Prima di iniziare vi dico il perchè di questa foto principale:
Questo è un pacco batterie costruito dalla EVE con poli saldati al laser, celle di grado A vero, piastre di compressione superbe e fogli isolanti.
La prendo come esempio del massimo della qualità attualmente disponibile, anche se costosa ha le caratteristiche per essere impiegata come “power battery” sinceramente per un accumulo sarebbe sprecata……
Lifepo4
le batterie Lifepo4 sono il desiderio di tutti, desiderio che spesso freniamo a causa dei costi elevati e delle modifiche che necessariamente si rendono obbligatorie sull’impianto del nostro camper.
Prima di parlare di costi, vorrei parlarvi delle batterie, di come sono composte e delle varie caratteristiche che le rendono un prodotto più o meno valido.
In commercio ci sono ormai tante aziende che vendono batterie lifepo4 preassemblate delle quali non si conoscono ne i componenti interni ne come sono state assemblate.
Ci ritroviamo a comprare un qualcosa ” a scatola chiusa” vediamo come dovrebbe essere la batteria ideale:
- Dovrebbe essere assemblata con batterie di grade A (con questo si intende esenti da qualsiasi particolarità che le faccia discostare anche in minima parte dalla scheda tecnica)
- Dovrebbe essere assemblata esclusivamente con le celle posizionate verticalmente (chiaramente questo vale per le celle prismatiche e non per le cilindriche)
- Dovrebbero essere compresse come da scheda tecnica
- Dovrebbero essere completamente isolate dalle pareti del case se fatto in materiale conduttivo e isolate tra di loro poichè hanno l’involucro che normalmente ha carica positiva
- Dovrebbero essere dotate di BMS (Battery management system) con bilanciatore e smart (collegabili a pc, telefoni, schermi) per poter controllare tutte le funzioni della bms e vedere l’andamento della singola cella.
Esiste una batteria del genere in commercio? NO!
come possiamo scegliere la nostra Lifepo4? la soluzione più economica e valida dal punto di vista della longevità è sicuramente l’assemblaggio dei singoli componenti scegliendo tra quelli più adatti ed economicamente più vicini alle nostre possibilità.
Indice degli argomenti
La Cina:
I piu grandi produttori di celle sono Cinesi, qui riporto la tabella dei primi dieci costruttori di batterie.
Come scegliere le nostre Celle:
Il mercato Asiatico è una giungla di offerte che, spesso, celano anche brutte sorprese.
Le possibili fregature possono essere dovute a:
- Celle usate spacciate per nuove
- Celle difettate con danni all’involucro
- Capacità inferiore al minimo dichiarato in scheda tecnica dal produttore
- Rigonfiamenti
Per poter ovviare a questi problemi abbiamo 2 scelte:
- Comprare direttamente dal produttore
- Affidarci a un commerciante Cinese o Europeo onesto o che almeno si spaccia come tale.
Chiaramente la prima soluzione è meno fattibile poichè Le aziende non trattano con i privati ma vendono solo a lotti che spesso sono costituiti da migliaia di celle, non ci rimane che la seconda soluzione.
Spesso leggo di gente che acquistando su siti quali Aliexpress ricevono batterie con capacità ridotta o gonfie. io ho individuato qualche fornitore di celle Cinese che ha sempre fornito celle con capacità SUPERIORE a quanto dichiarato in scheda tecnica.
La capacità delle celle va sempre controllata con strumenti idonei quali
- uno shunt (ci serve a leggere quanti Ampere entrano ed escono dalla nostra batteria)
- Un caricabatterie da banco per poterle caricare e quindi scaricare fino alle tensioni minime e massime espresse in scheda tecnica (tipicamente 2,5v e 3,65v)
- Un tester in grado di leggere la resistenza interna delle celle che deve essere sempre inferiore a quanto riportata in scheda tecnica (una resistenza superiore è sinonimo di cella difettata o usata)
- Un inverter (al quale collegare un carico) o un carico elettronico per scaricare la cella in modo da testare la capacità effettiva
I Gradi delle celle cosa sono?
Spesso si sente parlare di Grade A, Grade A- o B non sono altro che le classificazioni non ufficiali per definire le celle in base alla loro corrispondenza rispetto alle caratteristiche indicate in scheda tecnica, ma per un accumulo servono veramente celle di grade A? la risposta è no.
Servono esclusivamente per impianti di potenza tipicamente usati sui veicoli elettrici, queste celle sono in grado di erogare senza eccessivi sbilanciamenti tutta la potenza dichiarata in scheda tecnica in un lasso di tempo più breve.
