Mis on liitiumaku tehnoloogia?

Liitiumpatareid eristuvad teistest akukeemiast oma suure energiatiheduse ja madala tsüklikulu tõttu.Kuid "liitiumaku" on mitmetähenduslik termin.Liitiumakudel on umbes kuus levinud keemiat, millel kõigil on oma ainulaadsed eelised ja puudused.Taastuvenergia rakenduste puhul on valdav keemia Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) .Sellel keemial on suurepärane ohutus, suurepärane termiline stabiilsus, kõrge voolutugevus, pikk tsükli eluiga ja kuritarvitamise taluvus.

Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) on peaaegu kõigi teiste liitiumkeemiatega võrreldes äärmiselt stabiilne liitiumkeemia.Aku on kokku pandud looduslikult ohutust katoodmaterjalist (raudfosfaat).Võrreldes teiste liitiumkeemiaga, soodustab raudfosfaat tugevat molekulaarset sidet, mis peab vastu äärmuslikele laadimistingimustele, pikendab tsükli eluiga ja säilitab keemilise terviklikkuse paljude tsüklite jooksul.See annab nendele akudele suurepärase termilise stabiilsuse, pika tööea ja vastupidavuse kuritarvitamise suhtes. LiFePO4 akud ei ole altid ülekuumenemisele ega nn termilisele väljavoolule ning seetõttu ei kuumene need üle ega sütti, kui neid käsitletakse rangelt valesti või karmides keskkonnatingimustes.

Erinevalt üleujutatud pliihappe- ja muudest akukeemiast ei välju liitiumakud ohtlikke gaase, nagu vesinik ja hapnik.Samuti puudub oht kokkupuuteks söövitavate elektrolüütidega, nagu väävelhape või kaaliumhüdroksiid.Enamikul juhtudel saab neid akusid hoida kinnistes kohtades ilma plahvatusohuta ja korralikult projekteeritud süsteem ei tohiks vajada aktiivset jahutamist ega õhutamist.

Liitiumakud on koost, mis koosneb paljudest elementidest, nagu pliiakud ja paljud muud tüüpi akud.Pliiakude nimipinge on 2 V/elemendi kohta, samas kui liitiumakuelementide nimipinge on 3,2 V.Seetõttu on 12 V aku saavutamiseks tavaliselt neli elementi järjestikku ühendatud.See muudab a nimipinge LiFePO4 12,8V .Kaheksa järjestikku ühendatud lahtrit moodustavad a 24V aku nimipingega 25,6 V ja kuusteist järjestikku ühendatud elementi teevad a 48V aku nimipingega 51,2V.Need pinged töötavad teie tüüpiliste pingetega väga hästi 12V, 24V ja 48V inverterid .

Liitiumakusid kasutatakse sageli pliiakude otseseks asendamiseks, kuna neil on väga sarnane laadimispinge.Neljarakuline LiFePO4 aku (12,8 V), Tavaliselt on selle maksimaalne laadimispinge vahemikus 14,4–14,6 V (olenevalt tootja soovitustest).Liitiumaku jaoks on ainulaadne see, et see ei vaja absorptsioonlaengut ega hoidmist püsiva pinge all märkimisväärse aja jooksul.Tavaliselt, kui aku saavutab maksimaalse laadimispinge, pole seda enam vaja laadida.LiFePO4 akude tühjenemisomadused on samuti ainulaadsed.Tühjenemise ajal säilitavad liitiumakud palju kõrgema pinge kui pliiakud tavaliselt koormuse all.Pole harvad juhud, kui liitiumaku langeb täislaadimiselt vaid mõne kümnendiku võrra 75% tühjenemiseni.See võib muuta ilma aku jälgimisseadmeteta raskeks öelda, kui palju võimsust on kasutatud.

Liitiumi oluline eelis pliiakude ees on see, et need ei kannata defitsiidi tsükli tõttu.Põhimõtteliselt on see siis, kui akusid ei saa enne järgmisel päeval uuesti tühjaks laadida.See on pliiakude puhul väga suur probleem ja võib sellisel viisil korduvalt käitamisel põhjustada plaadi olulist lagunemist.LiFePO4 akusid ei pea regulaarselt täis laadima.Tegelikult on võimalik üldist eeldatavat eluiga veidi pikendada, kui täislaadimise asemel laaditakse väike osaline laadimine.

