похожая ситуация, но с другим исходом.
В итоге двухтысячный починил, и следуя советам форумчан вырезал в корпусе круглое отверстие под дополнительный вентилятор, который никогда не выключается. Температура внутри стала нормальной: трансформатор около 40 градусов, остальная электроника околокомнатной температуры. Заменил батареи на CSB HR1234W (хорошие, но относительно дорогие). Они честно отработали в бесперебойнике почти 5 лет в режиме 24/7. Причём во время последних отключений света вполне бодро тянули комп минут 40-50, пока не было света (на более долгий срок не отключали, а специально тесты не устраивал). Вероятно, предел был где-то чуть больше часа, судя по индикаторам.
Но сегодня утром оно наконец поломалось. Скорее всего в одной из батарей случилось короткое замыкание, и 58 вольт зарядного напряжения пошли на меньшее сопротивление, ток возрос, из-за чего начался интенсивный разогрев батарей. За какое-то время они нагрелись примерно до 70 градусов, закипел электролит, их раздуло и всё потекло вниз с последующим нагревом
Из убытков: сильно деформированный пластик корпуса батарейного отсека и 3200 р. на 4 новых самых дешевых SVEN, которые планирую погонять год-полтора и заменить вместе с ИБП.
Пришлось долго проветривать, вонь выветрилась к концу дня; электролит оттёр почти без последствий для поверхностей.
Вот результат моего недосмотра (так сказать, батареи курильщика :)
Я сталкивался со многими ИБП и умершими в них аккумуляторами, но такую жесть увидел впервые. Обычно аккумуляторы просто теряют ёмкость со временем, бесперебойник не тащит комп и всё мирно решается заменой батарей.
Очень повезло, что в это время был дома. Скоро новый год, планируем поездку на отдых примерно на 3 недели. Комп никогда не выключаю, т. к. это сервер, плюс я работаю за ним удалённо. При таком раскладе вполне мог быть пожар, если бы это хозяйство поработало без присмотра ещё десяток-другой часов.
Для себя выводы сделал, после приезда сделаю плату мониторинга температур аккумуляторов и самого ИБП, чтобы она оперативно сигнализировала в telegram о нештатных ситуациях. Может быть прикручу туда ещё какой-нибудь датчик дыма для верности. Но это уже тема для другого ресурса :-)
В общем, следите за своей техникой. Иногда она может преподнести неприятные сюрпризы.
И вовремя меняйте АКБ в ИБП
Столкнулся я тут с проблемой, что нужно было подобрать аккумуляторную батарею для мощного светодиодного фонарика.
Предыдущая готовая аккумуляторная батарея с оранжево-желтого ресурса быстро погибла, причем проработала она совсем немного.
Покупать новую батарею у наших продавцов было просто разорением. Можно было бы отдать денежку за услугу сборки (читай как «купить собранную батарею»), но сколько я не искал готовую собранную батарею –то нужных характеристик нет, то используют самые дешевые и поганые элементы, которые дохнут за пару месяцев (а берут за них наши умельцы как за оригинальные элементы от Samsung).
Все мысли пришли к тому, что нужно сделать батарею самому. Благо навыки для этого есть.
Если вы уже собирали батарею самостоятельно, то смело закрывайте эту статью :)…Ничего нового вы тут уже не найдете. Но если делаете аккумулятор первый раз в жизни, то читайте дальше, информация обязательно пригодится.
Речь пойдет про Li-ion аккумуляторы. Правда используемая логика подойдет и при сборке батарей любой химии.
Как устроено большинство аккумуляторных батарей?
Все они состоят из элементов, которые объединены в ячейки, а ячейки собраны в готовую аккумуляторную систему.
Ячейка – это несколько параллельно соединенных элементов.
Для того, чтобы получить требуемые характеристики, нужно поиграть со смешанным соединением проводников (использовать параллельные и последовательные соединения) с целью получить нужные значения.
Элементы в данном случае (в случае li-ion аккумулятора) – это банки 18650. Каждая банка обладает характеристиками.
