LiFePO4 Piller Hakkında Genel Bilgiler

Merhabalar;

Daha önce Lityum iyon ve lityum polimer piller hakkında başlık açmış ve video çekmiştim, okumak ve izlemek isterseniz linkler şuradadır;

lityum iyon;

https://forum.donanimhaber.com/lityum-iyon-piller-hakkinda-genel-bilgiler--145369601#145369601

lityum polimer;

https://forum.donanimhaber.com/lityum-polimer-piller-hakkinda-genel-bilgiler--145763335

Bu sefer LiFePO4 pillerden bahsedeceğim. Bu videodaki her şeyin açıklaması ve daha detaylısı en alttaki videodadır.

Yazı şu başlıklar etrafında şekillenecek;

Nominal Voltaj;

LiFePO4 pillerin nominal voltajı 3.2 veya 3.3 volttur. Seri batarya hesaplamalarımızı nominal voltaj üzerinden yapacağız. 3.2 volt kabul edersek, 4 seri batarya 12.8 volt olur. 

LiFePO4 pillerde nominal voltaj; tamamen dolu bir pili nominal deşarj akımıyla tamamen boşalttığımızda, deşarjdaki ortalama voltajdır. 

Şurada benim yaptığım bir testin deşarj grafiğini görebilirsiniz. Neredeyse testin başından sonuna kadar 3.3-3.2 volt voltaj var.

Yani LiFePO4 pillerin voltaj eğrisi oldukça düzdür. Deşarj akımı artsa da bu eğri yine düz olur ama 3.2 volt olmaz da 3.1 volt olur.

Bu düz eğri; sabit voltaj istediğimiz bazı uygulamalarda çok işimize yarar ancak pil %90 doluyken de %15 doluyken de yaklaşık aynı voltajı verebilir. Bu yönden voltaja bakarak doluluğu anlamak zordur. (Tüm pillerde zordur ancak LiFePO4 pillerde biraz daha zordur.)

Seri-Paralel Bağlantı

Tüm piller gibi LiFePO4 pillerde de seri bağlantıda voltaj artar, paralel bağlantıda kapasite artar. Li-ion için hazırladığım görseli aynen koyuyorum, 3.6 yerine 3.2 olarak düşünebilirsiniz.

Kapasite;

LiFePO4 piller aynı boyuttaki li-ion pillere göre daha az kapasite sağlar.

Görselde bazı LiFePO4 pilleri görüyorsunuz;

Ortadaki 18650 pilin 1500 mAh olduğunu görüyoruz, benim elimde yok ama günümüzde bi LiFepo4 18650 pil en fazla 1700 mAh olabilir. 18650 li-ion pil ise 3500 mAh olabilir. Bu yüzden yarı yarıya kapasite sağlar diyebiliriz. Aynı zamanda voltajı da 3.2 olduğu için li-ion'a(3.7) göre düşüktür.

Yani 10 tane li-ion pille gittiğimiz yolu 20 tane lifepo4 pille anca gideriz.

Bu pilin en büyük dezavantajı budur. Enerji yoğunluğu düşüktür. Yani aynı ağırlık ve hacimde li-ion'a göre daha az enerji sağlar.

Bu pili diğer pillerden ayıran bir özellik vardır, kapasite yüke neredeyse hiç bağlı değildir. Yani 0.2 amperde ne kapasite alıyorsak 30 amperde de hemen hemen aynı kapasiteyi alırız.

Pil testleri konusunda herkese tavsiye edebileceğim bir siteden aldığım şu görsele bakabiliriz;

Çeşitli akım değerleri ile 2 numune test edilmiş ve her seferinde yaklaşık 6.5 Ah kapasite çıkmıştır. (Ancak yüksek akımlarda voltaj eğrisinin 3 voltlara kadar geldiğine dikkat edelim) Yani kapasite aynı kalsa da enerji düşüyor.

Li-ion INR dışındaki tüm pillerin kapasitesi deşarj akımıyla çok değişir, bu yönden LiFePO4 farklı bir pil kimyasıdır.

