Mikä on litiumparistotekniikka?

Litiumakut erottuvat muista akkukemioista korkean energiatiheyden ja alhaisten syklikohtaisten kustannustensa ansiosta."litiumparisto" on kuitenkin moniselitteinen termi.Litiumparistoilla on noin kuusi yleistä kemiaa, joilla kaikilla on omat ainutlaatuiset etunsa ja haittapuolensa.Uusiutuvan energian sovelluksissa vallitseva kemia on Litiumrautafosfaatti (LiFePO4) .Tällä kemialla on erinomainen turvallisuus, suuri lämpöstabiilisuus, korkeat virran arvot, pitkä käyttöikä ja väärinkäyttö sieto.

Litiumrautafosfaatti (LiFePO4) on erittäin vakaa litiumkemia verrattuna lähes kaikkiin muihin litiumkemioihin.Akku on koottu luonnollisesti turvallisesta katodimateriaalista (rautafosfaatti).Verrattuna muihin litiumkemioihin rautafosfaatti edistää vahvaa molekyylisidosta, joka kestää äärimmäisiä latausolosuhteita, pidentää syklin käyttöikää ja säilyttää kemiallisen eheyden useiden syklien ajan.Tämä antaa näille akuille erinomaisen lämpövakauden, pitkän käyttöiän ja sietokyvyn väärinkäyttöä vastaan. LiFePO4 akut eivät ole alttiita ylikuumenemiselle, eivätkä ne altistu "lämmölle karkaamaan", joten ne eivät ylikuumene tai syty, kun ne altistuvat ankarille väärinkäsittelyille tai ankarille ympäristöolosuhteille.

Toisin kuin tulvinut lyijyhappo ja muut akkukemiat, litiumakut eivät poista vaarallisia kaasuja, kuten vetyä ja happea.Ei myöskään ole vaaraa altistua emäksisille elektrolyyteille, kuten rikkihapolle tai kaliumhydroksidille.Useimmissa tapauksissa näitä akkuja voidaan säilyttää suljetuissa tiloissa ilman räjähdysvaaraa, eikä oikein suunniteltu järjestelmä saa vaatia aktiivista jäähdytystä tai tuuletusta.

Litiumparistot ovat kokoonpano, joka koostuu monista kennoista, kuten lyijyakuista ja monista muista akkutyypeistä.Lyijyakkujen nimellisjännite on 2 V/kenno, kun taas litiumakkukennojen nimellisjännite on 3,2 V.Siksi 12 V akun saavuttamiseksi sinulla on yleensä neljä kennoa kytkettynä sarjaan.Tämä tekee a:n nimellisjännitteeksi LiFePO4 12,8V .Kahdeksan sarjaan kytkettyä solua muodostavat a 24V akku nimellisjännitteellä 25,6 V ja kuusitoista sarjaan kytkettyä kennoa tekevät a 48V akku nimellisjännitteellä 51,2V.Nämä jännitteet toimivat erittäin hyvin tyypillisimmilläsi 12V, 24V ja 48V invertterit .

Litiumakkuja käytetään usein korvaamaan suoraan lyijyakkuja, koska niillä on hyvin samanlaiset latausjännitteet.Nelisoluinen LiFePO4-akku (12,8 V), Sen latausjännite on yleensä 14,4-14,6 V (riippuen valmistajan suosituksista).Ainutlaatuista litiumakulle on se, että se ei tarvitse absorptiovarausta tai sitä ei tarvitse pitää vakiojännitetilassa pitkiä aikoja.Yleensä kun akku saavuttaa enimmäislatausjännitteen, sitä ei enää tarvitse ladata.LiFePO4-akkujen purkausominaisuudet ovat myös ainutlaatuiset.Purkauksen aikana litiumakut ylläpitävät paljon korkeampaa jännitettä kuin lyijyakut tavallisesti kuormitettuina.Ei ole harvinaista, että litiumakku putoaa vain muutaman kymmenesosan voltin täydestä latauksesta 75 %:iin.Tämä voi tehdä siitä vaikean kertoa, kuinka paljon kapasiteettia on käytetty ilman akun valvontalaitteita.

Litiumin merkittävä etu lyijyakkuihin verrattuna on, että ne eivät kärsi alijäämäisestä pyöräilystä.Käytännössä tämä on silloin, kun akkuja ei voida ladata täyteen ennen kuin ne puretaan uudelleen seuraavana päivänä.Tämä on erittäin suuri ongelma lyijyakkujen kanssa ja voi aiheuttaa merkittävää levyn hajoamista, jos sitä käytetään toistuvasti tällä tavalla.LiFePO4-akkuja ei tarvitse ladata täyteen säännöllisesti.Itse asiassa yleistä käyttöikää on mahdollista pidentää hieman pienellä osittaisella latauksella täyden latauksen sijaan.