Она имеет ёмкость, допустимый ток разряда и вольтаж. Ёмкость и вольтаж элемента всегда указаны на самой банке (элементе). Но вот допустимые разрядные токи обычно не указаны и зависят от типа элемента. Обычно если изделие не совсем «паленое», эта информация есть в подробных характеристиках.
Если вы работаете с Li-ion аккумулятором, то допустимый разрядный ток – это два значения ёмкости элемента.
Лучше выдерживать примерно 1,7 от значения емкости. Например, если емкость одной банки составляет 1700 мАч, то разряжать её можно примерно на 2,9 А. Важно, чтобы именно такие разрядные токи приходились на один элемент. Правда существуют и элементы с высокими токами разряда, но это отдельная песня.
Параметр этот зависит от химии аккумулятора и если бы вы использовали кислотно-свинцовый аккумулятор, то там эти цифры значительно выше. У литий-железофосфатных тоже другое значение. Но вернемся к нашим баранам.
Вы уже узнали, что одна банка вашего аккумулятора имеет емкость пусть 1700 мАч и способна выдавать 3,7 В. Нужно понять, как объединить эти элементы в систему и сколько нужно элементов.
Количество элементов определяется исходя из необходимой мощности батареи и допустимых разрядных токов на один элемент.
Давайте разберем всё это на простом примере.
Предположим, что есть у нас некоторый мнимый потребитель, мощность которого составляет 100 Вт, а для работы ему нужно 24 Вольта. Эти характеристики обычно указаны на корпусе самого объекта, который нужно запитать.
Рассчитываем батарею
Вспомним, что такое параллельное и последовательное соединения проводников. (Если забыли, то был у меня урок на этот счёт)
При параллельном соединении U = U1 = U2 и I = I1 + I2, а при последовательном всё наоборот.
Ещё нужно помнить формулу расчёта электрической мощности P = U*I.
Известно, что наш потребитель кушает 100 Вт и работает при 24 В.
1. Сила тока, которую нам нужно обеспечить в цепи составляет 100 Вт / 24 В = 4,2 Ампера (I = P/U). Дальше известно, что каждый элемент даёт нам по 3,7 В.
Чтобы выйти на нужные значения по напряжению, мы сначала должны «раскидать» 24 Вольта по элементам.
2. Очевидно, что элементы по 3,7 Вольта нужно соединять последовательно, чтобы выйти на суммарный показатель. Ведь при последовательном соединении напряжения складываются.
Соедини мы их параллельно, общее напряжение батареи составило бы всего 3,7 В. Этого недостаточно.
Сколько нужно раз взять по 3,7 В, чтобы получить 24 Вольта?
Разделим 24 В (рабочее напряжение нашего потребителя из примера, смотрим его на корпусе устройства)/ 3,7 В (напряжение нашего элемента).
Получили 6,5. Округлим до 7.
Итак, нужно соединить 7 элементов по 3,7 В последовательно, чтобы обеспечить вольтаж.
3. Теперь нужно "проверить емкость".
Известно, что каждый элемент может отдавать 1,7 А в течение одного часа.
Значит, в батарее с 7 последовательно соединенными элементами мы имеем силу тока 1,7 А. Ведь элементы соединены последовательно, а значит I=I1=I2.
Наш потребитель кушает 4,2 ампера в час (нашли значение в пункте 1).
Время работы имеющейся аккумуляторной системы сейчас составит 1,7 ампера/ 4,2 ампера = 0,4 часа. Маловато будет. Да и разрядный ток на один элемент сейчас составляет 2,47, что на 0,47 больше, чем две емкости одного элемента. Банки будут сами себя губить.
4. Добавим в нашу сборку дополнительно к каждому последовательно соединенному элементу по одному параллельному элементу.
Образуем бОльшую ячейку.
Что получаем? Напряжение на выходе ячейки постоянное, а вот емкость подрастает. Теперь каждая ячейка отдает вместо 1,7А*ч по 1,7 * 2 = 3,4 А*ч.
Проверим время работы такого аккумулятора с нашим стоваттным потребителем.