Kendi yaptığım testi de göstermek isterim;

Görseldeki 2000 mAh'lık pili 1-2-3-4-5 ve 6 amperle olmak üzere 6 kez test ettim. Hepsinde 2000 mAh üzerinde ve birbirine oldukça yakın kapasiteler sağladı.

Peki kapasiteyi hangi cihazlarla ölçebiliriz?

Lii-500 hariç görselde gördüğünüz cihazlarla ölçebilirsiniz.

Videoda biraz daha detaylı anlattım.

Şarj/Deşarj

Şarj ve deşarj voltajı için her zaman datasheet kontrol edilmelidir ancak genel olarak 3.65 volta kadar şarj, 2 volta kadar deşarj ederiz.

Görsel açıklayıcı olacaktır;

Ucuz bir şarj modülü arayanlar TP5000 modülünü kullanabilirler;

Cycle Sayısı / Çevrim Ömrü

LiFePO4 pillerin en önemli özelliklerinden birisi çevrim sayılarının çok yüksek olmasıdır. Yani bu pilleri diğer birçok pile göre daha fazla kez doldurup boşaltabiliriz.

Li-ion pillerin yaklaşık 500-1000 cycle ömrü varken, lifepo4 pillerin 2000-10000 cycle ömrü olabilir.

3 farklı modelin cycle testlerine bakabilirsiniz. (1 cycle demek, pilin 1 kez tam doldurup 1 kez tam boşaltılması demektir)

Sol üstte yaklaşık 1700 kullanım sonunda hala kapasitesinin %93-%94'ünü koruyan A123 pilini görüyoruz.

Sağ üstte ise farklı bir marka var. Çeşitli kullanım senaryolarında 25000 cycle'a kadar kullanılabiliyor.

Biz en yaygın olanlara bakalım, 1 cycle'ı her seferinde pil kapasitesinin %80'ini kullanacak şekilde kabul edersek pilimizi 10.000 kez kullanabiliriz. Yani yıllar boyunca pil sıkıntısı yaşamayız.

Bu yönden solar sistemler için, karavanlar ve bazı elektrikli bisikletler için çok uygun bir pildir. Çevrim başına maliyet çok düşüktür. En sonda detaylı bir kıyaslama var.

Çalışma ve Depolama Sıcaklıkları

Tüm lityum bazlı piller gibi bu piller de serin ortamda depolanmalıdır. Oda sıcaklığı idealdir.

%40-50 dolulukla oda sıcaklığında 1 sene kadar saklayabiliriz. Sonrasında doldurup yarıya kadar boşaltmak gerekebilir.

Çalışma sıcaklıkları -40'a kadar inebilir. Ancak sıfır derecenin altında şarj olmazlar. (Özel modeller olabilir)

Tam değerleri öğrenmek için her zaman datasheet kontrol edilmelidir.

LiFePO4 ve Diğer Piller Kıyaslaması

Bu videonun da bu yazının da en önemli kısımlarından birisi bu.

4 farklı pil kimyasını kısaca kıyaslamak için böyle bir görsel hazırladım, detaylara görselden bakabilirsiniz.

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, en hafif li-ion oluyor sonra lifepo4 oluyor.

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, en ucuz akü oluyor sonra lifepo4 oluyor.

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, en güvenli lto oluyor, sonra lifepo4 oluyor. (Pili delmezseniz ikisi de aynı güvenlik seviyesinde aslında)

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, çevrim sayısı en yüksek olan lto oluyor, sonra lifepo4 geliyor.

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, çevrim sayısı başına maliyette en ucuz olan lifepo4 olabiliyor. (2000 cycle yazdım çünkü sitede en çok satılan pillerden biriydi)

Tüm kimyalarla 12V 40 Ah pil hazırlamak istersek, ağırlık mesele değilse totalde en optimum pil lifepo4 gibi görünüyor.

Burada yazan veriler sadece 1 satıcının sitesinden alınmıştır, başka satıcıya bakarsak fiyatlar değişebilir. Aynı satıcıda da zamanla fiyatlar değişebilir.

Özetleyecek olursak;

Lifepo4 piller çok güvenlidir, cycle sayısı çok uzundur, solar sistemlerde panellerin ömrü kadar ömür sağlayabilir.

