Twitter Facebook MySpace Technorati LinkEdin

Autor Tema: Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)  (Leído 5924 veces)

Nobuo

  • Nuevo
  • *
  • Mensajes: 8
  • Puntos positivos: 3
    • Ver Perfil
Hola!  ;D

Este es el vídeo de la fabricación de la batería que hice para el pequeño vehículo electrico biplaza asistido por energía solar, el Nobuo-01 ::). Es una batería de iones de litio de química LiNiCoAlO2 fabricada con celdas en formato 18650. Formando un voltaje nominal de 72V (84Vmax) y una capacidad de 29Ah con un total de 2.1kWh.

Todas las especificaciónes y las prestaciones están en la descripción. Espero que lo disfrutéis.

 Un saludo

https://www.youtube.com/watch?v=2Z1PIGLRSMc

Greybeard

  • Colaborador AUVE
  • Maestro
  • **
  • Mensajes: 1618
  • Puntos positivos: 74
  • Curioseando
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #1 en: Noviembre 06, 2015, 08:02:21 am »
Muy interesante, ¡muchas gracias! :)

Una cuestión; a veces barajo la posibilidad de, si se va al garete una de los 88 ladrillos de 50 Ah que llevo en serie, un modelo del 2009 que actualmente podría ser difícil de encontrar



sustituirla por 20 (o las que sean) 18650's NMC en paralelo. El problema que se me ocurre es que, las actuales LEV50 entregan 3C o algo más cuando pisas el acelerador a fondo (cada día, varias veces) y cargan también cerca de los 3C en los primeros momentos de la carga rápida CHAdeMO (primeros minutos, luego baja). Y esos 3C parece que puede ser cerca del límite -o más allá- de algunas de las 18650 que he visto.

Ya he visto que has utilizado otra química, NCA, pero prefiero usar la misma NMC para no liar al BMS.

La cuestión es que, si ponemos 20p y exigimos 3C al pack 20p, ¿cada una de las celdas entregará 3C, o puede ser que, por pequeñas diferencias de resistencias internas o lo que fuere, unas entreguen 4C y otras 2C? Porque en tal caso, aquellas que estén entregando/recibiendo más corriente pueden deteriorarse bastante más rápido que sus vecinas, provocando al final un envejecimiento prematuro del pack. ¿Debo preocuparme?

Perdona si he dicho alguna barbaridad, tengo nula experiencia (salvo la de simple usuario)

Gracias, y saludos.

ForoEV, pioneros de la movilidad eléctrica

Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #1 en: Noviembre 06, 2015, 08:02:21 am »

Rey Arturo

  • Veterano
  • ****
  • Mensajes: 276
  • Puntos positivos: 5
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #2 en: Noviembre 08, 2015, 12:07:03 pm »
Hola!  ;D

Este es el vídeo de la fabricación de la batería que hice para el pequeño vehículo electrico biplaza asistido por energía solar, el Nobuo-01 ::). Es una batería de iones de litio de química LiNiCoAlO2 fabricada con celdas en formato 18650. Formando un voltaje nominal de 72V (84Vmax) y una capacidad de 29Ah con un total de 2.1kWh.

Todas las especificaciónes y las prestaciones están en la descripción. Espero que lo disfrutéis.

 Un saludo

https://www.youtube.com/watch?v=2Z1PIGLRSMc


Magnifica aportación. Como sabemos, las baterias  de los Fluence son una  patata. Los que las tenemos en propiedad dudo mucho que Renault se haga cargo del desaguisado. La cuestion es: ¿Podria fabricarse por el procedimiento descrito, una bateria para este vehículo aprovechando el BMS (mejor con mas capacidad, jeje)? Y a cuanto ascenderia el coste. Gracias
Tengo un Engendro. ¿Y qué?

knuckles_k

  • Asiduo
  • **
  • Mensajes: 89
  • Puntos positivos: 1
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #3 en: Noviembre 08, 2015, 12:34:16 pm »
Gran aportación, es impresionante la faena.
El dia que bajen de precio me veo soldado celdas como loco xD.

mmezo

  • Colaborador AUVE
  • Maestro
  • **
  • Mensajes: 1380
  • Puntos positivos: 24
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #4 en: Noviembre 08, 2015, 04:53:20 pm »
Estupendo el video nobuo.

