自分でLiFePO4バッテリーを作ることでさらに多くのお金を節約しましょう!
LiFePO4バッテリーのDIYガイドは、高品質なLiFePO4バッテリーのプロジェクトを検討している初心者の理想的なスタート地点です。
LiFePO4バッテリーは、DIYを検討し、品質の高いリチウムイオンバッテリープロジェクトを作りたいと考えている人にとって理想的なスタート地点です。LiFePO4バッテリーの基本を学び、この豊富でクリーンなエネルギー源を自宅に取り入れるためのヒントを得ましょう。DIYバッテリープロジェクトに着手する前に、以下の点を知っておくべきです。
リチウム鉄リン酸塩(LiFePO4またはLFP)は、主流のリチウムイオン(Li-Ion)充電式バッテリーの中で最も安全なタイプです。従来のコバルトベースのリチウムイオンバッテリーと比較すると、高出力、高速充電、軽量、長寿命といった利点があります。また、このバッテリーには優れた安全性があり、極端な条件下でも爆発しません。LiFePO4バッテリーは、正極にLiFePO4、負極にグラファイトを使用しており、その名義電圧は3.2Vです。ちなみに、鉛蓄電池の名義電圧は2.1Vであり、多くの場合、LiFePO4バッテリーは鉛蓄電池の完璧な代替品となります。
現在、LiFePO4電池には3つの一般的な形状があります:円筒形、角型、およびポケット型です。電池の形状によって性能に一定程度の影響があります。現在、最も適しているのはDIY愛好家向けの角型LiFePO4電池で、性能と操作の難易度の両面で非常に適しています。
LiFePO4バッテリーの利点は多数あります:
1. 最大15年間の耐用年数と8000回以上のサイクルに対応しています。
2. 軽量で小型サイズ。
3. 時間あたりの総コストが低い。
4. 高速充電・放電をサポート。
5. 80% DOD以上の放電が可能。
6. 自己放電率が低い。
7. 非常に環境に優しく、安全であり、メンテナンスもほとんど必要ない。
8. 高温性能が保証されている。
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I. 正極材料 -- 磷酸鉄リチウム (LiFePO₄)
電池のエネルギー密度、高温抵抗、サイクル寿命に関する考慮事項
II. 負極材料 -- グラファイト (C)
リチウムイオンの挿入チャネルを提供し、電池の充放電速度と低温性能を決定します。
III. 電解液 - LiPF₆溶液
リチウムイオンを伝導し、電池の内部抵抗、倍率特性、保存寿命に影響を与えます。
IV. 分離膜 - ポリオレフィンマイクロ多孔膜
正極と負極を分離し、リチウムイオンの通過を許可し、熱シャットダウン機能を持っています。
V. バッテリーマネジメントシステム (BMS)
電圧/電流/温度モニタリング: 精度 ±0.5% (電圧), ±1% (電流)。
均等化制御:単体電圧差 <5mV。
故障保護:過充電(>3.65Vカットオフ)、過放電(<2.0Vアラーム)。
VI. ケースおよび封止プロセス
方形アルミニウムケース、円筒形鋼ケース、ソフトカバーアルミニウムプラスチックフィルム。
基本的な接続方法は2種類あります:
I. 一種の接続はシリーズ(S)です。
異なる2つのバッテリーの正極と負極を接続することをシリーズ接続といいます。その結果、バッテリーパックの電圧が上がり、容量は同じままになります。
II. もう一つは並列(P)です。
異なる2つのバッテリーの正極同士を並列に接続します。その結果、バッテリーパックの容量が増え、電圧は一定となります。
もちろん、純粋な直列接続と並列接続は小型のLiFePO4バッテリーパックにのみ適用され、大型のLiFePO4バッテリー機器は通常直列と並列の両方の接続を持っています。異なるバッテリーを混ぜるのは推奨されません。バッテリーを混ぜる場合、化学的特性と電圧が同じである必要があります。一部の極端な方法はベテラン電気技師だけが掌握でき、初心者は模倣すべきではありません。
リン酸鉄リチウム電池のバランス調整と圧縮はプロセスの中でも非常に重要な部分です。
バッテリーのバランス調整の目的は、各セル間の充電状態を均一にし、全体のバッテリーパックの性能の一貫性を確保することです。これにより、パックはより長期間にわたり性能を維持し、より安全に動作します。通常、バッテリーのバランス調整は手動またはバランサを使用して行うことができます。