Elektrikli arabada kullanılabilir ancak menzil kısa olur.

Elektrikli bisiklette de kullanılabilir. Li-ion'a göre daha ağır ve daha büyük bir batarya yapılırsa aynı menzil elde edilebilir. Hem de batarya çok uzun ömürlü olur.

Şu anda 12V akü kullanılan sistemlere 4 seri Lifepo4 yapılırsa kullanım voltajı ve şarj voltajı hemen hemen aynı değerde olur. Aynı şarj aleti(lifepo4 şarj aleti olsa daha iyi olur), aynı invertör, aynı sistem bozulmadan kullanılabilir.

Lifepo4 pillerde de mutlaka bms kullanılmalıdır.

Sonraki videolarda lifepo4 batarya yapacağım ve kapasite testleri yapacağım.

Video linki;

Soru, yorum, eleştiri ve her şey için forumu ve Youtube yorumları kullanabilirsiniz. Gördüğüm her şeye cevap vermeye çalışıyorum.

Sabırla okuduğunuz için teşekkürler. İzlediyseniz ayrıca teşekkürler :)

Başlık değil ansiklopedi. İlgi görmemesine hayret ettim.

Üyelik sebebimsiniz.

Lütfen paylaşımlara devam edin.

10.000 cycle olduğunu bilmiyordum, çok iyiymiş.

Çok teşekkürler.

Çok teşekkür ederim

Çok güzel konu, tebrik ederim.

Ben de bir şeyler ekleyeyim:

Dünyada yıllardır bir çok hobici eski arabaları elektrikliye çevirmekte. Bazı ülkelerde kayıt yaptırmaya bile gerek yokken, bazı ülkelerde standartlar mevcut ve bu standartlara uyulduğu taktirde araç muayeneye sokulup, elektrikli ruhsatını alıp trafiğe girebiliyor. Hatta gelişmiş dünyada bunun yapılamadığı çok az ülke var diyebilirim. Bu ülkelerden biri Fransa'dır. İngiltere, Almanya, İspanya, Hollanda, İtalya, ABD, Kanada'da bu dönüşümün yasal olarak yapılması mümkündür ve KOLAYDIR. Tüm ülkelerde mevzuat, motorun belirttiği voltajı geçmenizi engelliyor. Ancak bir elektrik motoru %50 yüksek voltajda çok minik bir ömür azalması yaşıyor. Kontrol devreleri de çok geniş voltaj aralığında kullanmaya müsait oluyor. Hobiciler iki pil grubu yapardı. Biri 96 volt, diğeri 48 volt. Sisteme 96 volt bağlar, muayeneye sokar. Muayeneden geçer, araya 48 voltu da seri ekler. 144V sistem ile aracını kullanır. Hafif bir arabada 10" motor ile 0-100 hızlanma 7 saniye falan...

-------------

8 yıl kadar önce ben de niyetlenmiştim. Tabii ki Türkiye'de bununla ilgili bir yasa olmadığı için, elektrikliye çevirdiğim aracı benzinliymiş gibi kullanacak ve muayeneden muayeneye orjinale hızlı dönmemi sağlayacak bir düzen kuracaktım. Ama sonra evlilik teklif ettim. Masraflar buradan marsa yol olunca, proje rafa kalktı. O dönem kendime donör bir otomobil olarak Honda CRX bulmuştum. Motoru kötü durumda ama çalışıyordu ve üçüncü vites senkromeçi arızalı idi ki, bana lazım olan tam olarak buydu. Çünkü motoru iki-üç yılda bir geri takıp muayeneye girmem gerekecekti. Şanzıman da sadece ileri-geri için gerekiyor. İleri gitmek için ikinci vitese takıyorsun. Gaza basıyorsun ve gidiyorsun. Geri gitmek için geriye takıyorsun ve gaza basıyorsun. Debriyajı da kullanmıyorsun.

Neyse, sonuçta proje hayata geçemedi. Ama, elektrikli otomobile dönüşüm projelerinde LiFePO4 yıllardır kullanılmaktadır. Bence en güzel özelliklerinden biri %100 geri dönüştürülebilir olmasıdır. Dolayısı ile geri dönüştürüldüğü sürece, toprağı zehirleme ihtimali yoktur.