Yo como te dije estoy esperando a desliarme, espero que para el 20 de este mes aprox... y nos ponemos con las del Twizy.


Nobuo

  • Nuevo
  • *
  • Mensajes: 8
  • Puntos positivos: 3
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #5 en: Noviembre 09, 2015, 07:20:19 pm »
La cuestión es que, si ponemos 20p y exigimos 3C al pack 20p, ¿cada una de las celdas entregará 3C, o puede ser que, por pequeñas diferencias de resistencias internas o lo que fuere, unas entreguen 4C y otras 2C? Porque en tal caso, aquellas que estén entregando/recibiendo más corriente pueden deteriorarse bastante más rápido que sus vecinas, provocando al final un envejecimiento prematuro del pack. ¿Debo preocuparme?

Perdona si he dicho alguna barbaridad, tengo nula experiencia (salvo la de simple usuario)

Gracias, y saludos.

Ese 20p, al estar todas las celdas en paralelo, y ser todas de la misma química y capacidad, aunque hubiese diferencias entre las resistencias internas de las celdas (que son casi inexistentes en celdas del mismo modelo, nuevas de fábrica, y aún menos si son de la misma tirada de fabricación) todas entre ellas estan continuamente balanceadas al mismo SOC, a la fuerza.

Cualquier diferencia entre las resistencias internas no tendría ningún efecto práctico que no sea una diferente generación de calor, mayor en aquellas con mayor resistencia interna.

Si te refieres entre los módulos NMC que ya dispones y un supuesto nuevo módulo 20p nuevo en serie, la descarga es virtualmente idéntica a cualquier ratio si la capacidad de éste módulo es en efecto idéntica a la de los demás. La diferencia podría surgir en la caída de voltaje de ese grupo paralelo nuevo y el calor generado, que dependiendo de su resistencia interna en comparación con los demás módulos se comportara mejor o peor que el resto, en ningún lugar podría haber una diferencia de entrega de energía diferente, sólo un mayor (o menor) consumo de energía en pérdidas por calor.

Todas las celdas o módulos son "ciegos" a las series que los rodean, manifiestan su descarga de la misma forma aislados, que en la serie, depende exclusivamente del amperaje al que están siendo descargados.

Las celdas de iones de litio estándar, de casi cualquier química específica, soportan hasta 3C de descarga continua con un voltage útil (3V - 4.2V) durante el 95% o más de la descarga total, pero pueden manifestar una caída de voltaje apreciable (sobre todo si se compara con una química como LiFePo4), más o menos acusada dependiendo del modelo de celda.

En celdas de iones de litio de alta calidad (Samsung, Panasonic, LG, Sony, Sanyo, Efest, Keepower..)

a 1C la eficiencia es igual o mayor al 95% (dependiendo del modelo / fabricante) con un Vsag de ~0.15V
a 2C la eficiencia es igual o mayor al 90% con un Vsag de ~0.3V
a 3C la eficiencia ronda el 85% con un Vsag de 0.45V o mayor

Estos datos son bastante constantes entre diferentes modelos y varían casi exclusivamente sólo cuando las celdas son de alta descarga (12C) como las Samsung INR18650 25R, o las LG HG2 donde la caída de voltaje es algo menor en comparación, sobre todo cuando sobrepasan 3C

En general, añadir un nuevo módulo a otros ya existentes, no requiere siquiera tener en cuenta la química (siempre que los voltajes de carga maxima y descarga máxima estén dentro del rango de éste nuevo módulo), la diferencia siempre radicará en la diferencia de calor (eficiencia) a un ratio X de descarga, y la diferencia de Vsag final.

