Какво представлява технологията на литиевата батерия?

Литиевите батерии се отличават от другите химикали на батериите поради тяхната висока енергийна плътност и ниска цена на цикъл.„Литиева батерия“ обаче е двусмислен термин.Има около шест общи химикали на литиеви батерии, всички със своите уникални предимства и недостатъци.За приложенията за възобновяема енергия преобладаващата е химията Литиево-железен фосфат (LiFePO4) .Тази химия има отлична безопасност, с голяма термична стабилност, висок ток, дълъг живот на цикъла и толерантност към злоупотреба.

Литиево-железен фосфат (LiFePO4) е изключително стабилна литиева химия в сравнение с почти всички останали литиеви химикали.Батерията е сглобена с естествено безопасен катоден материал (железен фосфат).В сравнение с други литиеви химикали, железният фосфат насърчава силна молекулярна връзка, която издържа на екстремни условия на зареждане, удължава живота на цикъла и поддържа химическата цялост в продължение на много цикли.Това е, което придава на тези батерии голяма термична стабилност, дълъг живот на цикъла и устойчивост на злоупотреба. LiFePO4 батерии не са склонни към прегряване, нито са склонни към „топлинно бягство“ и следователно не прегряват или се запалват, когато са подложени на строго неправилно боравене или сурови условия на околната среда.

За разлика от наводнените оловно-киселинни и други химикали на батериите, литиевите батерии не изпускат опасни газове като водород и кислород.Също така няма опасност от излагане на разяждащи електролити като сярна киселина или калиев хидроксид.В повечето случаи тези батерии могат да се съхраняват в затворени помещения без риск от експлозия и правилно проектираната система не трябва да изисква активно охлаждане или вентилация.

Литиевите батерии са комплект, съставен от много клетки, като оловно-киселинните батерии и много други видове батерии.Оловно-киселинните батерии имат номинално напрежение от 2 V/клетка, докато клетките на литиевите батерии имат номинално напрежение от 3,2 V.Следователно, за да постигнете 12V батерия, обикновено ще имате четири клетки, свързани в серия.Това ще направи номиналното напрежение от a LiFePO4 12.8V .Осем клетки, свързани в серия, образуват a 24V батерия с номинално напрежение 25,6 V и шестнадесет последователно свързани клетки правят a 48V батерия с номинално напрежение 51.2V.Тези напрежения работят много добре с вашия типичен 12V, 24V и 48V инвертори .

Литиевите батерии често се използват за директна замяна на оловно-киселинните батерии, тъй като имат много сходни зарядни напрежения.Четириклетъчна LiFePO4 батерия (12.8V), обикновено ще има максимално напрежение на зареждане между 14,4-14,6 V (в зависимост от препоръките на производителя).Това, което е уникално за литиевата батерия е, че тя не се нуждае от абсорбционен заряд или да бъде поддържана в състояние на постоянно напрежение за значителни периоди от време.Обикновено, когато батерията достигне максимално напрежение на зареждане, вече не е необходимо да се зарежда.Характеристиките на разреждане на LiFePO4 батериите също са уникални.По време на разреждане литиевите батерии ще поддържат много по-високо напрежение, отколкото обикновено оловно-киселинните батерии под товар.Не е необичайно литиевата батерия да падне само с няколко десети от волта от пълно зареждане до 75% разредена.Това може да затрудни определянето на използвания капацитет без оборудване за наблюдение на батерията.

Значително предимство на литиевите пред оловно-киселинните батерии е, че те не страдат от дефицитни цикли.По същество това е, когато батериите не могат да бъдат напълно заредени, преди да бъдат разредени отново на следващия ден.Това е много голям проблем с оловно-киселинните батерии и може да насърчи значително разграждане на плочата, ако многократно се циклизира по този начин.LiFePO4 батериите не трябва да се зареждат редовно.Всъщност е възможно леко да се подобри общата продължителност на живота с леко частично зареждане вместо пълно зареждане.

Ефективността е много важен фактор при проектирането на слънчеви електрически системи.Ефективността на двупосочното пътуване (от пълна до мъртва и обратно до пълна) на средната оловно-киселинна батерия е около 80%.Други химикали могат да бъдат още по-лоши.Двупосочната енергийна ефективност на литиево-желязо-фосфатна батерия е над 95-98%.Това само по себе си е значително подобрение за системите, които нямат слънчева енергия през зимата, спестяванията на гориво от зареждането на генератора могат да бъдат огромни.Етапът на абсорбционно зареждане на оловно-киселинните батерии е особено неефективен, което води до ефективност от 50% или дори по-малко.Като се има предвид, че литиевите батерии нямат абсорбционно зареждане, времето за зареждане от напълно разреден до напълно пълен може да бъде само два часа.Също така е важно да се отбележи, че литиевата батерия може да претърпи почти пълно разреждане според оценката без значителни неблагоприятни ефекти.Важно е обаче да се уверите, че отделните клетки не се разреждат прекомерно.Това е работа на интегрираните Система за управление на батерията (BMS) .

Безопасността и надеждността на литиевите батерии са голяма загриженост, поради което всички модули трябва да имат интегриран Система за управление на батерията (BMS) .BMS е система, която наблюдава, оценява, балансира и защитава клетките от работа извън „безопасната работна зона“.BMS е основен компонент за безопасност на система от литиеви батерии, който наблюдава и защитава клетките в батерията срещу свръхток, под/над напрежение, под/над температура и др.LiFePO4 клетка ще бъде трайно повредена, ако напрежението на клетката падне до по-малко от 2,5 V, тя също ще бъде трайно повредена, ако напрежението на клетката се повиши до повече от 4,2 V.BMS следи всяка клетка и ще предотврати повреда на клетките в случай на под/пренапрежение.

Друга основна отговорност на BMS е да балансира пакета по време на зареждане, като гарантира, че всички клетки получават пълно зареждане без презареждане.Клетките на батерия LiFePO4 няма да се балансират автоматично в края на цикъла на зареждане.Има леки вариации в импеданса през клетките и следователно нито една клетка не е 100% идентична.Следователно, когато се циклизира, някои клетки ще бъдат напълно заредени или разредени по-рано от други.Разликата между клетките ще се увеличи значително с течение на времето, ако клетките не са балансирани.

в оловно-киселинни батерии , токът ще продължи да тече дори когато една или повече от клетките са напълно заредени.Това е резултат от електролизата се извършва в батерията, като водата се разделя на водород и кислород.Този ток помага за пълното зареждане на други клетки, като по този начин естествено балансира заряда на всички клетки.Напълно заредената литиева клетка обаче ще има много високо съпротивление и ще тече много малък ток.Следователно изоставащите клетки няма да бъдат напълно заредени.По време на балансирането BMS ще приложи малко натоварване към напълно заредените клетки, предотвратявайки презареждането и позволявайки на другите клетки да наваксат.

Литиевите батерии предлагат много предимства пред другите химикали на батериите.Те са безопасно и надеждно решение за батерии, без страх от термично изпускане и/или катастрофално разтопяване, което е значителна възможност от други видове литиеви батерии.Тези батерии предлагат изключително дълъг цикъл на живот, като някои производители дори гарантират батерии за до 10 000 цикъла.С високи скорости на разреждане и презареждане нагоре от C/2 непрекъснато и двупосочна ефективност до 98%, не е чудно, че тези батерии набират популярност в индустрията. Литиево-железен фосфат (LiFePO4) е перфектен решение за съхранение на енергия .