--------------

Çoklu seri bağlantı ile kullanıldığında, uzun ömür için mutlaka balans devresi ile kullanılmalıdır. Hiçbir pil bir diğerinin aynısı değildir. İç dirençleri farklıdır. Dolayısı ile seri bağlı bir pil grubunda, bir pil diğerinden daha hızlı şarj olabilir. Bu durumda en geç şarj olan pil şarj olana kadar, diğer piller aşırı şarj olur ve bu pillere zarar verir. Aynı şekilde, deşarj sırasında bir pil diğerlerinden daha çok deşarj olabilir. Aşırı deşarj da pile hasar verir. Bu durumların önüne geçmek için balans devresi vardır. Balans devresi pillerin eşit şarj ve deşarj olmasını sağlar. Özellikle bir pil grubuna çok para harcadı iseniz, mutlaka balans devresi kullanın.

teşekkür ederim.

Değerli bilgiler için çok teşekkürler.

Maalesef Türkiye'de hobi sahibi olmak zor. Yasaklar var, fahiş fiyatlar var.

Dediğiniz gibi Lifepo4 temiz bir batarya kimyasıdır, geri dönüşüme uygundur.

Bms mutlaka kullanılmalı, dengesizlik durumunda(Hücrelerden birisi aşırı şarj olabilir, diğeri aşırı deşarj olabilir) li-ion ya da li-po gibi yanmaz/patlamaz ancak arızalanır.

Videoda devam konularından bahsettim, batarya yapımı ve bms bağlantısından da bahsedeceğim ilerleyen videolarda.

Çok değerli bilgiler için teşekkürler..

ben teşekkür ederim.

Bilgilendirmeler için teşekkürler

Çok teşekkürler ALLAH razı olsun çok kıymetli bilgiler paylaşıyorsunuz sizin sayenizde çoğu yerde bulunması imkansız türkçe bilgilere ulaştık tekrar teşekkürler.

Soruyu çok geç gördüm kusura bakmayın.

72 voltluk lityum grubu dediğiniz lityum iyon mu yoksa LiFePO4 mü? Kaç seri? Görsel varsa daha kolay yardımcı olurum.

48v luk bir elektrik bisikletim var. pil kutusuna lion olarak sanırım 4 sıra 13 lü toplam 52 pil sığıyor.. LiFepo4 olarak bu pili yaptırabileceğim bir yer var mıdır hocam bildiğiniz ?

Merhaba;

Birikim Pilleri'ne sorabilirsiniz ancak tüm sistemin değişmesi gerekebilir. Şarj aleti, bms vs.

Çünkü Li-ion ve LiFePO4'ün maksimum ve minimum voltajları farklı.

Merhaba, çok teşekkür ederim.

1) Telefon, elektrikli araç gibi kullanım alanlarını bir kenara bırakırsak pillerin hep full şarjda kullanışdığı çok fazla alan da var. Bir kaç örnek vereyim: Dizüstü bilgisayarı bütün gün şarj takılı tutup herhangi bir toplantıya giderken şarjdan çıkarıp %90 ya da %80 lerin altına pek indirmeden kullanmak.

Aslında bizim %100 olduğunu sandığımız pil o anda %100 değil, belki %95 seviyesinde kalıyor. Bu sayede pil korunuyor. Ama yine de sürekli doluya yakın kalması iyi değil diye düşünüyorum.

2) Endüstriyel cihazlarda sadece yılda bir iki kez elektrik kesilme anında devreye girip bütün yıl full şarjda bekleyen piller.

Buna stand-by kullanımı diyebiliriz. Normalde bir pilin 4.2 volta kadar şarj edilmesi gerekiyorsa bu modda daha düşük bir değere kadar şarj edilmesi gerekir, örneğin Samsung 4.05 volta kadar şarj edilmesini tavsiye eder. Bu sayede pil korunmuş olur. 2 yıl boyunca sürekli 4.2 voltta tutarsanız pil sağlığı önemli ölçüde etkilenir.

Burada verdiğim cevaplar NMC/NCA bazlı li-ion piller için geçerlidir.