Хорошо продуманная конструкция литиевой батареи 24 В имеет жизненно важное значение для промышленность и коммерческих приложений. Растущий спрос на литий-ионные аккумуляторы Подчеркивает их важность в таких секторах, как электромобили и возобновляемая энергетика. Модульные и масштабируемые конструкции демонстрируют, как современные аккумуляторы отвечают разнообразным эксплуатационным требованиям. Создание индивидуальных аккумуляторных блоков обеспечивает значительные преимущества. Вы можете добиться экономической эффективности, сократив капитальные затраты в пять раз на ГВт·ч, ускорить производство до 25% и получить гибкость для производства различных конфигураций на одной линии. Учет конфигурации и безопасности гарантирует оптимальную производительность аккумулятора, отвечая вашим конкретным требованиям.
Основные выводы
Изготовление собственного литиевого аккумулятора на 24 В может сэкономить немало денег. Самодельные аккумуляторы стоят в три раза меньше готовых.
Правильный выбор схемы подключения — последовательной или параллельной — важен. Он помогает аккумулятору обеспечить необходимое напряжение и мощность.
Установка мощной системы управления аккумулятором (BMS) крайне важна. Она обеспечивает безопасность, сбалансированность и длительный срок службы аккумулятора.
Часть 1: Базовая конструкция и варианты конфигурации для литиевой батареи 24 В
1.1 Выбор и конфигурация химии клетки
Проектирование литиевого аккумулятора напряжением 24 В подразумевает выбор химического состава, соответствующего конкретным потребностям применения, балансирующего плотность энергии, безопасность и долговечность.
Литий-ионный (литий-ионный):
Напряжение на ячейку:
Номинальное напряжение: 3.6–3.7 В (зависит от химического состава, например, NMC, LCO).
Полностью заряженный: 4.2 В; разряженный: 2.8–3.0 В (на элемент).
Преимущества:
Высокая плотность энергии, умеренный циклический ресурс (500–2,000 циклов), подходит для компактных устройств, таких как портативная электроника.
Недостатки бонуса без депозита:
Температурная чувствительность (склонность к тепловому выходу из строя при повреждении или перезарядке), старение при хранении (разрушаются быстрее при хранении в полностью заряженном состоянии), умеренная безопасность (требует строгого надзора со стороны BMS по сравнению с LiFePO4).
Конфигурация:
Требуется 7 ячеек (например, 3.6 В на ячейку), соединенных последовательно (7S), для достижения номинального напряжения 25.2 В (ближе к системам 24 В).
LiFePO4 (литий-железо-фосфат):
Напряжение на ячейку:
Номинальное напряжение: 3.2 В.
Полностью заряженный: 3.65 В; разряженный: 2.5 В (на элемент).
Преимущества:
Превосходная термостабильность, увеличенный срок службы (2,000–5,000 циклов) и повышенная безопасность эксплуатации (меньшая склонность к тепловому пробою). Низкий саморазряд (~2–3% в месяц), идеально подходит для длительного хранения. Номинальное напряжение: ~3.2 В на элемент.
Недостатки бонуса без депозита:
Более низкая плотность энергии (~100–180 Вт⋅ч/кг по сравнению с литий-ионными аккумуляторами до 300 Вт⋅ч/кг), больший вес и объем при той же емкости по сравнению с литий-ионными.
Конфигурация:
Для достижения напряжения 8 В требуется 8 последовательно соединенных ячеек (25.6S). Идеально подходит для промышленного и автомобильного применения.
LiPo (литий-полимерный):
Напряжение на ячейку:
Номинальное напряжение: ~3.6 В (аналогично Li-ion).
Полностью заряженный: 4.2 В; разряженный: 3.0 В (на элемент).
Преимущества:
Гибкая упаковка для изготовления изделий нестандартной формы, лёгкая. Номинальное напряжение: ~3.6 В.
Недостатки бонуса без депозита:
Более низкая плотность энергии, чем у Li-ion (но лучше, чем у LiFePO4), чувствительность к физическим повреждениям (например, проколам, вздутию), более короткий срок службы (~300–500 циклов при 80% глубине разряда).
Конфигурация:
Для достижения номинального напряжения 7 В требуется 7 ячеек последовательно (25.2S).
Сравнение конфигураций
Параметр | ЛиФеПО4 (8С) | Литий-ионный (7S) | LiPo (7S) |
|---|---|---|---|
Напряжение | 25.6V | 25.9V | 25.9V |
Плотность энергии | Низкое (~100–180 Вт·ч/кг) | Высокая (до 270 Вт·ч/кг) | Умеренный (~150–200 Вт·ч/кг) |
Типичный вариант использования | Долгосрочный, высокобезопасный | Портативный, высокоэнергетический | Пользовательский, мощный |
Жизненный цикл | 2,000–5,000 циклов | 500–2,000 циклов | 300–500 циклов |
Понимание химических характеристик аккумуляторных элементов Large Power поможет вам выбрать и спроектировать подходящий аккумуляторный блок на 24 В.