Tehokkuus on erittäin tärkeä tekijä aurinkosähköjärjestelmiä suunniteltaessa.Keskimääräisen lyijyakun edestakainen hyötysuhde (täydestä kuolleeseen ja takaisin täyteen) on noin 80 %.Muut kemiat voivat olla vielä pahempia.Litium-rautafosfaattiakun edestakainen energiatehokkuus on ylöspäin 95-98 %.Pelkästään tämä on merkittävä parannus järjestelmille, jotka kaipaavat aurinkoenergiaa talvella. Generaattorin latauksen polttoainesäästöt voivat olla valtavat.Lyijyakkujen absorptiolatausaste on erityisen tehoton, jolloin hyötysuhde on 50 % tai jopa pienempi.Koska litiumakut eivät absorptiovarausta, latausaika täysin purkautuneesta täysin täyteen voi olla vain kaksi tuntia.On myös tärkeää huomata, että litiumakku voi purkautua lähes täydellisesti ilman merkittäviä haittavaikutuksia.On kuitenkin tärkeää varmistaa, että yksittäiset kennot eivät purkautu liikaa.Tämä on integroidun tehtävä Akunhallintajärjestelmä (BMS) .

Litiumakkujen turvallisuus ja luotettavuus ovat suuri huolenaihe, joten kaikissa kokoonpanoissa tulee olla integroitu Akunhallintajärjestelmä (BMS) .BMS on järjestelmä, joka valvoo, arvioi, tasapainottaa ja suojaa soluja toimimasta "turvallisen toiminta-alueen" ulkopuolella.BMS on litiumakkujärjestelmän olennainen turvallisuuskomponentti, joka valvoo ja suojaa akun kennoja ylivirralta, ali-/ylijännitteeltä, ali-/ylilämpötilalta ja muilta.LiFePO4-kenno vaurioituu pysyvästi, jos kennon jännite joskus putoaa alle 2,5V, se vaurioituu myös pysyvästi, jos kennon jännite nousee yli 4,2V:iin.BMS valvoo jokaista kennoa ja estää kennojen vaurioitumisen ali-/ylijännitteen sattuessa.

Toinen BMS:n tärkeä tehtävä on tasapainottaa pakkaus latauksen aikana, mikä takaa, että kaikki kennot latautuvat täyteen ilman ylilatausta.LiFePO4-akun kennot eivät tasapainotu automaattisesti latausjakson lopussa.Kennojen läpi kulkevassa impedanssissa on pieniä vaihteluita, joten mikään kenno ei ole 100 % identtinen.Tästä syystä jotkin kennot latautuvat täyteen tai purkautuvat toisia aikaisemmin, kun niitä jaksotetaan.Solujen välinen varianssi kasvaa merkittävästi ajan myötä, jos solut eivät ole tasapainossa.

Sisään lyijyakut , virta jatkuu, vaikka yksi tai useampi kennoista olisi ladattu täyteen.Tämä on seurausta akussa tapahtuu elektrolyysi, jolloin vesi hajoaa vedyksi ja hapeksi.Tämä virta auttaa lataamaan muut kennot täyteen, mikä luonnollisesti tasapainottaa kaikkien kennojen latauksen.Täysin ladatulla litiumkennossa on kuitenkin erittäin korkea vastus ja hyvin vähän virtaa.Viivästyneet kennot eivät siksi lataudu täyteen.Tasapainotuksen aikana BMS kohdistaa pienen kuormituksen täyteen ladattuihin kennoihin, mikä estää sitä ylilatautumasta ja antaa muiden kennojen kuroa kiinni.

Litiumakut tarjoavat monia etuja muihin akkukemioihin verrattuna.Ne ovat turvallinen ja luotettava akkuratkaisu, jossa ei pelätä lämpökarkaamista ja/tai katastrofaalista sulamista, mikä on merkittävä mahdollisuus muiden litiumakkutyyppien vuoksi.Nämä akut tarjoavat erittäin pitkän käyttöiän, ja jotkut valmistajat takaavat akuille jopa 10 000 syklin.Ei ole ihme, että nämä akut ovat saamassa vetovoimaa teollisuudessa, koska niiden purkautumis- ja uudelleenlatausnopeus on C/2:sta ylöspäin ja jopa 98 %:n edestakainen hyötysuhde. Litiumrautafosfaatti (LiFePO4) on täydellinen energian varastointiratkaisu .