第1章 準備
バッテリー芯: 大手工場のリチウム鉄リン酸バッテリー芯を選ぶ必要があり、容量と抵抗に分ける必要があります(電圧差 <0.05V、内部抵抗差 <5mΩ)。
保護基板: 一致する電圧/電流(例:12Vの場合は4シリーズを選択、電流 > デバイスピーク)、均等化が必要です。
ツール: スポット溶接機、マルチメーター、内部抵抗計、絶縁材料。
II. 組み立て手順
1. セル配置
直列: 4連 = 12V、16連 = 48V(単体3.2V)。
並列: 容量を増やす(例:2並列で6000mAh = 12Ah)。
2. 溶接 と 結合
ニッケル板をスポット溶接してコアを接続し、大電流用には銅板を使用します。
保護基板はまず電圧収集線に接続し、その後メインの正極と負極端子に接続します。
3. パッケージ試験
熱収縮チューブ/電池ケースでパッケージし、総電圧、充放電機能、保護基板の応答(短絡時切断 <1秒)をテストします。
III. 主な考慮事項
1. 安全第一 ショート防止、過熱防止(スポット溶接電流 ≤ 150A)、点火源から離してください。
2. 避けるべきポイント: 電池コア:機械の分解を拒否する/非標準の電池コアは使用しない、大容量の単体は銅バーに接続する必要があります。
3. 保護回路: 実際の電流測定を行い、誤表示を避ける(例えば、名義200Aの場合には負荷試験を行う)。
バッテリーの圧縮は、特定の工具を使用して各バッテリーセルをしっかりと固定することである。これは、動作中にバッテリーが膨張し、バッテリーパックの性能に影響を与えるのを防ぐためである。再び、バッテリーを圧縮するのは難しいことではない。一般的には、異なるセル間の隙間をスポンジや絶縁シートで埋め、全体のバッテリーパックの最外層に絶縁フレームまたは絶縁容器を追加することが推奨される。
LiFePO4 バッテリーの充電には専用の充電器を使用する必要があります。
鉛蓄電池用の充電器を使用すると、LiFePO4 バッテリーが完全に充電されないため注意が必要です。
また、重要ですが、LiFePO4 バッテリーは0°C (32°F) 以下の温度では充電しないようにしてください。これによりバッテリーが損傷することがあります。
I. 過充電
原因: 電流が少なすぎる(例:スマートフォンの充電器で大型バッテリーを充電)、古くなったバッテリー。
解決策: 適切な充電器を使用、古くなったバッテリーは交換する必要があります。
II. 充電不足(電圧が上がらない)
原因: 不均衡なバッテリーパック、損傷したモノブロック、不十分な充電器電圧。
解決策: バランスのある充電器で修理し、不良セルを確認して充電器の出力を確保する。
III. 重い充電と加熱
原因: 過剰な電流、高い周囲温度、増加した内部抵抗(古くなったバッテリー)。
解決策: 充電電流を減らし、通気を確保する。
IV. 過充電/過放電
危険: 過充電は膨張やショートを引き起こす;過放電は永久的な損傷をもたらす。
予防: 保護回路付き(BMS)の充電器を使用する必要があります。
V. 低温充電の問題
現象: 0℃以下の充電はリチウムが析出しやすくなり、寿命が短くなります。
解決策: 充電前にバッテリーを5℃以上に加熱するか、低温用充電器を使用してください。
VI. 不適切な充電器の選択
エラー: 鉛蓄電池用充電器を使用(電圧/電流が不適合)。
正しい方法: リチウム鉄リン酸専用充電器を選択(単体3.65V、BMS通信対応)。
VII. バッテリーパックの不均衡
性能: 一部のセルが最初に満充電/放電し、全体の容量が低下します。
修理: 平衡充電器で定期的に充電および放電するか、手動でバッテリーを補充してください。
I. 正式なリサイクルチャネルを優先する
公式チャネルを優先:電池メーカーまたは自動車会社の公式リサイクルサービスに連絡し、非公式チャネルを拒否します。
ストリートベンダーと移動式リサイクルポイントを避けること。これらはしばしば価格圧力を受け、違法に分解され、環境保護措置が取られていない。
II. 電池状態の検出により価値の過小評価を回避する
基本情報の確認:電池モデル、容量、製造日(ラベルまたは購入証明)を提供して、リサイクラーが「情報不足」を理由に価格を抑えることを防ぎます。
本物の電池ラベルにはメーカー名と公称容量(例: 「LPF-100Ah」)が記載されています。
専用機器によるテスト:バッテリー・テスターを使用してテストを行う必要があります。
