Què és la tecnologia de la bateria de liti?

Les bateries de liti es distingeixen d'altres químiques de bateries per la seva alta densitat d'energia i el seu baix cost per cicle.Tanmateix, "bateria de liti" és un terme ambigu.Hi ha unes sis químiques comunes de bateries de liti, totes amb els seus avantatges i desavantatges únics.Per a aplicacions d'energies renovables, la química predominant és Fosfat de ferro de liti (LiFePO4) .Aquesta química té una seguretat excel·lent, amb una gran estabilitat tèrmica, alts nivells de corrent, llarg cicle de vida i tolerància a l'abús.

Fosfat de ferro de liti (LiFePO4) és una química de liti extremadament estable en comparació amb gairebé totes les altres químiques de liti.La bateria està muntada amb un material càtode naturalment segur (fosfat de ferro).En comparació amb altres químiques de liti, el fosfat de ferro afavoreix un fort enllaç molecular, que suporta condicions de càrrega extremes, allarga la vida del cicle i manté la integritat química durant molts cicles.Això és el que confereix a aquestes bateries la seva gran estabilitat tèrmica, la seva llarga vida útil i la seva tolerància a l'abús. Bateries LiFePO4 no són propensos a sobreescalfar-se, ni estan disposats a "fuga tèrmica" i, per tant, no s'escalfen excessivament ni s'encenen quan se sotmeten a un mal maneig rigorós o a condicions ambientals dures.

A diferència de les bateries de plom-àcid inundades i altres químiques de bateries, les bateries de liti no expulsen gasos perillosos com l'hidrogen i l'oxigen.Tampoc hi ha perill d'exposició a electròlits càustics com l'àcid sulfúric o l'hidròxid de potassi.En la majoria dels casos, aquestes bateries es poden emmagatzemar en zones reduïdes sense risc d'explosió i un sistema dissenyat correctament no hauria de requerir refrigeració o ventilació activa.

Les bateries de liti són un conjunt format per moltes cèl·lules, com les bateries de plom-àcid i molts altres tipus de bateries.Les bateries de plom-àcid tenen una tensió nominal de 2 V/cel·la, mentre que les de liti tenen una tensió nominal de 3,2 V.Per tant, per aconseguir una bateria de 12 V, normalment tindreu quatre cel·les connectades en sèrie.Això farà que la tensió nominal de a LiFePO4 12,8 V .Vuit cel·les connectades en sèrie formen a bateria de 24 V amb una tensió nominal de 25,6 V i setze cel·les connectades en sèrie fan a bateria de 48 V amb una tensió nominal de 51,2 V.Aquests voltatges funcionen molt bé amb el vostre típic Inversors de 12V, 24V i 48V .

Sovint s'utilitzen bateries de liti per substituir directament les bateries de plom-àcid perquè tenen tensions de càrrega molt similars.Un de quatre cel·les Bateria LiFePO4 (12,8 V), normalment tindrà una tensió de càrrega màxima entre 14,4 i 14,6 V (segons les recomanacions del fabricant).L'únic d'una bateria de liti és que no necessita una càrrega d'absorció ni que es mantingui en un estat de tensió constant durant períodes de temps significatius.Normalment, quan la bateria arriba a la tensió de càrrega màxima, ja no cal carregar-la.Les característiques de descàrrega de les bateries LiFePO4 també són úniques.Durant la descàrrega, les bateries de liti mantindran una tensió molt més alta que les bateries de plom-àcid normalment sota càrrega.No és estrany que una bateria de liti baixi només unes dècimes de volts des d'una càrrega completa fins al 75% descarregada.Això pot dificultar saber quanta capacitat s'ha utilitzat sense un equip de control de la bateria.

Un avantatge important de les bateries de liti respecte a les bateries de plom-àcid és que no pateixen cicles dèficits.Bàsicament, és quan les bateries no es poden carregar completament abans de tornar-se a descarregar l'endemà.Aquest és un problema molt important amb les bateries de plom-àcid i pot promoure una degradació important de la placa si es fa un cicle repetidament d'aquesta manera.Les bateries LiFePO4 no s'han de carregar completament regularment.De fet, és possible millorar lleugerament l'esperança de vida general amb una lleugera càrrega parcial en lloc d'una càrrega completa.