1.2 Последовательно-параллельная конфигурация вашей конструкции литиевой батареи 24 В
Проектирование Литиевый аккумулятор 24 В требует тщательного планирования последовательного и параллельного соединения ячеек для достижения желаемого напряжения, емкости и выходной мощности. Последовательные соединения определяют напряжение батареи, а параллельные соединения — емкость и допустимую силу тока. Тщательно сбалансировав последовательно-параллельные конфигурации с потребностями приложения, вы сможете оптимизировать литиевый аккумулятор напряжением 24 В для повышения эффективности, безопасности и долговечности.
Для создания номинальной системы 24 В (взять Литий-ионный В качестве примера) :
Расчет серии:
Номинальное напряжение на элемент: 3.6–3.7 В (для консервативной конструкции используйте 3.6 В).
Требуемые ячейки последовательно (S):
Номинальное напряжение: 7×3.6V=25.2V7×3.6V= 25.2V (стандарт для систем 24 В).
Напряжение при полной зарядке: 7×4.2V=29.4V7×4.2V= 29.4V.
Расширение емкости (параллельное):
Параллельные соединения (P) увеличивают емкость (Ач).
Пример:
7S2P = 7 ячеек последовательно + 2 параллельно.
Если каждая ячейка имеет емкость 3 А·ч, общая емкость = 2×3Ач=6Ач.
Общая энергия: 25.2В×6Ач=151.2Втч.
Хотя решения для самостоятельной сборки обеспечивают последовательно-параллельную конфигурацию, для обеспечения производительности и мощности вашего оборудования требуется тщательное планирование. Large Power расширяют возможности ваших литиевых аккумуляторных батарей напряжением 24 В, делая их предпочтительным выбором для предприятий, ищущих индивидуальные решения.
1.3 Учет дополнительных компонентов конструкции: механическая конструкция, требования к току и мощности
Механическая прочность и точное соответствие требованиям по мощности одинаково важны для обеспечения безопасности, долговечности и производительности.
Рекомендации по механическому проектированию
Дизайн жилья:
Выбор материала:
Используйте огнестойкие пластмассы (например, смеси АБС+ПК) или металлические корпуса (алюминий для легкого веса, сталь для прочности) для сдерживания тепловых явлений и противодействия ударам.
Для LiPo-аккумуляторов необходимы полужесткие корпуса с устойчивыми к проколам слоями (например, каптоновая лента).
Защита окружающей среды:
Выбирайте корпуса с классом защиты от пыли и воды (например, IP65 для наружных солнечных батарей, IP67 для использования в морских условиях). Для литиевых аккумуляторов 24 В используйте резиновые опоры или пенопластовые прокладки.
Расположение и расстояние между ячейками:
Цилиндрические элементы (например, 18650):
Разместите в жестких модулях с держателями ячеек или сотовыми лотками, чтобы исключить перемещение.
Оставляйте зазоры 1–2 мм между ячейками для циркуляции воздуха и компенсации теплового расширения.
Призматические/мешковые клетки:
Для лечения отёков используйте компрессионные пластины или приспособления (обычно встречаются в LiFePO4 и LiPo).
Для равномерного распределения тепла используйте между ячейками теплопроводящие прокладки.
Понимание этих составляющих затрат поможет вам эффективно распределять ресурсы и проектировать аккумуляторную батарею, которая будет сочетать в себе производительность и бюджет.
Требования к току и мощности
Анализ текущего спроса:
Непрерывный ток:
Рассчитывайте на основе пиковой потребляемой мощности устройства (например, 30 А для двигателя электровелосипеда).
Убедитесь, что элементы и BMS могут выдерживать этот ток без перегрева (например, элементы LiFePO4, рассчитанные на 1C–3C).
Пиковый ток:
Учитывайте кратковременные скачки напряжения (например, 100 А при запуске электроинструмента) и выбирайте элементы с высокими импульсными характеристиками (например, LiPo при 50 °C).
Определение мощности:
Энергия (Втч):
Общая энергия = Номинальное напряжение × Емкость (например, 25.6 В × 20 А·ч = 512 Вт·ч для солнечного накопителя).
Оценка времени выполнения:
Время работы (часы) = Общая энергия (Вт·ч) ÷ Средняя потребляемая мощность (Вт).
Благодаря сочетанию механической прочности и точного управления мощностью литиевый аккумулятор напряжением 24 В может обеспечить надежную работу в самых разных приложениях: от портативной электроники до промышленных систем.
Понимая эти параметры конфигурации, вы сможете спроектировать литиевый аккумулятор напряжением 24 В, который будет соответствовать вашим конкретным требованиям по напряжению и емкости, обеспечивая при этом оптимальную производительность и безопасность.
Часть 2: Безопасность и оптимизация производительности
2.1 Выбор высококачественных компонентов для обеспечения безопасности
Выбор высококачественных компонентов крайне важен для обеспечения безопасности и надежности вашего аккумулятора. Строгие методы контроля качества помогают своевременно выявлять потенциальные проблемы и поддерживать стабильную производительность. Эти методы включают в себя тестирование материалов, тестирование ячеек и оценку совместимости модулей.