3,4 А / 4,2 А = 0,8 часа.
Уже интереснее. Проверим, не убьются ли элементы.
4,2 А разделим на 3,4 А = 1,23 А. Сравниваем с емкостью одного элемента – у нас 1,7 А*ч, а получили 1,23 А.
Замечательно. Элементы проживут долго, так как мы не вышли за границу 2С.
5. Остается подогнать значение под нужное время работы. Делается это также. Добавляем в каждую ячейку параллельную банку. Можно заложить в расчёт хоть 500 часов автономной работы :) Только аккумулятор будет заряжаться 300 лет и весить 500 кг.
Соединение элементов
После расчёта батареи и приобретения всех нужных элементов, нужно собрать аккумулятор.
На производстве элементы Li-ion аккумулятора соединяются с помощью специальной никелевой ленты. Мы же обойдемся обычным паяльником :)…
Банки аккумулятора можно смело спаивать друг с другом, используя обычные соединительные провода. Очень важно не перегревать элементы при пайке. Для быстрого и качественного их соединения уместно использовать паяльный флюс для алюминия.
Бытует мнение, что паяные аккумуляторы долго не служат. Но на своем опыте могу подтвердить обратное. Главное следить за температурой при пайке и прикасаться к торцам аккумулятора на самое минимальное время.
Сами же банки можно соединить любым удобным способом. Китайцы любят, например, закатывать всё в термоусадку и заливать по уши термоклеем.
Плата BMS
Все аккумуляторные батареи из Li-ion элементов имеют контроллер заряда-разряда. Он называется плата BMS (Battery Monitoring System).
Её нужно купить отдельно, ориентируясь на характеристики нашего потребителя и химию аккумуляторов. В характеристиках всегда указан информация о максимальном количестве ячеек, с которыми плата сможет работать, максимальных разрядных токах, предельной мощности и вольтаже системы.
Плата позволит управлять зарядом вашей аккумуляторной системы и контролировать её разряд.
Сажаем её на вход аккумулятора и на каждую ячейку вешаем балансиры (это устройство для равномерного заряда всех ячеек. Выходы на них отмечены на плате. Нужно просто соединить каждую ячейку проводом с платой BMS) .
Ещё бывают платы BMS, интегрированные прямо в элементы аккумулятора. Такие элементы называют защищенными. Если в элементе уже есть плата BMS, то "общая" плата не нужна. Важно, чтобы BMS была в каждом элементе.
Заряжать полученную систему мы будем тем зарядником, который остался у нас от старого аккумулятора. Ну а если батарея новая, то проверьте мощность зарядника и допустимый ток заряда батареи. Напряжение выбираем по напряжению вашей батареи.
Таким образом, мы собрали аккумулятор из отличных элементов и сэкономили деньги. Помимо этого, наш аккумулятор гораздо лучше подходит под конкретные задачи. Надеюсь, статья будет полезна :).
Ну и напоследок видео по этому вопросу.
Работаю продавцом сотовых аксессуаров.
Как-то на днях заходил мужик, купил батарейку для своего старенького смартфончика довольно таки дорогую.
У него с собой телефона этого не было, но было фото, по которому я со ориентировался и подобрал нужную батарейку.
Перед продажей я его предупредил, что батарейка запечатана и перед использованием нужно полностью ее скрыть, пакетики снять.
Все хорошо. Проходит пару дней, и вижу его, идет с конца длинного коридора и орёт матом на весь ТД.
Подойдя к моему отделу я разобрался в его негодование, далее диалог:
- ТЫ! Чертов обманщик, все вы одинаковы, лишь бы народ обмануть! Подсунул мне не рабочую батарейку и т.п.! Я к тебе с другого конца города приехал, верни мне мои деньги.
(Хорошенько выслушав) я беру его батарейку, и замечаю маленькую пломбу, которую он не снял. Молча снимаю пломбу и вставляю в телефон, который он положил на витрину. Зажимаю кнопку и экран магически включается!
Его лицо в этот момент было нечто)) примерно такое... О_О
Стыдливо попросил прощения и тут же скрылся с рабочим телефончиком с моих глаз.