L'eficiència és un factor molt important a l'hora de dissenyar sistemes elèctrics solars.L'eficiència d'anada i tornada (de ple a mort i de tornada a plena) de la bateria mitjana de plom-àcid és d'aproximadament el 80%.Altres químiques poden ser encara pitjors.L'eficiència energètica d'anada i tornada d'una bateria de fosfat de ferro de liti és superior al 95-98%.Això només és una millora significativa per als sistemes sense energia solar durant l'hivern, l'estalvi de combustible de la càrrega del generador pot ser enorme.L'etapa de càrrega d'absorció de les bateries de plom-àcid és particularment ineficient, donant lloc a una eficiència del 50% o fins i tot menys.Tenint en compte que les bateries de liti no carreguen per absorció, el temps de càrrega des de la descàrrega completament fins a la completa pot ser de tan sols dues hores.També és important tenir en compte que una bateria de liti pot patir una descàrrega gairebé completa, segons la classificació, sense efectes adversos significatius.Tanmateix, és important assegurar-se que les cèl·lules individuals no es descarreguen excessivament.Aquesta és la feina dels integrats Sistema de gestió de bateries (BMS) .

La seguretat i la fiabilitat de les bateries de liti són una gran preocupació, per la qual cosa tots els conjunts haurien de tenir un integrat Sistema de gestió de bateries (BMS) .El BMS és un sistema que supervisa, avalua, equilibra i protegeix les cèl·lules del funcionament fora de l'"Àrea operativa segura".El BMS és un component de seguretat essencial d'un sistema de bateries de liti, que controla i protegeix les cèl·lules de la bateria contra sobreintensitat, sota/sobretensió, baixa/sobretemperatura i molt més.Una cèl·lula LiFePO4 es danyarà permanentment si la tensió de la cèl·lula cau a menys de 2,5 V, també es danyarà permanentment si la tensió de la cèl·lula augmenta a més de 4,2 V.El BMS supervisa cada cèl·lula i evitarà danys a les cèl·lules en cas de baixa/sobretensió.

Una altra responsabilitat essencial del BMS és equilibrar el paquet durant la càrrega, garantint que totes les cèl·lules es carreguin completament sense sobrecàrrega.Les cèl·lules d'una bateria LiFePO4 no s'equilibraran automàticament al final del cicle de càrrega.Hi ha lleugeres variacions en la impedància a través de les cèl·lules i, per tant, cap cel·la és 100% idèntica.Per tant, quan es ciclen, algunes cèl·lules es carregaran completament o es descarregaran abans que altres.La variància entre les cèl·lules augmentarà significativament amb el temps si les cèl·lules no estan equilibrades.

En bateries de plom-àcid , el corrent continuarà circulant fins i tot quan una o més de les cèl·lules estiguin completament carregades.Això és un resultat de l'electròlisi té lloc dins de la bateria, l'aigua es divideix en hidrogen i oxigen.Aquest corrent ajuda a carregar completament altres cèl·lules, equilibrant així de manera natural la càrrega de totes les cèl·lules.Tanmateix, una cèl·lula de liti completament carregada tindrà una resistència molt alta i fluirà molt poc corrent.Per tant, les cèl·lules endarrerides no es carregaran completament.Durant l'equilibri, el BMS aplicarà una petita càrrega a les cèl·lules completament carregades, evitant que es sobrecarregui i permetent que les altres cèl·lules es posin al dia.

Les bateries de liti ofereixen molts avantatges respecte a altres productes químics de bateries.Són una solució de bateries segura i fiable, sense por a la fugida tèrmica i/o la fusió catastròfica, que és una possibilitat important d'altres tipus de bateries de liti.Aquestes bateries ofereixen una vida útil extremadament llarga, amb alguns fabricants que fins i tot garanteixen les bateries fins a 10.000 cicles.Amb altes taxes de descàrrega i recàrrega superiors a C/2 contínua i una eficiència d'anada i tornada de fins a un 98%, no és estrany que aquestes bateries estiguin guanyant força dins la indústria. Fosfat de ferro de liti (LiFePO4) és un perfecte solució d'emmagatzematge d'energia .