Komprese LiFePo4 baterie

[TomHC]

Tl;dr

Too long, didn't read

[Valdano]

Vliv komprese na články je poměrně komplikovaný proces závislý na řadě faktorů. Na vaše předešlé dotazy nelze odpovědět, protože současná míra poznatků v této oblasti k tomu zatím není dostatečná. Takže z odkazované studie jen hrubý souhrn viz červeně zvýrazněný text níže.

Řízené zatížení pomáhá stabilizovat vnitřní rozhraní a udržovat elektrochemicko-mechanickou integritu. Mírné zatížení zlepšuje kontakt mezi částicemi, vytlačuje zachycené plyny, zabraňuje delaminaci elektrod, snižuje tvorbu plynu a zpomaluje úbytek kapacity. Nadměrné zatížení však přináší kontraproduktivní účinky: zúžení pórů v elektrodách a separátorech omezuje transport iontů, zvyšuje vnitřní odpor a urychluje parazitické reakce. Tyto dvojí účinky zdůrazňují křehkou rovnováhu mezi prospěšnou a škodlivou kompresí. Odkazovaná studie zdůrazňuje, že komprese, ačkoli je dle autorů té studie nezbytná, musí být pečlivě optimalizována.

Studie ač vychází z měření článků LFP je omezena na ve studii definované laboratorní podmínky a výsledky tedy zatím nejsou dostatečně obecné k jejich transformaci na reálné konkrétní podmínky toho či ono uživatele.

[leoshavla]

Mně z toho vychází že pružiny mají smysl

[Mex]

Souhlas.
Pružiny ano.
Ale chce to i pružné spojky. Třeba já jsem k článkům dostal tvrdé propojky.

[Valdano]

Ano vhodnost použití pružin se dá vyvozovat i z doporučení např. u výrobce EVE, který u svých LFP článků typu MB31 uvádí v datasheetu doporučenou kompresi v rozmezí 3000N až 7000N s následujícím upozorněním.

4.6 Síla komprese buněk

Tabulka 13 Parametry limitů síly stlačení buněk
Doporučená kompresní síla: 3000 N až 7000 N
Okamžitá maximální kompresní síla: ≤ 10000 N
Kompresní síla článku nesmí být větší než 10000 N, jinak může dojít k poškození článku.

4.7 Síla bobtnání článku

Vlastnosti, jako je tloušťka elektrody, mohou vést k rozpínání článku během používání, což generuje sílu, a tato síla se zvyšuje se snižováním kapacity článku. Síla bobtnání článku viz Tabulka 3:

při 70% SOH: ≤ 50000 N
při 60% SOH: ≤ 60000 N

Zákazník musí při návrhu modulu plně zohlednit vliv síly bobtnání. Produkt generuje během používání roztažnou sílu a tato roztažná síla je přibližně 60000 N, když se kapacita článku sníží na 60 % za zkušebních podmínek 15 mm ocelového plechu + 0,0 mm mezera (prostor pro roztažení buněk). Zákazníci musí při návrhu produktu zohlednit spolehlivost strukturální pevnosti a při seskupování článků se doporučuje rezervovat roztažný prostor 2,0 mm až 2,5 mm.

[leoshavla]

Dnes jsem nechal ABS 2hod na 3.45V a hodinky ukazovali +1,4mm takže to máme rozptyl mezi 30%-100%SOC 1,7mm, kdybych tam ty pružiny neměl tak by došlo k velkému tlaku na články při tak masivním boxu který mám.
Záleží jak kdo má udělaný stahovací box, já to mám z 10mm plechu, tam se nic nepoddá

[TomHC]

1.7 mm na 16 článkov vedľa seba. Takže 0.85 mm na 8 vedľa seba?

[Valdano]

Z informací viz výše je také zřejmé, že s tím jak budou postupně články stárnout (se snižujícím se SOH) tak bude síla bobtnání článků růst. Výrobce EVE proto doporučuje rezervovat roztažný prostor 2,0 až 2,5 mm.

[ElektroEzs]

Kdyz udelam box a necham prostor 2,5mm tak tak tam budou clanky volne. Nejlepsi varianta je asi fakt ta pruzina. Ja mam na baterkach 6xM10 zavitovky a stahnul jsem to proste aby to drzelo po hromade a dala se baterka presunout. Mam na kazde strane dva jekly 40x40 a za nima cetris co je deli od clanku. Je to stazene ze baterka drzi po hromade ale s jekla a jde hybat nejsou jak pribite

Me teda clanky prisli ne uplne rovne takze na sobe nelezi celou plochou.

[Valdano]

Pružiny budou asi optimální řešení, které by mělo pokrýt ten roztažný prostor aniž by byly články volné.

[Mex]

Tak u stažení už mám jasno - pružiny.
Závitovky M6, na to jako kluzná mezivrstva plastová pneumatická hadička 8/6 mm, a pak 10 nebo 12 talířových pružin s vnitřním průměrem 8 mm.

Nemáte nějaký dobrý tip na pružné propojky mezi články?
Mám hubené články, jen 36 mm. Ale zato jich mám hodně, tak by to nemělo stát majlant.

Kolega to udělal tak, že použil kabelová oka a mezi ně kousíček svářečského kabelu. Měla by to být hodně měkká licna.
V nejhorším bych to udělal taky tak, ale musel bych ta oka dát našikmo. A představa lisování 160 ok mě teda netěší.

Nejvíc by se mi asi líbila nějaká pletená měděná licna v plochém provedení. Konce pocínovat a vyrazit do ní díry pro šroub.
Nemáte prosím nějaký dobrý tip?
Díky.