Las celdas de iones de litio, tienen aún menos diferencias entre todos los tipos y químicas en cuanto a ratios de Carga.

Las celdas estándar consiguen su carga más saludable a partir de 0.33C o menos, y soportan hasta 1C saludables sólo en picos que son precedidos de descargas (como una frenada regenerativa).

Las celdas de alta descarga (12C) soportan ligeramente mayores ratios de carga, hasta 0.5C de forma saludable.

Cualquier celda de iones de litio puede ser cargada de forma continua a 1C y las de alta descarga podrían aguantar 1.5C sin que el calor sea extremadamente alarmante, pero la vída útil se reduce drásticamente a estos ratios. Para llegar a 3C debería haber obligatoriamente un sistema de refrigeración activo que asegure que las celdas no sobrepasan de ninguna manera 60ºC, si nó la vída útil y ciclabilidad se verán comprometidos.

¿Podria fabricarse por el procedimiento descrito, una bateria para este vehículo aprovechando el BMS (mejor con mas capacidad, jeje)? Y a cuanto ascenderia el coste. Gracias

Sí, siempre que los voltajes de corte coincidan con los de la nueva química (y para una lectura correcta del "fuel gauge" la química debe tener una curva de voltaje de descarga idéntico) Y los ratios de carga y descarga deben coincidir con los saludables para la nueva batería, aunque éstos últimos no son determinantes puesto que se pueden hacer encajar aumentando la capacidad (Ah).

El coste es relativo. Sabiendo el voltaje, capacidad y amperaje continuo máximo de descarga puedo darte el coste aproximado en materiales y el tiempo necesario de fabricación teniendo en cuenta el tipo de celda idóneo

Greybeard

  • Colaborador AUVE
  • Maestro
  • **
  • Mensajes: 1618
  • Puntos positivos: 74
  • Curioseando
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #6 en: Noviembre 09, 2015, 09:22:58 pm »
Muchas gracias por la detallada respuesta! :D

Me reafirma en la posibilidad de, si se da el caso de fallo en una celda Yuasa NMC de 50Ah, poder sustituirla por un pack 18p,20p (o los que sean) de 18650's.

Me queda la duda del aguante a las cargas rápidas; suponen en la fase inicial algo más de 2C (aquí medimos 120A inicialmente para unas celdas de 50 Ah)



No es una función que utilice mucho, pero sería preocupante si daña las celdas.

En regenerativo habrá picos de 1C, como mucho, y durante escasos segundos.

Gracias por tu tiempo y detalles.

Rey Arturo

  • Veterano
  • ****
  • Mensajes: 276
  • Puntos positivos: 5
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #7 en: Noviembre 14, 2015, 11:51:32 pm »

¿Podria fabricarse por el procedimiento descrito, una bateria para este vehículo aprovechando el BMS (mejor con mas capacidad, jeje)? Y a cuanto ascenderia el coste. Gracias



Estas son las caracteristicas que hay en el foro: http://foroev.com/index.php?topic=2078.0
A ver que precio sale. Gracias por tu magnifica aportacion
Tengo un Engendro. ¿Y qué?

Greybeard

  • Colaborador AUVE
  • Maestro
  • **
  • Mensajes: 1618
  • Puntos positivos: 74
  • Curioseando
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #8 en: Noviembre 20, 2015, 02:41:30 pm »
Nobuo, acabo de ver que Tesla pone un fusible en cada una de las celdas:



Con idea de que, si una celda queda en corto, aislarla y continuar sin ella.

Hay autoconstructores que intentan hacerlo también:



¿Qué te parece la idea? ¿sería fácil de implementar?
« última modificación: Noviembre 20, 2015, 02:43:44 pm por Greybeard »

Nobuo

  • Nuevo
  • *
  • Mensajes: 8
  • Puntos positivos: 3
    • Ver Perfil
Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #9 en: Noviembre 22, 2015, 11:52:32 pm »
Se puede implementar, pero cambia totalmente la filosofía de la batería.

