लिथियम बैटरी के लिए ही संतुलन क्यों इस्तेमाल किया जाता है?


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मैंने लीड एसिड बैटरी के बारे में कभी नहीं सुना है कि यह किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स को कोशिकाओं, या यहां तक ​​कि उन्हें संतुलित करने के लिए किसी भी मैनुअल तरीके से संतुलित करने के लिए है।

लेकिन मुझे लगता है कि सभी लिथियम बैटरी एक निश्चित आकार से ऊपर या कम से कम लिथियम बैटरी है।

लिथियम और लेड एसिड बैटरी में यह अंतर क्यों है?

मान लीजिए कि मैं चार 12 वी की बैटरी लेता हूं और श्रृंखला में रखता हूं। क्या मुझे कभी आवश्यकता होगी, या यह किसी भी संतुलन बनाने के लिए फायदेमंद होगा, या क्या मैं यह दिखावा कर सकता हूं कि यह एक 48V बैटरी है?

जवाबों:


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अब तक प्रदान किए गए उत्तर वास्तविक यांत्रिकी पर थोड़ा प्रकाश डालते हैं जो लिथियम रसायन विज्ञान पर संतुलन रखते हैं और दूसरों पर नहीं।

सबसे पहले; सभी बैटरी केमिस्ट्री उचित संतुलन से बहुत लाभान्वित होती हैं। Balancers का उपयोग अंतरिक्ष यान निकेल कैडमियम बैटरी पर किया जाता है, कुछ विशेष प्रकार के (कम स्त्राव) लेड एसिड बैटरी और इतने पर। सभी बैटरी केमिस्ट्री सिर्फ एक निश्चित प्रमुख रासायनिक कमी-ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है जो कुछ गिब्स ऊर्जाओं (या रेडॉक्स संभावितों के बीच होती है यदि आप एनोड और कैथोड प्रतिक्रियाओं दोनों को ध्यान में रखते हैं) - इसलिए एक निश्चित निम्न और उच्च वोल्टेज स्तर के बीच। इस or आदर्श ’श्रेणी के ऊपर या नीचे, अन्य प्रतिक्रियाएँ हो सकती हैं - या अन्यथा अल्पसंख्यक प्रतिक्रियाएँ प्रमुख हो सकती हैं।

ये अन्य प्रतिक्रियाएं अक्सर प्रतिवर्ती नहीं होती हैं, इसलिए वे 'उपयोगी' एनोड और कैथोड सामग्री की मात्रा को कम करते हैं, क्षमता को कम करते हैं। कभी-कभी ऐसी अवांछित प्रतिक्रियाएं और भी अधिक नाटकीय होती हैं, जो ऐसे यौगिकों का निर्माण करती हैं जो इलेक्ट्रोड को क्रोड करते हैं, इलेक्ट्रोलाइट को नीचा करते हैं या विषाक्त / विस्फोटक रसायनों का निर्माण करते हैं।

अब, ये खतरनाक प्रतिक्रियाएं प्राथमिक कारण हैं कि लिथियम केमिस्ट्री को वास्तव में सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता क्यों है। ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्कार्जिंग के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट के उपयोग के आधार पर, एक विस्फोटक गैस मिश्रण बनता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात, जब एनोड बहुत गर्म (लगभग 125 सी) हो जाता है, तो एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया शुरू होती है जो खुद को तेज करती है, बैटरी (थर्मल रनवे) में संग्रहीत अधिकांश ऊर्जा का उपभोग करती है। यह अक्सर स्व-हीटिंग के कारण होता है जब बड़े निर्वहन धाराओं से निपटते हैं, या ओवरचार्जिंग के कारण अवांछित प्रतिक्रियाओं के साथ। चूंकि लिथियम केमिस्ट्री बैटरियों में निकेल और लेड केमिस्ट्री से अधिक परिमाण के एक ऑर्डर से अधिक तक ऊर्जा घनत्व होता है, यानी एक छोटी सी जगह में बहुत अधिक ऊर्जा, यह एक बड़ा उछाल पैदा कर सकता है। खासकर जब एक विस्फोटक हाइड्रोजन-ऑक्सीजन वातावरण के साथ संयुक्त।