Tõhusus on päikeseelektrisüsteemide projekteerimisel väga oluline tegur.Keskmise pliiaku edasi-tagasi kasutegur (täiest tühjaks ja tagasi täis) on umbes 80%.Muud keemiad võivad olla veelgi hullemad.Liitiumraudfosfaadi aku edasi-tagasi energiatõhusus on 95–98%.Ainuüksi see on märkimisväärne edasiminek süsteemide jaoks, mis talvel päikeseenergiat nälgivad. Generaatori laadimisest tulenev kütusesääst võib olla tohutu.Pliiakude absorptsioonlaadimise aste on eriti ebaefektiivne, mille tulemuseks on 50% või isegi vähem efektiivsus.Arvestades, et liitiumakud ei võta absorptsioonilaengut, võib laadimisaeg täielikult tühjenemisest täielikult täis olla vaid kaks tundi.Samuti on oluline märkida, et liitiumaku võib hinnanguliselt peaaegu täielikult tühjeneda ilma märkimisväärsete kahjulike mõjudeta.Siiski on oluline tagada, et üksikud elemendid ei tühjendaks liiga palju.See on integreeritu töö Akuhaldussüsteem (BMS) .

Liitiumakude ohutus ja töökindlus on suureks murekohaks, seega peaksid kõik sõlmed olema integreeritud Akuhaldussüsteem (BMS) .BMS on süsteem, mis jälgib, hindab, tasakaalustab ja kaitseb rakke väljaspool "turvalist tööpiirkonda" töötamise eest.BMS on liitiumakusüsteemi oluline ohutuskomponent, mis jälgib ja kaitseb aku elemente ülevoolu, ala-/ülepinge, ala-/ületemperatuuri ja muu eest.LiFePO4 element saab jäädavalt kahjustatud, kui elemendi pinge langeb kunagi alla 2,5 V, samuti saab see püsivalt kahjustatud, kui elemendi pinge tõuseb üle 4,2 V.BMS jälgib iga elementi ja hoiab ära elementide kahjustamise ala- või ülepinge korral.

Teine BMS-i oluline kohustus on paketi tasakaalustamine laadimise ajal, tagades, et kõik elemendid saavad täislaadimise ilma ülelaadimiseta.LiFePO4 aku elemendid ei tasakaalustu laadimistsükli lõpus automaatselt.Lahtrite takistuses on väikesed kõikumised ja seega pole ükski element 100% identne.Seetõttu laadivad mõned elemendid tsükli ajal täielikult või tühjenevad varem kui teised.Lahtritevaheline dispersioon suureneb aja jooksul oluliselt, kui rakud ei ole tasakaalus.

sisse pliiakud , jätkub vool ka siis, kui üks või mitu elementi on täielikult laetud.See on tagajärg elektrolüüs toimub akus, vesi jaguneb vesinikuks ja hapnikuks.See vool aitab teisi elemente täielikult laadida, tasakaalustades seega loomulikult kõigi elementide laengu.Täielikult laetud liitiumelemendil on aga väga suur takistus ja väga vähe voolu.Mahajäänud elemendid ei lae seetõttu täielikult.Tasakaalustamisel koormab BMS täielikult laetud elemente väikese koormuse, vältides selle ülelaadimist ja võimaldades teistel elementidel järele jõuda.

Liitiumakud pakuvad palju eeliseid võrreldes teiste akude keemiaga.Need on ohutu ja töökindel akulahendus, mis ei karda termilist äravoolu ja/või katastroofilist kokkuvarisemist, mis on teiste liitiumaku tüüpide puhul märkimisväärne võimalus.Need akud pakuvad äärmiselt pikka tööiga, mõned tootjad garanteerivad akudele isegi kuni 10 000 tsüklit.Tänu suurele tühjenemis- ja laadimismäärale C/2-st ülespoole ja kuni 98% edasi-tagasi kasuteguriga pole ime, et need akud koguvad tööstuses haardejõudu. Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) on täiuslik energia salvestamise lahendus .