A noi non è mai interessato “lo spunto” noi abbiamo bisogno di energia accumulata e pronta ad essere usata gradualmente.
Quindi delle buone celle anche se di grado A- vanno più che bene al nostro scopo.
La compressione:
Le celle prismatiche hanno la tendenza a “gonfiarsi” anche in condizioni di uso normale, questa tendenza va contenuta comprimendo le celle e tenendole pressate tra loro. Se si gonfiano anche solo di pochi millimetri possono perdere parte della loro capacità.
Nella immagine sottostante si nota un pacco batteria con le celle compresse da piastre da 8mm in alluminio e barre filettate, chiaro esempio di compressione fai da te.
Chiaramente questa batteria era ancora in una prima fase di assemblaggio non ancora protetta da fogli isolanti di cui parleremo nella fase dell’assemblaggio.
La Bms
Il battery menagement system è una scheda elettronica che gestisce le nostre celle.
Tiene sotto controllo le correnti di carica, scarica, interrompendole se una o più celle superano i valori preimpostati.
Nel caso delle bms smart ci da la possibilità di vedere ogni singola cella come si comporta in fase di carica e scarica mettendoci in allarme se le cose non vanno bene.
Interrompe la carica e/o la scarica se le temperature delle celle sono troppo alte o troppo basse.
Compensa attraverso il bilanciamento (quasi sempre passivo e di pochi millivolt) lo sbilanciamento che può esserci di fronte a grossi carichi e/o forti scariche.
Registra i cicli di vita già effettuati (le celle non sono eterne e mediamente durano circa 3000 cicli)
Il bilanciatore attivo:
E’ uno strumento costituito da una scheda elettronica che passa attivamente la corrente da una cella all’altra mantenendole ben bilanciate tra loro.
Solitamente un bilanciatore riesce a spostare fino a 5A, molto più efficace rispetto al bilanciatore passivo delle bms.
Mi sento di consigliarlo visto il costo basso e il buon lavoro che fa
Come testare le celle:
Spesso (troppo spesso purtoppo) succede che in fase di test ci si accorge di avere avuto la classica “fregatura” per questo è bene munirsi degli strumenti adatti e testare le celle.
Test della resistenza interna:
Può essere fatto con tester adatti che riescono in tale misurazione, la resistenza interna deve essere sempre inferiore a quanto riportato in scheda tecnica in caso di risultato diverso significa che la cella è usata e/o fallata.
Test capacità:
La capacità delle celle è uno dei test che richiedono più tempo ma che ci consente di valutare meglio il nostro acquisto.
Caricare la batteria al massimo consentito 14,6v e scaricarla al minimo consentito 10v, possiamo fare questo o con un “carico elettronico” che registrerà gli ampere fuoriusciti dalla batteria dandoci la capacità reale, oppure dotandoci di uno schunt da interporre tra la batteria e un inverter di potenza al quale collegheremo il nostro carico (che può essere un qualsiasi elettrodomestico)
Sconsiglio i carichi elettronici perché hanno un basso amperaggio di assorbimento e la cosa potrebbe leggermente falsare il test, poiché un test serio va fatto a circa 0,5C di assorbimento.
Componenti per assemblare la nostra batteria:
Per assemblare la nostra batteria (dopo aver provveduto a fare il bilanciamento al top) avremo bisogno di questi componenti:
- Case (Valigetta, fatto in legno, in ferro, in plastica come le batterie ad uso automobilistico)
- Le piastre di compressione
- La Bms
- I poli + e – dove collegarci alla batteria
- Cavi
- terminali a crimpare
- guaina termorestringente
- bilanciatore attivo
Assemblaggio:
Dopo aver atteso circa 2 mesi dalla spedizione le nostre agognate celle Lifepo4 ed aver acquistato tutti gli altri elementi presenti nella lista, arriva il fatidico momento di assemblare il tutto.
La prima cosa da fare è controllare tensioni delle celle e resistenza interna che deve essere inferiore a quanto descritto in scheda tecnica.
Bilanciamento al top:
Bisogna mettere le celle in parallelo e caricarle al massimo, nel caso delle lifepo4 3,65v, per fare questo avremo bisogno di un alimentatore da banco regolabile.
chiaramente il tempo necessario per questa operazione è variabile in base agli ampere erogati dall’alimentatore e dalla capacità delle celle.