अन्य केमिस्ट्री में एक ही समस्या है, हालांकि! गीले-सेल लीड एसिड बैटरी हाइड्रोजन गैस के उत्पादन के लिए बहुत अच्छी तरह से जानी जाती हैं, यहां तक ​​कि 'सामान्य' उपयोग में भी, लेकिन ज्यादातर कोशिकाओं का दुरुपयोग करते समय। लीड एसिड कोशिकाएं थर्मल रनवे में भी जा सकती हैं जब सल्फ्यूरिक एसिड पर्याप्त केंद्रित होता है। हालांकि, अपेक्षाकृत कम ऊर्जा घनत्व और प्लेटों की उच्च तापीय क्षमता, साथ ही साथ उच्च तापमान जिस पर लिथियम आयन की तुलना में थर्मल भगोड़ा किक करता है, के कारण यह एक जोखिम नहीं है जिसे अधिकांश स्थितियों से निपटने की आवश्यकता होती है। और वही निकल केमिस्ट्री के लिए जाता है, जो अक्सर उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों (जैसे आरसी कारों) में बैलेंसरों के साथ आते हैं - या आपकी बैटरी केवल 10-50 शुल्क तक चलेगी।

फिर व्यावहारिक प्रश्न है: क्या आप श्रृंखला में बहुत सारी कोशिकाएं डाल सकते हैं और दिखावा कर सकते हैं कि यह एक बड़ा उच्च वोल्टेज सेल है? हां, आप कर सकते हैं, लेकिन बैटरी जीवनकाल भयानक होगा। आपके 12-सेल स्टैक में कोई भी सेल मिसमैच प्रत्येक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र को समाप्त कर देगा, और कुछ दसियों या शायद 100 चार्ज चक्रों के बाद आपके पास एक मृत बैटरी होगी। यहां तक ​​कि यह सुरक्षा के लिए खतरा भी हो सकता है। तो आपकी सुरक्षा और बैटरी के इष्टतम उपयोग के लिए संतुलित चार्ज प्रबंधन का उपयोग करने के लिए बहुत दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है।


मुझे समझ में नहीं आता है: दो 12V बैटरी 24V बैटरी से अलग क्यों है? दोनों श्रृंखला में सिर्फ 12 कोशिकाएं हैं, एक ही कारखाने से 12 कोशिकाएं, सभी एक ही तरीके से उत्पादित होती हैं, एक ही विनिर्देशों के लिए लक्ष्य।
मैड्स स्केजर्न

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@MadSkjern के लिए लक्ष्यीकरण, लेकिन जरूरी नहीं कि एक ही विनिर्देश हो। बैटरी के नए होने पर वे अंतर मामूली हो सकते हैं, लेकिन बैटरी उम्र के अनुसार आगे और आगे बहाव करने लगते हैं।
अनुदान

तो एक 24V बैटरी के साथ, उन्होंने सभी कोशिकाओं को समान बनाने के लिए एक महान प्रयास किया है, इससे भी अधिक प्रयास कि वे कम कोशिकाओं वाले बैटरी में करते हैं? यदि 12V में कोशिकाएं और 24V में कोशिकाएं एक ही 'जनसंख्या' से ली गई हैं, तो 12V के बीच का विचरण 24V और 2x12V के साथ समान है। सही?
मैड्स स्केजर्न

उपभोक्ता ग्रेड बैटरी के लिए सेल मिलान या चेरी पिकिंग करने के लिए कोई प्रयास नहीं किया जाता है, लेकिन यह भी महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण है: बैटरी के श्रृंखला तारों में प्रत्येक चार्ज चक्र के साथ अतिरंजित होने की क्षमता में किसी भी छोटे बेमेल का यह सकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र है। इसका कारण यह है कि एक पैक में 'सबसे कमजोर' कोशिकाओं को अपेक्षाकृत अधिक छुट्टी दी जाती है (क्योंकि उनके पास पहले से ही कम क्षमता है) और इस तरह अधिक जोर दिया जाता है, जिससे तेजी से पहनने का कारण बनता है। तो भले ही आप अविश्वसनीय रूप से अच्छा सेल मिलान करते हैं, थोड़ी देर बाद वे अभी भी असंतुलित हो जाएंगे।
user36129