Siempre que se usen celdas de alta calidad y se controlen correctamente los ratios de carga y descarga, las probabilidades de un autocortocircuito se limitan prácticamente sólo a un impacto físico donde se dañase el contenedor principal de las baterías y llegase a dañar físicamente una celda, donde aunque exista el fusible, no evita la destrucción de dichas celdas y deterioro por calor de las aledañas.

Al entrar una celda en corto, aunque no haya fusible, el evento no es catastrófico si la química es adecuada (LiNiCoAlO2 por ejemplo). Sucede un drenaje continuo de todo el grupo paralelo que contiene la celda afectada y en el peor de los casos emisión de gases por las válvulas de escape. Las demás celdas de las otras series permanencen completamente intactas al suceso. He visto más de un caso de una celda en corto por una caída y un aplastamiento en un ánodo, en varios casos el usuario se ha dado cuenta tiempo después al intentar cargar de nuevo la batería.

Sin duda alguna aumenta la seguridad y puede salvaguardar varias celdas en caso de que sean extraíbles o fácilmente sustituibles. En el tipo de pack que fabrico, donde prima la densidad energética, se prioriza la calidad de las celdas, se configura un BMS que evite completamente un ratio de carga o descarga inadecuado, y si es posible se maximiza siempre la capacidad del pack hasta que encaje con la descarga segura en cualquier circunstancia o exigencia del sistema.

Si los packs no se instalan en contenedores metálicos resistentes y se instalan por ejemplo con otros medios más prácticos y ligeros como bolsas de cuadro en el caso de las bicicletas eléctricas, el acabado de los packs se refuerza con varias capas de aislante termoretráctil rígido y se envuelve todo el pack en espuma anti-vibraciones, pese a esto la densidad energética sigue siendo muy alta.

Las baterías con instalaciones donde se pueden intercambiar las celdas son muy diferentes y requieren mucho más espacio para todo el sistema. La peculiaridad es que las celdas deben trabajar y envejecer juntas para que el pack tenga un comportamiento uniforme, no es nunca ventajoso cambiar una celda dañada por otra completamente nueva.

Por lo tanto la prioridad es minimizar en lo posible que esto pueda ocurrir. En los casos donde las baterías constan de cientos o miles de celdas, pero se sigue requiriendo de una alta densidad energética, se puede igualmente utilizar baterías soldadas por punto y dividir el trabajo paralelamente en varios módulos, de módo que si uno falla o se daña, tan sólo se retira un porcentaje de la capacidad pero el vehículo puede seguir funcionando perfectamente al mismo voltaje.

Mientras ese módulo se sustituye por otro y según la cantidad de usos del dañado se puede barajar la viabilidad de reparación.

No hay que olvidar que al hacer los módulos sin fusible, o sin holders/brackets, aunque evidentemente son físicamente más vulnerables, el coste es mucho menor y la densidad energética muy superior, donde en caso de daño de un módulo e intercambio del mismo, incluso aunque no haya reparación posible, puede salir más rentable que la reparación del mismo.

Al calcular las posibilidades de fallo de las celdas hoy día, la menor peligrosidad de las químicas ante estos eventos y los diferentes costes que pueden tener diferentes tipos de construcción de baterías, los sistemas soldados por punto me parecen la solución más óptima en este momento. Quzás en el futuro exista un método donde las celdas puedan estar aisladas y puedan ser intercambiadas existiendo una seguridad alta y un coste no muy mayor, así como una pérdida de densidad menor.
« última modificación: Noviembre 23, 2015, 12:20:51 am por Nobuo »

ForoEV, pioneros de la movilidad eléctrica

Re:Fabricación de una batería li-ion LiNiCoAlO2 de 2.1kWh "72V 29Ah" (Vídeo)
« Respuesta #9 en: Noviembre 22, 2015, 11:52:32 pm »