残容量:≥80% のものはリサイクル可能(例: 100Ah バッテリーで残容量 ≥80Ah);
内部抵抗:単体 ≤ 50mΩ、高内部抵抗は過度な劣化の可能性があります;
電圧プラットフォーム:満電時 ≈ 3.65V、過放電では損傷に注意が必要です。
膨らみ、液体漏れ、短絡の兆候があるかどうか確認してください。このようなバッテリーは価値が低く危険です。
リサイクラーが機器の分解検査を拒否する場合、セルが偽物である可能性があります(例:リン酸鉄リチウムを装った三元材料リチウム)。
III. 取引プロセスを標準化して紛争を回避する
価格透明性:「重量による価格設定」を拒否する(リン酸鉄リチウムの密度が低く、重量で損失しやすい)、容量に基づく価格設定を行う(例:100Ahバッテリーの段階的リサイクル価格は200〜600元)。
「高額な誘い」に注意:リサイクラーはテスト中に意図的に損失を虚偽報告する可能性がある(例:容量が50%しかないという嘘の主張)。
第四に、安全性と環境リスクへの注意。
輸送および保管の安全性:バッテリーの短絡や押しつぶしを避け、輸送前に回路を切断し、絶縁包装を使用する。
点火源や高温の環境から離して保管し、自発的な燃焼を防いでください。
要約: リサイクルピット回避のスローガン
「通常の方法を選ぶ、容量を測定する、資格を確認する、契約に署名する、領収書を保管し、安全に保つ。」
リサイクルプロセスについて疑問がある場合は、中国物資再生協会または地元の新エネルギー産業協会に相談し、バッテリーが合法的かつ安全に、そして高い価値でリサイクルされるよう確保してください。
リチウム鉄リン酸電池をリサイクルすることで多くの利点があります:
1. 資源リサイクル
2. 環境汚染の削減
3. 経済的価値: コスト削減と効率的な段階利用
4. 電子廃棄物の削減
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I. 正規の購入チャネルを選択する
公式チャンネルを優先し、バッテリーブランドの公式サイト、正規販売店を通じて購入し、中古プラットフォーム、非認可店舗や「安価なプロモーション」チャネルでの購入を避けること。
II. 製品識別情報とパッケージを確認する
バッテリーのラベルや偽造防止マーク(例:QRコード、スクラッチ式検証コード)を確認し、ブランドの公式ウェブサイトで検証できます。
バッテリーの外殻は平らで、バリや漏れの跡がない;電極(+と-)には錆や酸化がなく、整った接続口。
III. バッテリー性能のテスト
測定電圧: Li-FePO4バッテリーの満充電時の電圧は約3.6-3.7Vで、放電プラットフォームは約3.2Vで安定しています(満充電後に1時間休ませた後に測定するとより正確です)。
一般的なリチウム鉄リン酸バッテリーパックの電圧:
12Vバッテリーパックは、4つの3.2Vセルが直列に接続されています;
24Vバッテリーパックは8つのセクションが直列に接続されています。
12Vバッテリー内に6つの小セル(各2V)がある場合、それはリードアシッドバッテリーの偽物かもしれません。
IV. ブランドと認証の確認
ブランドの公式サイトで確認: バッテリーに記載されている防偽コードまたはシリアル番号で、ブランドの公式サイトで本物かどうかを確認します。
一部のブランドは、生産ロットを追跡できるトレーサビリティシステムを提供しています。
V. アフターサービス保証
正式な請求書と保証カードを提供して保証期間を確認してください(正規品は通常2〜5年の保証を提供します)。
「無保証」または「口頭の約束」のある製品は拒否してください。
VI. 特殊シナリオに関する注意
電気自動車用バッテリー:
バッテリーがEVモデルに適合しているか、オリジナルのバッテリーにモデル固有のコードがあるか確認してください。
機械を分解して、内部のバッテリーセルに「LiFePO4」という表記があるか確認し、三元系リチウム電池(高電圧で爆発しやすい)による偽装を避けてください。
エネルギー貯蔵用バッテリー:
**BMS(バッテリーマネジメントシステム)** のパラメータを確認、正規のBMSには過充電、過放電、ショートサーキット保護機能があります。
まとめ: 素早い識別ための暗記法
「一回チェック、二番目にラベルを見る、三番目に電圧を測定、四番目に重量を量り、五番目に価格を比較、六番目に認証を確認、七番目に保証があれば偽物ではない。」