खैर, यह 4 साल से अधिक समय बाद है ... मैंने पाया कि एलटीसी ने इस उद्देश्य के लिए एक आईसी बनाया है यह ltc3305 है, इस चिप के साथ डेमो बोर्ड हैं।
फाल्क

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लीड एसिड बैटरी हमेशा के लिए एक निश्चित फ्लोट चार्ज के साथ ठीक होती हैं। लिथियम बैटरी उस तरह से क्षतिग्रस्त हो जाएगी। जब लिथियम बैटरी भरी होती है, तो इसे अधिक चार्ज करने की कोशिश से नुकसान होगा। इसके विपरीत, एक कार में "12 वी" लीड-एसिड बैटरी आमतौर पर केवल 13.6 वी के एक निश्चित वोल्टेज के साथ चार्ज होती है। उस वोल्टेज पर यह पूर्ण होने पर भी थोड़ी मात्रा में चार्ज लेगी, लेकिन एक लिथियम बैटरी के विपरीत, यह सीसा-एसिड बैटरी को कोई नुकसान नहीं पहुंचाता है।


तो फ्लोट चार्ज कोशिकाओं को भी बाहर कर देगा। इसलिए यदि मैं श्रृंखला में चार 12V बैटरियों को जोड़ता हूं, तो समान सिद्धांत लागू होता है, और प्रत्येक 24 कोशिकाएं फ्लोट चार्ज द्वारा संतुलित होंगी। क्या मैं सही हू?
मैड्स स्केजर्न

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फ्लोट चार्ज भी बाहर हो जाएगा, लेकिन रैपिड चार्ज के लिए सभी 4 बैटरी के विस्तारित जीवन के लिए अलग-अलग चार्जर्स की आवश्यकता होती है, जब 1 की मृत्यु हो जाती है या सभी को समान उम्र के साथ बदल दिया जाता है।

क्या आप विस्तार से बता सकते हैं कि आपका क्या मतलब है? क्या होगा अगर मेरे पास बैटरी चार्ज करने के लिए सौर पैनल हैं, और उनके पास उच्च शक्ति नहीं है। क्या रैपिड चार्ज फ्लोट चार्ज से अधिक कुछ भी संदर्भित करता है, या केवल बैटरी को कुछ वर्तमान / शक्ति से ऊपर चार्ज करने के लिए?
मैड्स स्केजर्न

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जिसने भी इसे गलत समझा, उसे समझाना उपयोगी होगा कि आप क्या सोचते हैं।
ओलिन लेथ्रोप

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@ ओलिनथ्रोप ने मुझे वोट नहीं दिया, हालांकि "यह (ओवरचार्जिंग) लीड-एसिड बैटरी को कोई नुकसान नहीं पहुंचाता है" पढ़ने के बाद मेरे वोट को वापस ले लें। आपूर्ति की गई कोई सबूत नहीं है कि यह कोई नुकसान नहीं पहुंचाता है । एक कम निरपेक्ष वाक्यांश "कम नुकसान" की तरह। या लेड एसिड बैटरी केमिस्ट्री में बहुत बड़ा ओवरचार्ज टॉलरेंस होता है फिर लिथियम बैटरी ( LiCoO2 के लिए 4.2V पर 0.10V )। तरल सीसा एसिड बैटरी सहिष्णुता बढ़े हुए गैसीयिंग में चली जाती है जिसके परिणामस्वरूप कम से कम पानी की कमी होती है। जिसे आंशिक रूप से "मरम्मत" किया जा सकता है, बैटरी को डी-मिनरलाइज्ड / डिस्टिल्ड पानी से भरकर।
प्रो बैकअप

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एक ही निर्माण में बहु-कोशिका बेमेल से अधिक बैटरी बैटरी से भिन्न होती है। इसलिए 6 सेल लीड एसिड को एक माना जाता है। चूँकि उम्र बढ़ने और इकाई की क्षमता सबसे कमज़ोर सेल द्वारा पहले कम हो जाती है, इसलिए समग्र क्षमता में सुधार करने और सबसे कमज़ोर सेल के ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए लिथियम का अनुकूलन अधिक महत्वपूर्ण है। ओवरचार्ज को रोकने के लिए प्रत्येक सेल पर सक्रिय जेनर क्लैंप की आवश्यकता होती है।