Esempio: con un alimentatore da 5A vogliamo caricare 4 celle da 280Ah? impiegheremo: 280/5= 56 moltiplicato il numero di celle 4 (in una 4s) = 224 ore fortunatamente arrivano cariche a circa il 40%
Composizione pacco batteria:
Facciamo l’esempio di una 4s; dovremmo affiancarle facendo attenzione ai poli positivi e negativi poiché dovremmo creare continuità, significa che il positivo della cella 1 andrà collegato con il negativo della cella due, il positivo della cella 2 andrà collegato con il negativo della cella 3, il positivo della cella 3 con il negativo 4.
I collegamenti saranno fatti con le busbar in dotazione ed i perni.
Massima attenzione durante il collegamento dei busbar:
Questa operazione va fatta sempre con utensili schermati, per schermati intendo anche rivestiti di nastro isolante (in caso di caduta accidentale di un utensile il cortocircuito può essere molto pericoloso per la persona e deleterio per le celle)
A questo punto metteremo le piastre di compressione con dei tiranti avvitandoli in modo “fermo e deciso” senza esagerare
Installiamo la bms ed il bilanciatore attivo (opzionale)
La bms classicamente si installa partendo dalla prima cella nella quale andremo a collegare il negativo con il cavo nero ed il positivo con il primo cavo di fianco al nero, poi alla seconda cella collegheremo sul positivo il terzo cavo, sulla terza il quarto e sulla quarta il quinto cavo tutti sempre sul positivo tranne il primo nero.
Per il bilanciatore attivo vale lo stesso discorso tanto è vero che io solitamente saldo gli occhielli con entrambi i cavi (negativo bms + negativo bilanciatore, positivo bms + positivo bilanciatore ecc.)
Dove acquistare le celle:
Le celle si trovano in vendita su ogni sito, ormai, ma è anche vero che alcuni di questi siti vendono celle usate, fallate, con dati di targa non veritieri.
Io acquisto in Cina ed in particolare su Alibaba da venditori che, ormai, considero “familiari”, li considero tali perché da questi stessi venditori abbiamo comprato in tanti attraverso il gruppo FB “Lifepo4esperienze” e puntualmente le celle rispondevano a quanto promesso.
Cosa pretendere da tutti i venditori:
- Un video nel quale si veda chiaramente la resistenza interna e il voltaggio delle celle oltre che l’estetica
- Trasporto DDP (Delivered Duty Paid) i costi sono a carico del venditore compreso le tasse d’importazione in Europa
- La scheda tecnica del prodotto che deve essere completa come quella che ho inserito come esempio nel riquadro sottostante.
Quanto costano le celle?
E difficile rispondere alla domanda perché è un mercato fluttuante, ma più o meno i prezzi delle celle e degli accessori sono quelli espressi nella tabella in basso, tabella redatta (per gli accessori) in considerazione di un trasporto veloce ed aereo DDP, cosa non conveniente per le celle che andranno via nave, via treno o via gomma.
Test della batteria assemblata:
Ormai siamo felici e giulivi per aver finalmente assemblato la batteria che tanto desideravamo, ma adesso tocca testarla per vedere se effettivamente tutto è stato fatto a regola d’arte.
- Applicare un carico (tipicamente un inverter di qualità e con una potenza idonea ai test)
- Iniziare a “scaricare” controllando sempre lo sbilanciamento che, non deve essere quello che solitamente vediamo sui tanti video dei vari youtuber…. (ho visto sbilanciamenti di 0,150-0,200v) giustificati poi dal fatto che appena tolto il carico la situazione rientra nella normalità (assurdo e da veri incompetenti) Uno sbilanciamento adeguato deve essere in un range di 0.08 0.020 con un carico pari a 0.5C (significa pari alla metà della potenza della batteria) Quindi se testo una 280Ah applicherò un carico da 140A e non dovrò leggere decimali ma solo centesimi e millesimi di volts
- Durante il test bisogna controllare le busbar, controllare la temperatura delle stesse, se scaldano tanto bisogna rismontarle, pulire accuratamente il tutto e rimontarle, le busbar devono essere fredde ed avere solo qualche grado in più della cella.
Buongiorno
Sono molto interessato alla questione, avendo anche io installato una batteria della ULTIMATRON lifepo4 da 100ah sul mio camper.
Premetto che abbiamo collegato la ricarica della batteria con impianto completo della Victron, ma dopo solamente 2 anni di vita la batteria da una carica del 75% , al primo avvio del motore passa subito al 100%, in meno di 2 secondi come se il Bms andasse in protezione .
Verificando lo stato di carica delle 4 celle risultano molto sbilanciate, non capisco se è colpa del suo Bms oppure le celle che fanno pietà .