Практика обеспечения качества | Описание |
|---|---|
Строгие протоколы тестирования | Выявляет и устраняет потенциальные проблемы на ранних этапах, повышая безопасность. |
Испытание материалов | Гарантирует, что материалы аккумуляторных элементов соответствуют стандартам качества. |
Тесты на старение | Имитирует долгосрочные эффекты для оценки долговечности и ухудшения характеристик. |
Высококачественные компоненты снижают риск теплового разгона и продлевают срок службы аккумуляторной батареи. В промышленных условиях инвестиции в надёжные материалы и протоколы испытаний обеспечивают стабильную работу и минимизируют время простоя.
Tип: Отдавайте приоритет компонентам, прошедшим испытания на старение, чтобы гарантировать их долговечность в тяжелых условиях.
2.2 Предотвращение перезаряда и чрезмерного разряда
Предотвращение перезаряда и переразряда критически важно для обеспечения безопасности и эффективности аккумулятора. Передовые механизмы, такие как точный контроль порогового напряжения и многоуровневая аппаратная защита, защищают от этих рисков.
Механизм | Описание |
|---|---|
Точный контроль порога напряжения | Контролирует напряжение ячеек в режиме реального времени, прекращая зарядку при превышении пороговых значений. |
Многоуровневая аппаратная защита | Включает управление МОП-транзисторами и аппаратные предохранители для изоляции неисправностей в ненормальных условиях. |
Управление порогом градуированного напряжения | Управляет уровнями мощности, предотвращая чрезмерную разрядку, продлевая срок службы батареи благодаря энергосберегающим режимам. |
Проект уличного освещения DeltaS в Саудовской Аравии продемонстрировал эффективность этих мер. В экстремальных условиях уровень отказов аккумуляторной системы составил менее 0.3%, что значительно ниже среднего показателя по отрасли. Это подчёркивает важность надёжных систем управления аккумуляторными батареями (BMS) для предотвращения перезаряда и переразряда.
Внимание: Внедрение технологии адаптивного пробуждения может дополнительно повысить эффективность за счет снижения потребности в техническом обслуживании.
2.3 Внедрение надлежащей вентиляции и управления температурным режимом
Эффективная вентиляция и терморегулирование предотвращают перегрев и обеспечивают стабильную работу в любых условиях. Вентиляционные механизмы снижают рост внутреннего давления, продлевая срок службы литий-ионных аккумуляторов.
Заполнитель | Влияние на эффективность | Выход энергии |
|---|---|---|
Повышенная надежность | Стабильный разряд | |
Улучшенная точность | Постоянная сила | |
Уменьшение накопления тепла | Длительные циклы |
Исследования показывают, что поддержание температуры аккумулятора в диапазоне от 25 до 40 °C оптимизирует выходную мощность и минимизирует снижение ёмкости. Системы с тепловыми трубками улучшают равномерность температуры, повышая плотность энергии и продлевая срок службы аккумулятора. Эти системы особенно полезны для электромобилей, где эффективное управление температурой увеличивает запас хода и производительность.
Заблокировать цитату: Эффективное рассеивание тепла, обеспечиваемое системами тепловых трубок, значительно увеличивает срок службы аккумуляторов и производительность зарядки, что делает их незаменимыми для приложений с высокими требованиями.
Внедрив надлежащие решения по вентиляции и терморегулированию, вы можете обеспечить безопасность и надежность вашего аккумуляторного блока даже в сложных условиях.
При создании литиевого аккумулятора напряжением 24 В необходимо тщательно продумать стоимость, конфигурацию и безопасность. Надлежащее обслуживание, высококачественные материалы и соблюдение передовых практик гарантируют надежность. Тщательное планирование и меры безопасности защищают ваши инвестиции и повышают эксплуатационную эффективность.
Tип: Отдайте приоритет соблюдению нормативных требований и всестороннему тестированию для достижения показателей безопасности и завоевания доверия клиентов.
FAQ
1. Какова идеальная рабочая температура для литиевого аккумулятора напряжением 24 В?
Идеальный диапазон рабочей температуры — от 25°C до 40°C. Этот диапазон оптимизирует производительность, минимизирует деградацию и обеспечивает долговечность аккумулятора в различных условиях эксплуатации.
2. Как выбрать правильную систему управления батареями (BMS)?
Выберите систему управления аккумуляторными батареями (BMS), соответствующую напряжению и ёмкости вашего аккумулятора. Обратите внимание на такие функции, как мониторинг в режиме реального времени, обнаружение неисправностей и управление температурой для повышения безопасности и эффективности.
Совет: для получения профессиональных рекомендаций по конфигурации аккумуляторов посетите сайт Large Power.
3. Можно ли использовать разные типы литиевых элементов в одном аккумуляторе?
Нет, использование разных типов литиевых элементов может привести к дисбалансу и угрозе безопасности. Всегда используйте элементы с идентичными характеристиками, чтобы обеспечить стабильную работу и предотвратить потенциальные сбои.