हालांकि लीड एसिड बैटरियां 1 सेल पर पहले से ही अधिक बार सभी को नीचा दिखाने में विफल हो जाएंगी, लेकिन जीवन को बढ़ाने के लिए लागत प्रभावशीलता इस अतिरिक्त लागत को वारंट नहीं करती है।

चूंकि लीथियम में सेल्फ-हीटिंग उम्र बढ़ने को तेज करता है, इसलिए वे फ्लोट के लिए फास्ट चार्ज और सीवी चार्ज के बजाय 14.2 के फास्ट चार्ज और कटऑफ पसंद करते हैं। एसएलए के समान लेकिन निम्न वोल्टेज हैं जो अस्थायी क्षतिपूर्ति भी हैं।


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लीड-एसिड बैटरी को "समानकरण" के रूप में जाना जाता प्रक्रिया का उपयोग करके शेष राशि का शुल्क लिया जाता है। श्रृंखला स्ट्रिंग में जिन कोशिकाओं में सबसे अधिक चार्ज होता है, उन्हें ओवर-चार्ज करने की अनुमति होती है, और यह बदले में निम्न कोशिकाओं को पूरी तरह से चार्ज करने की अनुमति देता है।

ली-आयन कोशिकाएं इस प्रक्रिया का उपयोग नहीं कर सकती हैं क्योंकि वे चार्ज होने पर बर्दाश्त नहीं कर सकती हैं, इसलिए उन्हें समान प्रभाव प्राप्त करने के लिए एक सक्रिय संतुलित चार्जिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है; सभी कोशिकाओं में समान चार्ज स्तर होता है।


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मेरे अनुभव में शुद्ध सौर सुदूर क्षेत्र की शक्ति लीड एसिड बैटरी के साथ बहुत अच्छी तरह से काम करती है क्योंकि: विस्तारित अवधि के लिए चार्ज दरें कम होती हैं। बैटरी सर्दियों के लिए एक विस्तृत श्रृंखला गर्मियों में धीरे-धीरे साइकिल चलाती है। कम धाराओं में बराबरी करने के लिए अपेक्षाकृत अधिक ऊर्जा अक्सर होती है

डीजल सौर बैटरी हाइब्रिड सिस्टम में बहुत अधिक दैनिक चक्र हैं। कम वर्तमान समतुल्यता के लिए दुर्लभ ऊर्जा उपलब्ध है। महत्वपूर्ण फ्लोट समय के बिना उच्च आवेश से महत्वपूर्ण निर्वहन पर जाएं।

यह पुष्टि करता है कि उपयोगकर्ता 38367 का उल्लेख करता है, कि व्यक्तिगत सेल बैलेंस लीड एसिड बैटरी का उपयोग करके ऐसे दूरस्थ क्षेत्र हाइब्रिड पावर सिस्टम में लीड एसिड बैटरी के लिए फायदेमंद होगा।

इस बात के महत्वपूर्ण प्रमाण हैं कि एक ही सेल पर समान चक्रों की तुलना में लंबी स्ट्रिंग लीड एसिड बैटरी तेजी से क्षमता खोती हैं। http://www.battcon.com/PapersFinal2004/SymonsPaper2004.pdf


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क्योंकि अगर आप लिथियम सेल को ओवरचार्ज करते हैं, तो यह जल जाता है या फट जाता है; यदि आप एक Pb सेल को ओवरचार्ज करते हैं, तो यह हाइड्रोजन को तब तक हिलाता है जब तक कि यह सूख न जाए; फिर आपको इसे फिर से भरने के लिए पानी जोड़ना होगा। मुझे लगता है कि आधुनिक सिलिकॉन और एजीएम पीबी बैटरी भी वेंट नहीं करते हैं, बल्कि वे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को पानी में पुन: संयोजित करते हैं; लेकिन ऊर्जा के मामले में कहीं जाना चाहिए, इसलिए शायद वे थोड़ा गर्म हो जाएं, पता नहीं।

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