Сборка аккумулятора LiFePO4 из ячеек

1. Посчитайте напряжение и ёмкость

Напряжение аккумулятора задаёт число ячеек в последовательной цепи. Ячейка LiFePO4 - 3,2 В, поэтому 4 ячейки дают 12,8 В, 8 ячеек - 25,6 В, 16 ячеек - 51,2 В. Такие сборки обозначают 4S, 8S и 16S. Ёмкость в ампер-часах равна ёмкости одной ячейки, а запас энергии - напряжению, умноженному на ёмкость.

Посчитать любую сборку можно в калькуляторе на главной странице.

2. Выберите ячейки

Все ячейки в батарее должны быть одной модели и, по возможности, из одной партии: тогда у них близкие ёмкость и внутреннее сопротивление. Если нужна большая ёмкость, сначала посмотрите на ячейку крупнее, а не на параллельные цепочки. Две цепочки по 200 Ач работают, но одна цепочка из ячеек на 400 Ач проще: вдвое меньше соединений и мест, где контакт может ослабнуть. У Winston есть ячейки до 1000 Ач - смотрите раздел ячеек большой ёмкости.

3. Выровняйте ячейки перед сборкой

Ячейки приходят с завода частично заряженными, и напряжение у них немного разное. Если собрать батарею как есть, одна ячейка будет доходить до верхней границы раньше остальных, и батарея не зарядится полностью. Поэтому перед сборкой ячейки выравнивают:

• соедините все ячейки параллельно - плюс к плюсу, минус к минусу;
• зарядите их лабораторным источником питания до 3,60–3,65 В небольшим током;
• оставьте на несколько часов, чтобы напряжения сравнялись, и проверьте каждую ячейку мультиметром.

Перед параллельным соединением напряжения ячеек должны быть близкими - в пределах нескольких сотых вольта, иначе между ними пойдёт большой уравнивающий ток.

4. Стяните ячейки

Призматическая ячейка при заряде и разряде немного меняет толщину. Если корпус ничем не держать, слои электродов внутри постепенно расходятся, растёт внутреннее сопротивление и падает ёмкость. Стяжка - не способ закрепить батарею от тряски, а условие ресурса.

• две жёсткие торцевые пластины по краям пакета ячеек;
• шпильки или стяжные ленты по периметру;
• тонкие изолирующие прокладки между ячейками.

Давление должно быть равномерным по всей площади: перетянутый угол вредит не меньше, чем свободный пакет. В транспорте и на воде стяжку делают особенно жёсткой - вибрация и удары добавляют нагрузку.

5. Соедините шины

Ячейки соединяют медными шинами. Сечение шины подбирают по максимальному току батареи, контактные площадки очищают, болты затягивают с моментом, указанным для этой модели ячейки. Плохой контакт - главная причина нагрева в собранной батарее. После первых циклов затяжку проверяют ещё раз, а клеммы закрывают изолирующими крышками.

6. Поставьте систему управления батареей

Система управления батареей (BMS) следит за напряжением каждой ячейки и за током и температурой батареи. Она отключает заряд, если какая-то ячейка превысила 3,65–3,75 В, отключает разряд при 2,5–2,8 В и выравнивает ячейки между собой. При выборе BMS проверьте:

• число ячеек - 4S, 8S или 16S, как в вашей сборке;
• постоянный и пиковый ток - с запасом к нагрузке;
• датчик температуры с запретом заряда ниже 0 °C;
• балансировку - пассивную или активную.

7. Первый заряд

Проверьте напряжение каждой ячейки и всей батареи, подключите зарядное с профилем LiFePO4 и проведите первый заряд небольшим током, наблюдая за напряжениями ячеек. Если одна заметно опережает остальные, дайте BMS время на балансировку. Настройки зарядного устройства - в статье о зарядке LiFePO4.