[Valdano]

Jen pro zajímavost, pokud by si někdo chtěl k bateriovému uložišti dobastlit indikátor průběžného měření síly stlačení viz odkaz na průmyslový tenzometr. Mělo by to být čidlo včetně měřícího zobrazovače. Pro míru stlačení okolo 300kg bych doporučil senzor s rozsahem do 500kg ať tam máte nějakou rezervu. Je tam i verze měřícího zobrazovače, která má sériové rozhraní RS485 pro komunikaci protokolem Modbus RTU což by mohlo být vhodné pro napojení a čtení dat třeba z HA.

[Mex]

Tady mají jen samotná čidla za polovičku.
https://www.aliexpress.com/item/1005005925257681.html

Dostal jsem tip na zajímavá levná čidla.
https://www.aliexpress.com/item/32960696900.html
Tady je mají jenom do 150kg. Takže by to chtělo do 4 rohů ke každému šroubu. Tak, jako je to v osobních váhách.

[Valdano]

Čidla pro měření síly stlačení článků baterie sama o sobě mají jen analogový obvykle odporový výstup a komunikace je právě řešena až v tom měřícím zobrazovači. Ta vyšší cena je tam díky tomu měřícímu zobrazovači, který kromě zobrazení poskytuje i sériovou linku RS485 s komunikací protokolem Modbus RTU (tj. třešnička na dortu). Pokud koupíte jen holá čidla tak musíte ještě dokoupit a nebo ubastlit vlastní vhodný převodník s přepočtem na příslušnou hodnotu tak aby to mělo nějakou rozumnou přesnost a také kompenzace, aby hodnoty necestovaly v důsledku jiných než opravdu správně naměřených a přepočtených hodnot. Pokud půjdete do bastlení vlastního převodníku a zprasíte ho tak tím degradujete čidlo ať už použijete jakékoli.

[cipis]

To zobrazovadlo neni nutne, staci merit odpor toho tenzometru. A ty 4 foliove tenzometry budou asi lepsi nez ten velky tlusty valec.
Otazka je, k cemu to tam vlastne chceme. Pro utazeni staci mit k tomu multimetr a pro kontrolu cas od casu asi take. Samozrejme kontrola od pocitace bude poskytovat uplne jiny komfort

[Valdano]

Má to být na průběžné měření v tom smyslu jak se bude měnit tlak, protože jak již bylo zmíněno tak síla bobtnání se u článků průběžně mění jednak v závislosti na stavu nabití a kromě toho také s tím jak články stárnou a mění je jejich stav opotřebení (SOH) tak se síla bobtnání zvyšuje a tím postupně poroste i tlak. Pružiny by to měly do jisté míry kompenzovat, ale i tak pro někoho může být zajímavé průběžné měření se záznamem hodnot tlaku třeba v rámci HA. Bude to jak zmiňujete úplně jiná míra komfortu než to třeba jen přeměřovat čas od času ručně s multimetrem a s manuálním prováděním přepočtu. Při průběžném měření by si pak uživatel mohl nastavit alarm třeba v HA, který by ho upozornil na déle trvající zvýšení tlaku, které pružiny nevykompenzovaly na což by bylo vhodné reagovat úpravou nastavení komprese buď manuálně a nebo dokonce udělat automatickou regulaci komprese na základě toho měření.

[soami]

Kdyz udelam box a necham prostor 2,5mm tak tak tam budou clanky volne.

Výrobci boxů dodávají mezi články epoxidovou a EVA izolaci. Ta je sice také stlačená, ale pořád umožňuje lehkou dilataci - odhadem 0,5mm/článek.

[Mex]

Má to být na průběžné měření v tom smyslu jak se bude měnit tlak, protože jak již bylo zmíněno tak síla bobtnání ...

Pro vyhodnocení tenzometrických čidel jsou na Alíkovi laciné destičky s chipem HX711. Jsou použité v kdejaké osobní váze i různých jiných váhách.
https://www.aliexpress.com/item/1005004955070473.html

Řekl bych, že ta čidla by se použila spíš pro jednorázové měření. A ne je tam nechat instalované natrvalo.
Ono to bude časem ujíždět.
Stejně jako u osobní nebo jiné váhy je třeba ji pustit bez zátěže, tím si zkalibruje nulu a pak měří odchylku od té nuly.

[Valdano]

Podle mého názoru vzhledem k měnícímu se stavu bobtnání článků by bylo vhodné právě spíš průběžné sledování aktuálního stavu komprese což by vyžadovalo čidla a kvalitnější převodníky vhodné na měření pod dlouhodobým zatížením. Z toho pohledu by samozřejmě opakované odinstalovávání a instalace čidel a použití laciných destiček, které nejsou vhodné k dlouhodobému měření pod zatížením bylo velmi nepraktické a obtěžující a jednorázové změření z pohledu neustále se měnícího stavu bobtnání i do jisté míry nedostatečné.

Pro měření dlouhodobého zatížení se v průmyslu používají speciální tenzometry, které jsou navrženy pro dlouhodobou stabilitu a jsou schopny měřit statické nebo kvazistatické síly po delší dobu s vysokou přesností.

[soami]

Tohle už mi připadá jako téma S&V z devadesátek - že CD z mrazáku zní líp... Opravdu řešíte hlídání desetin mm roztahování článku, což při ne úplně vhodném způsobu používání může znamenat za několik let deformaci? Pak jste šťastní lidé