На фото похожая пломба, только уже чуток откленная
Согласно анализу Боннского института рыночных и экономических исследований EuPD Research, по итогам текущего года ожидается существенный рост рынка домашних систем накопления энергии (СНЭ) в ФРГ.
В первом полугодии 2019 г рынок вырос на 15% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Было установлено 28900 систем, сюда относятся как новые , так и обновление оборудования.
Такие факторы как рост цен на электроэнергию для домохозяйств, многочисленные региональные программы субсидий для домашних СНЭ, а также падение цен на фотоэлектрические системы и накопители, оказывают положительное влияние на развитие домашнего хранения электроэнергии.
В качестве фактора указывается и рост числа электромобилей. Накопители поддерживают домашнюю зарядку машин.
EuPD Research прогнозирует, что в 2019 году в ФРГ будет установлено 60500 домашних СНЭ. В 2018 году число новых установок составило 45 тысяч.
Среди производителей домашних накопителей энергии в ФРГ лидирует Sonnen с долей 19,6%, за ним следуют BYD и LG Chem (по итогам первого полугодия 2019 г). В 2018 Sonnen также занимал первое место с долей
На европейском рынке Sonnen также является лидером с долей 18,4%. За ним следуют LG Chem и BYD.
И в ФРГ, и на европейском рынке одни и те же компании образуют пятерку лидеров. Помимо вышеназванных в неё входят две немецкие марки E3/DC в SENEC.
Год назад в Германии отмечалась установка 100-тысячного домашнего накопителя энергии. В соответствии с Планом развития сетей (Nertzentwicklungsplan) Федерального сетевого агентства на период 2019-2030, к 2030 году установленная мощность домашних систем хранения энергии в Германии составит 6,5-10,1 ГВт.
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Если заменить графитовый анод литий-ионной батареи на кремниевый, можно повысить емкость аккумулятора примерно в десять раз. Но во время зарядки кремний разбухает и может повредить внутренности батареи. Стартап Advano придумал, как обойти эту проблему.
Во время зарядки обычной литий-ионной батареи ионы лития не вызывают никаких химических изменений в графитовом аноде. Другое дело — кремний: в сочетании с литием он образует силицид лития, объемный сплав. Многие компании пытаются обойти эту проблему, настроив микроструктуру кремниевых слоев или частиц. Этим заняты Sila Nanotechnologies, Enovix, XNRGI. Все они начинают с газообразной или жидкой формы и пытаются вырастить совершенный материал для анода.
Стартап Advano из Нового Орлеана применяет обратный подход. Его суть — в производстве кремниевых частиц — не безупречных, но достаточно качественных и при этом в больших объемах. Затем материал уменьшают в размере. Процесс получается не такой контролируемый, зато бесконечно масштабируемый, пишет Spectrum.
Масштаб — важный параметр в производстве материалов, а технология Advano уже позволяет производить тонну продукции в год.
После завершения строительства фабрики объемы повысятся в десять раз, и основатели утверждают, что готовы выдавать тысячи тонн продукции. Этого должно хватить на 5 ГВт*ч батарей.
Сырье, которое использует Advano, это углеродная матрица с микронными частицами кремния внутри. Под действием химических веществ волокна карбида кремния начинают расти из каждой частицы, создавая нечто вроде пушка на поверхности, который обеспечивает механическую защиту.
Такой порошок можно наносить на графитовый анод в любой концентрации. Чем она выше, тем выше будет емкость.
Производителям батарей нужны разные соотношения емкости, срока службы и безопасности, и все это может обеспечить материал Advano. Например, если нужно, чтобы аккумулятор держал 1000 циклов заряда и разряда, не требуя охлаждения, кремний может составлять до 15% анода. Но иногда нужно всего 250 циклов, тогда можно добавить до 70% кремния и больше.
В прошлом году шведские ученые разработали сплав SiliconX, состоящий из кремниевых наночастиц и секретного материала. Изготовленные из него аноды повышают емкость литий-ионных батарей в пять раз.